感受了一下Houdini VEX，语法比较像C。但如果要说相似度的话，我觉得它更像Shading Language比如GLSL。可以逐个操作Point, Vertex, Primitive。像极了GLSL的Vertex Shader/Fragment Shader。区别在于Point Vertex Primitive是Houdini内置的数据结构，而且VEX不是GPU片段。但是思路和写Shader无比相似。由于操作数据直接就是几何信息，而不是渲染使用，所以VEX也可以用来建模，效率很高。当然VEX也可以用来写shader，它有很多Context，Surface就是Surface Shader，建模用的SOP contex，还有粒子POP Context等等。
尤其是粒子系统，写VEX会比OpenGL，RhinoPython之类方便快捷的多。
和OpenGL对比：
+ 自带attribute数据结构，不用整VAO，VBO那些复杂玩意
+ 自带一些算法，半边结构、点云查找、OpenVDB等，不用重写
+ 有Mantra渲染啊，ray-tracing, pbr应用尽有，还能写用vex shader
+/- VEX SOP似乎是多线程的，但毕竟不是GPU，比shader还是慢。但大部分情况下还是比OpenGL用单线程快的，而且不用处理并行。
– 可扩展性不强，总不能写个软件然后带着Houdini吧，所以Houdini还是做工具链用。
和RhinoPython / MEL对比：
+ 快，毕竟原生多线程，所以做粒子特效什么的还是用Houdini
+ 节点式，有很多已经写好的基础功能不用重写，这点比较像Grasshopper。虽然Maya也是节点式的，但节点系统藏得好深啊。相比之下Rhino几乎没有参数化功能，因为操作不是节点/树状组织的，好在有Grasshopper。
– Debug比较费劲，毕竟类似GPU编程，print不出来东西，只能搞debug attribute显示出来，好在显示自定义attrib还比较强。
毕竟原生多线程啊。这样很多基于粒子系统的图案可以方便生成。本文列举以下几种：Flocking，Space Colonization，Reaction Diffusion(Grey Scott)，Diffusion Limited Aggregation, Pyroplastic Noise, Physarum。这几个算法都有很多相似的地方，也有各自独特之处。最后一个是之前根据Jeff Jones研究Physarum提出的一种算法
1. Flocking (Reynolds, 1987) (Reynolds, 1999)
还有一篇论文扩展了一下，用了模态逻辑(Bajec, 2003)。
简单来说，这个粒子系统中，粒子是有相互作用的。三种：
- Alignment，粒子跟附近例子速度方向趋同。
- Cohesion，粒子朝向附近例子平均位置运动。
- Seperation，粒子离得太近又会互相原理。
这个算是Agent-based modelling的先驱了。之后又有很多改进版本。这个例子非常之经典以至于讲Computational Art, Emergence, Complexity Theory必会涉及，另一个是Game of Life元胞自动机。
2. Space Colonization
这个一般用来模拟树的生长，(Prusinkiewicz, 2004) (Runions, 2005), (Runions, 2007)。
有这么几步：
a. 空间中随机分布一些食物点和一些生长点
b. 检查生长点一定范围内有没有食物点
c. 如果有食物点，将食物点与生长点对应（n对1），每一个生长点向近处食物点的平均方向生长一步
d. 检查食物点一定范围内有没有生长点，如果有，剔除这个食物点。
要说模拟树，直接有一个University of Calgary的组做这个，还出过一本书。算法植物学。
其实模拟树还有一些别的方法，L-System是一种，是规则驱动的算法。还有一种似乎是按层级分形建模的方法，比如SpeedTree感觉上是用这种方法。最后一个比较自顶向下，而前两个更偏涌现一些。
以下是笔者糊的图。
3. Gray Scott Diffusion Reaction
最经典的扩散反应方程，
这个方程可以搞出丰富的图形：
参考资料也非常之多，Processing的、RhinoPython/Grasshopper的，太经典以至于肯定能找到。
上图是笔者用扩散反应方程糊的一个模型，把时间按Z方向挤出。具体来说，每一帧二维模拟先按照浓度blast掉小的一部分，然后上面scatter点。用solver把这些点按时间往Z移动，最后VDB from particle做出体素。转成polygon太慢了，就没搞。
4. Diffusion Limited Aggregation (Witten, 1981)
这个其实和Space Colonization很像的，但又有不少区别。DLA中所有粒子都在做布朗运动，但是有的碰到凝结核就会被吸附上去停止运动。规则真是非常之简单。DLA用来模拟无机物的生长比较常见，晶体积聚之类。
toxiclibs是有例子的。Houdini VEX里很容易用pcopen就能开个点云，方便。笔者用Grasshopper C#写过，Rhino里有个RTree类可做点云查询，稍费劲一点。
5. Pyroplastic Noise
一般就是爆炸烟雾会用这个。也算是一种粒子系统，不过Houdini中用体素表达更容易，一个density场的VDB就可以了。这个效果的核心思想是：density转移的方向是浓度梯度+一个perlin noise。这样既有向外扩散的效果（梯度方向运动），又有随机性（perlin noise是随体积分布比较连续的，不像纯随机那样随机）。
当然，这里就是简单用VEX做了一个实现了。实际上完全没有必要如此，在DOP里用PyroSolver解算density场可以做出很复杂的效果。
Houdini非常好的一点是对体素的支持比较好，虽然传统的volume比较慢，但是咱有OpenVDB啊！而且Mantra渲染体积也挺不错。从这方面来讲，比rhino真是强了不止一点半点。
笔者小小练习了一下。
6. Physarum (Jones, 2007)
应该叫一个Stigmergic算法，A粒子向B高浓度处运动，并释放B。B引导A，并且会扩散蒸发。比较像一个Ant Colonization的连续版本。
发了一篇CAADRIA，过几天就知道有没有被接收了。具体可参考我另一篇文章Physarealm。
7. 其他的
Houdini里还有大量粒子系统啊。POP我就不说了。布料也是一个粒子系统，粒子+弹簧的模型。液体模拟目测也是，FLIP好像就是有一个粒子+体素相互作用的系统。
8. 总结一下：
这其中又可以分成两组对比：
Space Colonization vs DLA. ，区别在于Space Colonization是主动生长，DLA是被动生长。具体来说，SC中A粒子是向B粒子生长侵蚀的，A主动出击，B是静止不动的。
Flocking vs Physarum，区别是Physarum是stigmergic的，也就是粒子不是与附近的其它粒子交流，而是通过释放第二种粒子——信息素互相交流。
9. Houdini中实现
一些诡异的地方
？：二元运算符似乎返回值有些问题，不知我做错了还是如何，需要注意。
创建的函数不能引用传递，只能传值？这样就只能靠返回值返回了。很奇怪，pcimport是传引用的呀，但是为什么不能自己写？
参数类型
v@attrib是vector类型（vector3），p@attrib是vector4类型。调用时不显式声明，编译器会以为你用的float类型似乎。
从channel调参数近来也要显式声明类型，比如chi()是int，chf()之类。还有个常用的chramp()，可以用UI上的remap函数图像来映射vex里的参量，非常好用。
一些常用函数
点云操作（找最近点）是很容易的，不用自己创建个RTree之类。一般结构如下：
|
1 2 3 4 5 |
int handler = pcopen(geoself(), "P", @P, distance, count);//handler相当于一个迭代器 while(pciterate(handler)){ pcimport(hander, attribname, attrib)//attrib是引用传递进来的，要事先声明。 } |
获取参数的方法
对于当前point/vertex/primitive的参数，直接@attrib就能得到参数。
获取同级元素的其它参数，要用point(), vertex(), prim(), detail()获取相应参数，这里参数表省略了，可以参考houdini文档。其中是要提供对应的序号的，比如ptnum
设定同级元素的其它参数，用setattrib()就可以啦
迭代
一般来说粒子系统都是要迭代的，用point wrangler/attribute wrangler写一个step就可以了，后面的交给Solver/Loop
Solver的用法，一般都要在最后加一个switch，因为第2帧以第1帧为输入，而第一帧在imput_1中。Prev_Frame和switch中间就是自己定义的每个step操作了
。
循环虽然有很多，但是教程里就用了For-Each Subnetwork，然后把每一步放进subnetwork连起来，subnetwork的UI里第一个参数选For Each Number.
后记
很多截图都是来自于VEX in Houdini这门课，讲的非常棒，推荐听。
参考
//VEX in Houdini课程，主讲者Shawn Lipowski
http://www.cgsociety.org/training/course/vex-in-houdini
//有关Boid Flocking
Reynolds, Craig W. “Flocks, herds and schools: A distributed behavioral model.” ACM SIGGRAPH computer graphics 21.4 (1987): 25-34.
Reynolds, Craig W. “Steering behaviors for autonomous characters.” Game developers conference. Vol. 1999. 1999.
Bajec, I. Lebar, Miha Mraz, and Nikolaj Zimic. Boids with a fuzzy way of thinking. Anaheim: ACTA Press, 2003.
//有关扩散反应
http://www.karlsims.com/rd.html
//有关Space Colonization
http://algorithmicbotany.org
Prusinkiewicz, Przemyslaw, and Aristid Lindenmayer. The algorithmic beauty of plants. Springer Science & Business Media, 2012.
Runions, Adam, et al. “Modeling and visualization of leaf venation patterns.” ACM Transactions on Graphics (TOG) 24.3 (2005): 702-711.
Runions, Adam, Brendan Lane, and Przemyslaw Prusinkiewicz. “Modeling Trees with a Space Colonization Algorithm.” NPH 7 (2007): 63-70.
//有关DLA
Witten Jr, T. A., and Leonard M. Sander. “Diffusion-limited aggregation, a kinetic critical phenomenon.” Physical review letters 47.19 (1981): 1400.
http://n-e-r-v-o-u-s.com/education/simulation/index.php
http://formandcode.com/code-examples/simulate-dla