从零开始的Houdini PDG教程（二） 地形工具
这一部分结合PDG来谈谈Houdini的地形工具。前半部分会讲一些我对Houdini地形工具的理解，算是作为学习笔记记录在此。后半部分会根据官方的教程整理出在Unity引擎中的实现步骤，比较繁琐，熟悉的直接无视就好。
过程化生成工具
目前主流的过程化生成工具都是两种思路，一种基于Node，另一种基于Layer。后者最大的好处在于可以快速上手，而且有一个所见即所得的编辑逻辑，例如Photoshop，Substance Painter都是这样。而基于Node的工具则需要使用者具有很清晰的逻辑，知道自己用这个节点要干什么，但这同时也大大便利了后期的修改和简化，通过修改每个节点的参数即可达到不同的效果。目前的Substance Designer，Houdini，blender都是基于Node的思路。
举个例子，在这篇文章中我们制作一个地形demo按照这样的顺序：
每个部分都由Houdini的数个节点组成，这些节点都有具体的参数来负责具体的功能，可以很方便的修改得到最终效果。同时，PDG模块可以将这些HDA模块统一在一个HDA下管理，分别控制不同的步骤，非常方便。
但是这并不代表基于Node就是好的，例如上面的layout绘制，比起根据节点一个个去计算，直接创建Editable Node去在引擎中刷地形是最快最方便的。
另外推荐一下官网上的Houdini Masterclass（可能要科学上网），详细的讲了H17中Terrian的制作步骤
地形侵蚀
Houdini的erosion演算法使用了hydro和thermal这两套结合，熟悉UE4的可以理解为将它原生的erosion和hydro erosion结合。
在erosion的解算节点中可以详细的看到在Houdini中erosion的做法，每一帧都先使用thermal去计算一个大致的腐蚀效果，然后根据water mask和height mask去做hydro erosion计算水的腐蚀，最后再去计算一个水的蒸发效果。
具体的腐蚀模拟可以看这篇论文：Fast Hydraulic and Thermal Erosion on the GPU
另外值得一提的是Houdini的Erosion是基于OpenCL的，所以应该也是可以用GPU加速的，但是尝试修改env文件并没有成功...如果可以用HDK实现那肯定能大大提高速度。
引擎测试
根据官网上给出的教程，这里我自己实现了一下，发现很多坑....（吐槽一句Houdini Engine for Unity真的太难用了）
地形笔刷：
在一个subnet下建立两个geo节点，一个作为绘制，一个作为导出。整个subnet会用HDA导出在引擎中使用
先用一个grid节点作为整块地形图，将size和rows作为参数
之后为我们的笔刷工具创建两个属性，density和scale，一个决定密度分布，一个决定绘制大小。并使用random节点对scale做一个小范围的随机（当然也可以直接用rand函数），笔刷则用edit节点实现
另一侧，创建tube几何体作为我们的山体，Height和Radius Scale是传出的参数：
我们用copytopoint节点将这个tube替换掉上面scatter后的grid，制造出山体的layout分布：
最后将grid和这个merge一下即可输出
然后是Exporter部分的做法，这边直接用了一个Object Merge取得几何体，然后用ROP节点输出到文件夹下。注意路径一定要用相对路径
将整个subnet打包为HDA输出，作为我们之后的地形笔刷工具
在Node属性下激活Editable Nodes作为笔刷
参数选择之前painting节点下grid的size和row、tube节点下的radius scale和height以及Export节点中ROP的save操作和输出文件路径
在Unity下使用我们刚刚输出的HDA，点选options中的Enable Editable Node Tools
之后便可以使用笔刷工具在视窗里绘制了
笔刷这里有我们之前创建好的两个属性，density和scale
（吐槽一句这个笔刷超级反人类的，而且不！支！持！撤！回！）
做好之后就可以点击右下角的export保存出去了
转换为地形：
上面绘制的只是一个大致的分布，这种效果肯定是无法放到游戏里的，而且纯粹的几何体也无法使用Houdini的各种heightfield工具，因此我们新建一个subnet来转换它为heightfiled文件，并对其初步处理
使用heightfield_project处理几何体为heightfield
可以看到很多边缘过渡部分都很不自然，具体的细节我们放到之后的Erosion部分做，先做些简单的处理让其更自然
blur的作用是减少地形锐利部分，distort对整体地表添加一个杂讯，而slump则使山脊过渡部分更自然
清除掉slump的mask即可输出为HDA了
处理后的效果已经能看了，但是明显少了很多细节，因此我们需要使用强大的erode节点
地形侵蚀：
Houdini的erosion演算法在上面讲过，这里直接讲在Houdini中的做法
在SOP_HDA下复制我们之前创建的get_terrian_layout（获取PDG output的那个）节点，按照如下图连接heightfiled节点：
如果是初次接触Houdini，可能对erode节点不熟悉，Houdini的侵蚀效果是根据下方的time line来推进模拟的，这里我们拉动下方的动画条来看看模拟之后的效果
为了方便之后在引擎中调整，使用Time-Shift节点来控制侵蚀效果。记得按住Ctrl+Shift左键点击Frame属性删除关联
使用maskclear清除掉mask，这里为了显得不那么程序化，利用distort by noise做一些变形，最后还是用一个NULL节点标记输出
之后老办法Shift+C把刚才连的节点聚合起来，HDA输出
回到我们之前创建的Level_creation_top中的topnet下，在创建好的的hdaproceesor节点下再创建一个hdaprocessor，并将我们上面创建的HDA传入
然后就可以开始Dirty and Cook了吗？不对，一定要勾选这个！（血的教训QAQ，运行时发现一直无法创建geometry...）
最后整理下整个topnet节点输出成HDA就可以开始在引擎中测试了，记得把所有hdaprocessor节点中HDA File路径下的JOB更替成HEU_ENVPATH_JOB
按之前的办法把TOP节点的HDA拖入场景。可以看到右边属性中有我们之前在Houdini中设置的layotu参数，把我们之前从Unity中导出的layout bego再传入
创建PDG链接，按下Cook等待结果（erode节点因为eode time较大会占用较多的时间）
输出的结果就是Unity的terrian
材质渲染：
（这部分我踩了好多坑，有Substance Designer的，有Houdini Engine的，仍然没得到满意的效果...希望能有个大佬和我讨论下）
我们在Houdini中给地形分层，做出不同的材质效果。同样复制我们之前的get_terrian_layout节点，创建出不同的mask来分层：
这里就不展开来讲了，按照项目的需求调整maskbyfeature参数即可（那个VEX节点mask = 1选中全部创了一个base mask），而每个copylayer节点都标注了一个层级，最终的layer信息：
为了避免mask之间的遮挡，我们使用blast节点清除不必要的mask，除了height mask是必须要保留，其他都可以清除掉
之后我们使用attribute create节点设置材质传入的参数，因为我们这里创建了三个层级，节点我们也同样使用三个
参数的命名和类型需要严格按照Houdini Heightfields to Unity Terrain中的标准
每个节点的Group属性需要区分开，以对不同的层级著色，例如grass的节点需要这么写
之后我们便可以Shift+C一站式把刚才做的创建为HDA了
在Unity中更新我们的top hda，可以看到多了texturing属性，Path就是我们贴图的相对路径
关于这个路径...实在是挺坑的，我这里解决方案就是把贴图放在和Scenes同一级的Resources文件夹下，然后把这个文件夹下的参数作为相对路径传入，注意图片文件的后缀名也要去掉。例如这样：
我这里直接从订阅的Substance Source里下载了三张地形的basecolor贴图来用，之后就可以在PDG Link中Cook结果了：
地形分块：
为了减少我们每次渲染的区域，我们给地形分块，同样可以在PDG中做到
在SOP下建立Split节点，创建为HDA：
tilesplit节点的Tile count和number作为参数
在Top节点下新建hdaprocessor，把上面创建的HDA传入
在split的HDA Parameter里修改Tile Number的reference：
同时Work Items的Iteration属性也要改，来生成a x a大小的地形
Cook Node可以看到此时的task graph多了很多task
可以看到最终产生了16个（4 x 4）分块
在Unity采取跟之前同样的做法，最终得到的结果为：
总结
本次地形工具中的PDG中用了4个HDA Processor，一定程度上已经可以看出PDG流程相比传统单独HDA做法的方便之处
跟著官网的教程制作的同时发现了很多可以深入挖掘的点，例如Erode部分的演算法，Texture部分的mask布置，地形笔刷工具的改进等等，Houdini的Heightfield工具十分齐全，感觉一定程度上已经可以代替WorldMachine高度图导出，再结合强大的PDG流程，可以快捷的控制各个部分的效果。
虽然Houdini很牛逼，但是还要吐槽一下Houdini Engine for Unity的反人类，简陋的UI、无法撤回的笔刷、诡异的贴图引用路径、莫名其妙的HDA丢失......有需求的话，感觉还是自己写一整套方法和引擎去交互吧。
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