Houdini ch的作用

暑假到了，因為自己進的實驗室主要做的DGP(Digital Geometry Processing，數(shù)字幾何處理)，借鑒自己之前通過Substance Designer入門圖像處理領(lǐng)域，通過Unity入門圖形學(xué)渲染領(lǐng)域的經(jīng)驗，打算學(xué)一下自己垂涎已久的Houdini來入門幾何處理。

順便一提，本文中所使用的Houdini版本為Houdini Apprentice 17.5.293。跟的教程是有名的湖邊小屋，手頭有余裕的朋友們可以到gumroad上面購買支持一下這位藝術(shù)家。

建議有意向閱讀此文的讀者選個有空的時候，坐在電腦前再來閱讀本文。原因其一，排版是按PC來排的，手機上不好閱讀；其二，內(nèi)容比較硬核，干貨比較多，需要坐下來慢慢讀。

腳本語言

與SD一樣，Houdini也是基于節(jié)點編程；比SD更強大的地方在于它也支持腳本編程（SD的腳本編程目前還處于非常原始的階段），并且腳本編程的威力非常強大。Houdini所使用的腳本語言有好幾種，就我目前了解到的有如下幾種：

• 參數(shù)腳本語言（表達式）：
• HScript Expression 傳統(tǒng)的默認腳本語言，主要用來做控制參數(shù)的腳本；
• Python HOM 新的腳本語言，比Hscript更強大，但是寫起來很啰嗦；

如圖，用戶可以在2種不同參數(shù)表達式之間切換，并且可以同時混合使用它們。

• 泛用型腳本語言：
• Vex 高性能的C譜系腳本語言，用來寫自定義的節(jié)點或者Shader。
• Python HOM 似乎是全能的編程語言，比較復(fù)雜所以還有待進一步探索。

VEX 語言

由于作者目前水平所限，只能談一下自己對VEX和SOP一些粗淺的了解，有不準確或錯誤之處望讀者指正。

幾何對象的層次

Houdini中，SOP處理的是幾何對象(Object)。幾何對象的數(shù)據(jù)在SOP節(jié)點中得到處理，并在SOP網(wǎng)絡(luò)中流動。那么問題來了，應(yīng)該如何處理這些繁雜的數(shù)據(jù)？Houdini將幾何對象(Object)中的幾何數(shù)據(jù)進行了分層。理解這一部分是至關(guān)重要的。

即使讀者沒有系統(tǒng)的圖形學(xué)背景，也應(yīng)當能理解幾何體的組成部分可以拆分為點-線-面；而Houdini中的分類要更復(fù)雜一點：

如圖，幾何數(shù)據(jù)分為四層

1. Detail 最高層級的數(shù)據(jù)，對應(yīng)整個Object；
2. Primitive 幾何對象中的組成部件，比如一個三角面片，一張NURBS曲面，或Volume；
3. Point 幾何對象上面的一個點；
4. Vertex 一個Point可能同時存在于多個相鄰的Primitive上，因此共享同一個Point的 多個primitive會各自存一份對Point的引用，稱為Vertex。

幾種變量類型

類似于圖書館的管理員一樣，VEX中用到的變量也是分等級的；主要分為以下幾種：

• Attribute 屬性
• Parameter 參數(shù)
• variable 變量

屬性 Geometry Attribute

最重要的數(shù)據(jù)類型就數(shù)屬性了，首先，前文提到的每個幾何層級都會把屬于該層的所有對象組織成一張表，比如primitive層的會組織到一張primitive表，point層的所有點會組織成一張點列表；

隨后，每個層級我們都可以為所有屬于該層的對象們定義一些屬性，比如對于Point層，可以為每個點定義位置或者法線屬性；我覺得下圖可以很好地解釋屬性的概念。

如圖，1033到1044號對象的屬性都各自裝在自己的小匣子里面如圖 左邊Geometry Spreadsheet顯示了每個點的位置信息

認真讀的讀者肯定會意識到，那么vex代碼應(yīng)該用在哪種節(jié)點里面，來幫助我們?yōu)樗�有點定義或者修改屬性呢？Houdini有一組非常強大的節(jié)點，專門用來做這類事情；我這里介紹其中用的最多，最有代表性的Attribute Wrangle節(jié)點。""Wrangle"一詞的翻譯是"放牧"，就像牛仔管理他們負責的牛群一樣，我們對各個點或者其它對象的屬性進行“放牧”。換句話說，該節(jié)點對輸入數(shù)據(jù)中每一層級（就是上一小節(jié)講到的層級概念）的所有屬性進行處理。

“wrangle”一詞非常形象，原意為放養(yǎng)牛馬等牲畜，因此有個牛仔帽作為標志

關(guān)于Atrribute的操作比較繁雜，但總結(jié)起來大致就是增刪查改四種操作；

• 刪除屬性
  找了很久，VEX中好像沒有刪除屬性的函數(shù)，不過有一個節(jié)點可以用來做這件事：Attribute Delete。
• 讀取/修改屬性
  使用已經(jīng)定義的同層級屬性的方式為：@變量名。比較特殊的情況下，Attribute Wrangle節(jié)點可能有多個輸入（從左到右，序號為0~3，沒有編程經(jīng)驗的同學(xué)注意，從0開始�。�，比如我想要用第二個輸入數(shù)據(jù)的點層級位置屬性@P，那么以下3種方式都能獲取到數(shù)據(jù)。 值得注意的有2點。
  第一，SideFX官方的講座中提到，在性能上來說，使用方法（3）是最好的，應(yīng)當盡可能使用它；但（3）也是有局限的，如圖：

如圖，Attribute Wrangle節(jié)點接受2個輸入

第二，如果你使用的屬性是非浮點數(shù)類型的，比如vector型的向量，第二種方式必須記得在@之前寫上屬性數(shù)據(jù)類型的簡寫，否則編譯器會默認為浮點數(shù)。具體各種變量類型和簡寫的對應(yīng)見下圖：

前面提到的是相同層級的屬性讀取，不同層級之間的屬性讀取則可以使用point(...), prim(...), detail(...)函數(shù)完成，具體用法我就寫在下面了。

• 增加屬性 在VEX中定義屬性的方式為：數(shù)據(jù)類型 @變量名；舉個例子，我想給所有點定義一個叫做myval的浮點數(shù)屬性，然后對這個屬性加一，那么就在Attribute Wrangle中選定要處理的層次為點，

然后在代碼編輯器中輸入  即可。值得注意的一點，在定義一個
新的屬性時，等號右邊（即我們賦予該屬性的初始值）必須是常量，也就是說只能是具體的數(shù)值， 不能包含任何函數(shù)或運算。例如下面一段代碼是有效的：

但是如果寫成這樣就會報錯：

屬性在整個節(jié)點網(wǎng)絡(luò)中，一旦你創(chuàng)建了，在人為手動刪除它之前，就是一直存在并且全局都可見的（就是任何時候，只有你想要就可以讀�。�。因此屬性是非常消耗空間和性能的，應(yīng)當盡可能節(jié)約使用，如果預(yù)計將來再也不需要這個屬性時，就應(yīng)當使用Attribute Delete刪除掉。

變量 Variable

那么，一些VEX代碼中的變量，如果它們只會在該節(jié)點的代碼里面用到，那么就沒有必要設(shè)置為屬性了，我們稱之為局部變量，就是它只屬于所在的這個節(jié)點，節(jié)點算完之后就把它所占用的空間釋放了，生不帶來，死不帶去。

局部變量的定義很簡單，和一般的C語言定義方式一致。這里就不再累述。值得注意的是，當你想要用包含變量的一組值來定義一個局部變量時，應(yīng)當使用函數(shù)set(...)，比如下面這段代碼

編譯器會報錯：“Syntax error, unexpected identifier, expecting '}'.”初學(xué)者肯定會丈二和尚摸不著頭腦，錯在哪了呢？原因就在于賦值的式子里包含了變量@y，而{ a, b, c }僅當a,b,c為常量（具體的數(shù)字）時才有效，我們這里應(yīng)當使用函數(shù)set:

參數(shù) Parameter

除了前面提到的2種數(shù)據(jù)類型之外，還有一個非常重要的，就是paramteter（參數(shù)），參數(shù)一般出現(xiàn)在節(jié)點的paramter窗口，我們可以通過參數(shù)這些對節(jié)點進行調(diào)整。官方網(wǎng)站上比較有用的文檔：創(chuàng)建參數(shù)，右擊你要粘貼到的那個參數(shù)，選擇"Paste relative reference"。

• 在窗口上，對參數(shù)進行手動鏈接；
  此處使用的并不是VEX，而是HScript表達式，但是由于太重要了，就也寫在這里：
  在目標參數(shù)處輸入函數(shù)ch("源參數(shù)路徑")，源參數(shù)路徑的格式有3種情況：

同一節(jié)點內(nèi)，同一節(jié)點網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不同節(jié)點，不同節(jié)點網(wǎng)絡(luò)

• 在窗口上，手動創(chuàng)建參數(shù)；
  流程見下圖，注意在"Parameter Description"一欄，我們新創(chuàng)建的變量有2個名稱：Name和Label，Name是參數(shù)“真正”的名字，我們在使用ch("參數(shù)名")或者VEX內(nèi)引用該參數(shù)時，都用的是Name，注意，Name不能包含空格；
  但是Label可以包含空格，作為參數(shù)在用戶界面上顯示的名稱。

• 在Wrangle節(jié)點里，用VEX代碼創(chuàng)建窗口上的參數(shù)；
  使用chi, chf, chv, chs函數(shù)在VEX中定義，隨后在界面上點擊一個按鈕即可，如圖。或者還可以用chramp來定義一個ramp，非常方便。

• 在Wrangle節(jié)點里，用VEX代碼讀取窗口上的參數(shù)；
  同上，使用chi, chf, chv, chs即可。
• 在窗口上，讀取VEX代碼創(chuàng)建的屬性作為參數(shù)使用；
  這個話題比較復(fù)雜，因為是不能直接用@屬性名的，現(xiàn)在我還不是很確定，所以以后再來補上吧。。。