Houdini 过程化地形系统（二）：基于UE4的FC5植被系统（1）

背景

通过之前的几篇分析实践，已经基本打通了UE4的Houdini植被管线部分，并对Far Cry5（简称FC5）的植被系统的需求做了整理，在接下来的几节中，会关注于如何使用Houdini基于UE4来开发类似FC5的植被生成系统。这里按工具制作流程分为几个部分来做阐述。

使用Houdini开发类似FC5里的Generate_Terrain_Entities的HDA节点
修改Houdini Engine，让Generate_Terrain_Entities的Input和Output可以支持在UE4里生成植被
进一步优化Houdini Engine，可以让关卡设计人员可以在UE4 Editor里更加灵活和方便的修改

本节的目标就是如何开发一个 Generate_Terrain_Entities的HDA节点，并在Houdini里实现类似上图中FC5的效果，大致流程分为：

创建HDA面板，为内部的过程化实现创建参数关联
根据Viability中选择Terrain Data以其他的过程化生成的2D data，确定植被的生成范围
根据Density，Sizes，Scale，Color，Rotation等面板参数，来生成Point Colud，以及Point对应的旋转，颜色，缩放等信息。
多个HDA连接，每个HDA代表一种植被类型。并实现按照Viability范围和优先级的选择正确的Species。
根据最终的PointCloud，用Copy to Point节点做植被的Instance化

面板制作

首先要做的，是创建一个 Generate_Terrain_Entities的SOP节点，并且HDA的参数面板和Input/Ouput，这里先创建一个SOP节点，

参考FC5，创建一个类似的 Generate_Terrain_Entities的参数面板和Input，Output的输出。

参数面板就和FC5文档里介绍的一样，具体做法就不多做叙述了，稍微有些Houdini经验的美术都可以实现。

参考FC5把Input Laber 设置为2个，Output为3个，Input Output接续的数据在下图有注释。这样把每个Speices链接链接在一起，具体如何起作用的在后文会有介绍。

复制完参数面板后，就是要实现根据参数来生成植被的Point Cloud信息的功能了，在之前管线里已经提到过，Point Cloud是使用Scatter节点，基于Heightfiled Mask的信息来生成的。接下来的目标就是如何根据植被系统的设置，正确的生成所对应的Mask。

确定生成区域

FC5的植被系统的生成区域来源主要是两部分，一个是基于地形数据生成的各种Mask数据，例如AO，Flow，Slope，这些Mask通常确定植被会生长在哪些区域，

另外一种就是直接导入的2D数据，比如场景美术手绘的区域，以及一些在引擎里通过其他的过程化工具生成内容，比如街道，水塘的Mask，保证这些区域不会有植被放置。

把这不同Mask的组合根据规则和面板参数做数学组合，就得出最终的生成区域结果，这里简单的介绍下如何使用VEX脚本结合Houdini的节点来实现功能。

首先是 AO，Flow，Slope，Direction（Sun or Wind）等Terrain Abiotic Data的生成，这些大部分可以用Houdini自带的节点来生成

AO的生成，这里使用官方论坛上的一个OpenCL加速的heigtfiled AO节点，链接地址： https://www.sidefx.com/forum/topic/54318/?page=1#post-243847

Altitude可以直接读取height信息，但因为一些特殊的缘故，height的最低值并不一定为0，这里使用了一个Python节点，调用terraintoolutils.computeInputRange的函数来获得height的范围

这里增加一个altitude的Attribute的Ramp，用来获取制定范围内的高度信息

在 Generate_Terrain_Entities内部，在名为Mask的SubNetwork里主要做这些各种Mask的处理工作

这个示例Vex代码里，迭代每一个Attribute的Ramp的Mask，然后合并到一起。为了简化有些功能没实现到Vex里，比如每个Attribute的Toggle开关和Power值的判断，不同的Attirbute，例如Altitued还要做一些特殊处理等等。另外FC5可以支持多组Combined Data后的Data Group再做二次Combine。最终会是双重循环的形式。

下图的效果就是只有一个 Altitude（Height） Attribute的效果。

接着，在单独加入一个Slope的Attribute的效果

最后得到两个Attribute合并的效果。

这样，houdini的生成区域的基本功能就完成了，后面就可以参考FC5，基于flow，direction等信息，制作出不同的植被生成区域的pattern

除此之外，FC5中还有一些用过程化工具生成mask要做为exclusion区域来使用，

比如这里把生成water的区域，作为 exclusion mask。

把exclusion mask作用到Alittude Attribute上，

就得到了 exclusion后的结果。

除此之外还有Noise，FC5的Noise的Size是受地形法线影响的，这根据Volume中height的位置，来取得height mesh里对应的Point的Normal，根据Normal的Y值来控制生成Noise的Size。

这样，不同坡度的噪声大小也不同。下图就是water和altitude attribute以及noise共通作用的结果。

最后得到的Mask，就是对应的植被生成区域。接下来就要根据Mask，来生成植被的Scatter Point Cloud了。

生成Point Cloud

基于HeightFiled Mask来生成Point Cloud，通常使用HeightField Scatter就可以实现，

而FC5的植被系统里，还是要考虑植被的Size和Age参数，来确定最终的Point Cloud，这里使用下面两个Attribute的Data Group来作为植被的生成信息

下图就是得到的Viability的信息。

接下来，需要把V iability Mask用SDF的方式转为Age的mask

通过convertvolume和isooffset节点，用SDF方式重新生成Age Mask

接下来，通过Density面板，来配置密度，然后把Density写入到HeightFiled的Mask里（也可以自己新建一个volume来保存）。而通过Density Ramp来控制不同Size植被的密度值，也就是Age（Mask）越小的外围的小树，密度越高，而Age（Mask）比较大的树林中心的大树，密度会比较小。