Baue Gelände in Houdini 17
In Houdini 17 hat SideFX einige neue Tools eingeführt und andere erweitert, um die Möglichkeiten für Künstler zu erweitern, vollständig prozedurale Terrains zu erstellen oder realen Modellen Details hinzuzufügen. Zum Beispiel simuliert der erweiterte Erode-Knoten die Erosion auf wissenschaftlich plausibelere Weise und verfügt über viel mehr Kontrollen als zuvor. Die Hauptparameter von HeightField-Knoten können jetzt maskiert werden, und es gibt eine Schaltfläche zum sofortigen Malen, mit der automatisch die entsprechenden Knoten zum Malen eingerichtet werden.
Ein wissenschaftlicher Ansatz für unsere CG-Landschaften hilft uns immer dabei, bessere Ergebnisse zu erzielen. Deshalb gehen wir nicht nur die neuen Geländemerkmale durch, sondern werfen auch einen Blick auf einige grundlegende wissenschaftliche Aspekte und erforschen einige neue Methoden, wie z das Pergament-Toolset zur Simulation der tektonischen Komprimierung.
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Lesen Sie auch: Unser Rezension von Houdini 17 Banshee .
01. Lerne die Grundlagen
Um das Höhenfeldsystem von Houdini effektiv nutzen zu können, sollten wir zuerst seine Grundprinzipien lernen. Als SideFX diesen Funktionsumfang in Version 16 einführte, erstellten sie wie üblich ein Video der Meisterklasse (oben). Ich empfehle dies für diejenigen, die mit den Grundlagen nicht vertraut sind.
Grundsätzlich besteht das Terrain-Modul in Houdini aus einer Reihe von SOP-Knoten, von denen jeder den Namen HeightField trägt. Sie erzeugen eine spezielle Art von Geometrie: ein 2D-Volumenraster, das eher einem 2D-Bild mit Pixeln ähnelt, aber von Houdini als Oberfläche gerendert / angezeigt wird.
Ähnlich wie in DEM-Dateien die Höhendaten gespeichert werden, speichert jedes Pixel einen Höhenwert und drückt die jeweilige Oberflächenstelle mit diesem Betrag nach oben, genau wie Verschiebungstexturen funktionieren. Diese Knoten sind für Workflows zur Geländegenerierung konzipiert. Selbst wenn wir andere Werkzeuge für Landschaften verwenden, ist dies in vielen Fällen der bequemste und effektivste Weg.
02. Geologie verstehen
Die Erforschung der Wissenschaft hinter der Geologie der Erde ist entscheidend für die genaue Simulation realer Prozesse in einer CG-Umgebung. Im einfachsten Fall können wir uns die Erde als einen großen Tropfen flüssiger und relativ weicher Materie vorstellen, ein bloßes Tröpfchen aus der Sicht des Universums mit fester Haut wie eine Traube. Manchmal zerbricht die Haut dieses 12.750 km breiten Tröpfchens in Stücke, ähnlich wie die Haut an der Oberfläche von heißer Milch oder Pudding zerreißt, wenn sie heißer wird und zu kochen beginnt.
Diese erstarrte Magmahaut, die Kruste, ist unterhalb der Ozeane dünner und bildet die Basisschichten der Landschaften und vieler geologischer Prozesse. Einige von ihnen werden durch Kräfte tektonischer Bewegungen zusammengedrückt. Diese ursprünglich magmatischen Gesteine knacken, fallen auseinander, zersetzen sich und manchmal setzen sich Tausende von Kilometern entfernt nieder und kleben wieder zusammen und bilden Sedimentgestein. Die Witterungseffekte der Atmosphäre und des Wassers reifen das Gelände im Laufe der Zeit, was zu unterschiedlichen Formen und Texturen führt.
03. Richten Sie eine Sandbox-Szene ein
Das spielerische Lernen ist immer ein guter Weg, um sich mit einem CG-Tool vertraut zu machen. Auch wenn Sie zuvor Geländewerkzeuge verwendet haben, lohnt es sich, eine Sandbox-Szene mit einfachen Geometrien einzurichten und die neuen Werkzeuge und Parameter in H17 auszuprobieren. Platzieren Sie einige Polygonprimitive wie in diesem Bild und fügen Sie sie in ein Höhenfeldsystem ein, indem Sie zuerst einen HeightField-Knoten erstellen und dann einen HeightField-Projektknoten verwenden, der die Geometrien in das Höhenfeld stempelt.
Jetzt können wir beginnen, die verschiedenen HeightField-Knoten zu durchlaufen und sie auf diese einfache Szene anzuwenden. Es ist viel einfacher und unkomplizierter, die Auswirkungen dieser Knoten zu verstehen, als beliebige und komplizierte Formen zu verwenden. Der Hauptknoten der Erosionseffekte ist der HeightField Erode, der in Version 17 mit neuen Funktionen und Optimierungen aktualisiert wurde.
04. Knoten in den Griff bekommen
Wir können in diesen Knoten eintauchen, um zu verstehen, wie er funktioniert. Da es automatisch in einen tieferen Knoten eintaucht, sollten wir nach dem Tauchbefehl eine Stufe höher gehen. Wie wir sehen können, befinden sich am Ende der Pipeline die drei grundlegenden Erosionsknoten Thermal, Precipitation und Hydro. Es lohnt sich, diese außerhalb dieses Kontexts mit derselben Reihenfolge zu erstellen, um ihre Auswirkungen zu beobachten.
Der thermische Knoten simuliert die mechanischen Verwitterungseffekte der Oberflächen auf einer grundlegenden Ebene. In der Realität gibt es verschiedene Ursachen, die zur Zersetzung und zum Zerfall von Gesteinen führen: Wärmeausdehnung und -kontraktion, Frostkeile, Bruch (Druck) durch Druckentlastung, Salzkristallwachstum, biologische Aktivität, Abrieb usw. Diese brechen den Stein in immer kleinere Stücke und stapeln sich am Boden der Steigungen.
Der Niederschlags-Knoten erzeugt eine Wasserschicht und verteilt Tropfen darauf. Diese sind nicht für Regentropfen gedacht - sie bilden die Simulation und fügen Variationen hinzu, die die Erosion ungleichmäßiger machen.
Diese Wasserschicht ist für den Hydro-Knoten erforderlich, der den Slump-Knoten enthält, den komplexesten Knoten der unteren Ebene der Erosionssimulation.
05. Ursache und Wirkung meistern
Der übliche erste Schritt der Geländegenerierung - wenn es vollständig prozedural sein soll - besteht darin, der leeren Anfangsfläche ein zufälliges Muster hinzuzufügen. In der Natur gibt es wohl überhaupt keine zufälligen Prozesse, da alles von früheren Ereignissen abhängt. Anstatt den HeightField Noise-Knoten zu verwenden, können wir mithilfe der vielseitigen Simulationsfunktionen von Houdini ein physikalisch plausibleres Massemodell erstellen.
Der Hauptvorteil von Höhenfeldern besteht jedoch darin, dass wir im Vergleich zu anderen Geometrietypen größere Landschaften mit feineren Details verarbeiten können. Durch die Verwendung von Simulationsknoten wird der Speicherbedarf noch größer als diese Geometrien selbst. Daher sollten wir immer darauf achten, wie viele Details wir in diese Phase einfügen. Später sollten wir die zusätzlichen Details mit Höhenfeldern hinzufügen, die sonst zu schwer wären.
06. Verwenden Sie Pergamentektonik
Wir können diesen Schritt in der realen Welt tatsächlich mit mehreren Schichten dicken Stoffes schaffen. Wenn wir eine Schicht aus leicht nassem Sand oder feinkörnigem Pulver wie Gips darauf legen und dann beginnen, das Tuch zu zerdrücken, können wir beobachten, wie sich die oberste Pulverschicht verhält. Ich empfehle, praktische Experimente durchzuführen - sogar mit Sand und Wasser am Strand zu spielen -, da dies uns taktile Erfahrungen bietet, die mit 3D-Software nicht erreichbar sind.
Für ähnliche Effekte können wir eine Pergament-Stoffsimulation in Houdini verwenden. In dieser Szene liegen drei Schichten dicker Stoffgeometrie übereinander. Unter ihnen befinden sich zwei Polywürfel, die jeweils von einem Gebirgsgeräuschknoten für unebene Oberflächen moduliert werden. Ich animierte sie mit einer Schließ- und Scherbewegung, um tektonische Platten zu simulieren. Sie sind mit dem statischen Geometrieeingang des Pergaments verbunden. Ich habe Vellum Drape anstelle des Vellum Solver-Knotens für die Simulation verwendet, da er sich eher wie der neue Erosionsknoten verhält, da er eine Standbildoption enthält.
In diesem Knoten wird die Haftreibung auf einen niedrigen Wert wie 0,1 eingestellt; In der Natur mit solchen Maßstäben neigt alles dazu, sich flüssig und rutschig zu verhalten, nur sehr langsam im Vergleich zu menschlichen Zeitskalen. Es wird jedoch empfohlen, die dynamischen Reibungsskalen auf das Gegenteil einzustellen, weit über 1, wie 3-4, um eine ausreichende Reibung zwischen dem Stoff und den tektonischen Platten zu erzielen, und sie können Falten bilden. Ich habe relativ hohe Dämpfungswerte verwendet, um Explosionsverhalten zu überwinden, und das Wichtigste ist, alle Plastizitätsoptionen einzuschalten, da es sich um die „Memory-Effekte“ der Stoffsimulation handelt: Sie halten die Falten und verhindern, dass sie sich während der Simulation abflachen .
Ich habe mit einer Stoffschicht begonnen, da es einfacher und schneller ist, mit den Parametern zu spielen, sie dann aber mit geringfügigen Rotationsunterschieden übereinander dupliziert, um Störungen der Gitterauflösung während der Simulation zu verringern. Durch die Verwendung mehrerer Schichten ähnelt die Simulation eher natürlichen Prozessen, da normalerweise verschiedene Gesteinsschichten übereinander liegen. Dies ist auch erforderlich, um der Simulation eine ausreichende Dicke hinzuzufügen, da die Verwendung eines Stoffes mit derselben Dicke die Simulation erheblich verlangsamen kann.
07. Import DEM
Die andere Möglichkeit, ein realistischeres Massenmodell zu erhalten, besteht darin, reale Daten zu importieren. Wenn wir eine DEM-Datei haben, können wir die HeightField-Datei direkt zum Importieren verwenden. Mit den Standardeinstellungen wird die ursprüngliche Auflösung der DEM-Datei beibehalten, die sehr groß sein kann. Es wird daher empfohlen, einen interessanten Teil zum Experimentieren zuzuschneiden und dann nur gelegentlich den gesamten Bereich zu verwenden. Es ist eine gute Idee, hier echte Maßstäbe zu setzen, da die Simulationsknoten dies benötigen.
08. Verwenden Sie den MapBox-Knoten
Ich empfehle, die Game Tools für Houdini zu installieren, da sie Tools enthalten, die für Geländearbeiten nützlich sein können. Am interessantesten ist vielleicht der MapBox-Knoten, mit dem wir die Erde in Houdini direkt durchsuchen können. Anschließend können wir einen bestimmten Bereich auswählen und das Höhenmodell und die Satelliten-Fototextur herunterladen. Es hat eine Höhenfeld-Ausgabeoption, so dass der gesamte Planet in unseren Händen ist.
09. Verwenden Sie den Erosionsknoten
Verwenden wir den Erode-Knoten auf einem echten Berg. Diese Höhendaten stammen aus Alaska rund um den Blue Lake-Stausee, der eine schöne Berglandschaft aufweist. Wie wir sehen können, können wir mit den Standardeinstellungen ziemlich realistische Ergebnisse erzielen - sie haben diesen Knoten in vielerlei Hinsicht verbessert. Es gibt einen neuen Freeze at Frame-Schalter. Nachdem wir mit dem Ergebnis zufrieden sind, können wir dies ankreuzen, aber es ist auch gut, um die Auswirkungen der verschiedenen Parameter interaktiv auszuprobieren. Beschneiden Sie einen kleineren, aber relevanten Teil des Geländes und kreuzen Sie diesen an. Stellen Sie ihn dann auf eine niedrige Zahl wie 5 ein und spielen Sie mit den Parametern. Sie können sehen, dass es mehr oder weniger interaktiv aktualisiert wird. Einige Simulationen im Inneren werden jedoch nicht gut aktualisiert. Sie sollten daher jedes Mal auf Simulation zurücksetzen klicken, um ein vollständiges Feedback zu erhalten.
Die Beschreibung der neuen Funktionen dieses Knotens geht weit über die Grenzen dieses Lernprogramms hinaus. Daher empfehle ich eher den zweiten Teil des offiziellen H17 Terrain Masterclass-Videos (oben), in dem es um die neuen Funktionen der Terrain-Tools geht.
10. Erkunden Sie die Registerkarte Grundgestein
In der Dokumentation fehlen noch Informationen zur Registerkarte 'Grundgestein'. Es lohnt sich jedoch, diese Funktion zu verwenden, wenn das Ziel darin besteht, eine Art 3D-Gesteinsschichtstruktur in die Simulation einzubeziehen. Wir können ein sekundäres Höhenfeld in den zweiten Eingang des Erode-Knotens einfügen, der in diesem Fall eine 'prähistorische' Struktur der Landschaft definiert. Wir können Schichteneffekte leicht erzielen, indem wir Erodierbarkeit durch Schichten anpassen aktivieren.
Die Schichtentiefe definiert den Tiefenbereich der horizontalen Achse des Rampeneditors relativ zur Höhe der Grundgesteinsschicht. Ein negativer Wert invertiert das Ganze und legt die Schichten über diese Ebene. Wie Sie in diesem Screenshot sehen können, habe ich einen Knoten 'Durch Rauschen verzerren' verwendet, um die Oberflächen der Schichten uneben zu machen, und auch die Geometrie gedreht, sodass die Landschaft in einem flachen Neigungswinkel geschnitten wird. Im Rampeneditor können wir die Schichten hinzufügen, indem wir die relative Härte des Grundgesteins in Abhängigkeit von der Tiefe mit jeweils unterschiedlichen Erodierbarkeitsbändern definieren. Durch Ausschalten der Klemme an Strata Bounds wird dieses Muster wiederholt, sodass unabhängig von der Erosionstiefe nach Erreichen des Rampenendes wiederholte vertikale Muster angezeigt werden.
Die einzige enttäuschende Seite dieses Merkmals ist die Begrenzung der Höhenfelder. Wenn wir diese Phänomene in der Realität beobachten, insbesondere auf kühnen Klippen, weisen die Schichten starke Reliefmuster auf, die wir mit Höhenfeldern nicht erreichen können. Wenn Sie diese Teile jedoch in Polygon oder VDB SDF konvertieren, können Sie diese Details hinzufügen.
Der Schalter 'Höhe durch Grundgesteinsänderung anpassen' sollte für diese Art von Effekt ausgeschaltet bleiben. Andernfalls können wir eine animierte Grundgesteinsebene verwenden, die die Eingabe für diesen Knoten bei jedem Frame aktualisiert.
11. Nach Schicht verzerren
Lassen Sie uns abschließend über diesen Knoten sprechen, da er in H17 völlig neu ist. Es hat zwei Eingänge. Die erste Eingabe ist für die Geometrie selbst üblich. Die zweite kann die Richtungsschicht für die Verzerrung enthalten, ähnlich wie diese Arten von Knoten in einer knotenbasierten Comp-Software funktionieren.
Dieser Artikel wurde ursprünglich in Ausgabe 243 von veröffentlicht 3D Welt , das weltweit meistverkaufte Magazin für CG-Künstler. Ausgabe 243 hier kaufen oder Abonnieren Sie hier 3D World .
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