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Procedural建模中有一套比较特殊的基于规则的方法，一般都是衍生自L-system。最早是匈牙利植物学家lindenmayer提出的，L-system也就是Lindenmayer-System的简称。自然界的植被(Speedtree)，建成环境(CityEngine)基本都是基于L-Systemd的。Houdini里直接有现成的节点提供。
1. L-system, Extended L-system
不过问题是这种L-System不支持与环境交互或者与自己的交互，对local constraint和global goal没有知识。
Měch在论文Visual models of plants interacting with their environment提出了Open L-System[1]，用于建模与环境交互的植被。
Parish使用L-System建模街道时提出了Extended L-system[2]，有判断local constraint和global goal的条件
我们也需要一个extended l-system类似物。幸运的是Houdini VEX就是SIMD多线程并行，天生支持重写L-system。只需要让一个点代表一个L-system的字母，记录参数；之后每次都可以对所有点做遍历，满足条件的做替换。
比如规则A:FA
就可以直接写成一个solver加一个point wrangler，snippet是
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if(@growing == 1){ vector new_pos = v@direction + @P; addpoint(0, new_pos); @growing = 0; setpointattrib(0, "direction", v@direction); setpointattrib(0, "growing", 1)； } |
每个点记录一个值，保存当前是否是需要增长的点；还存一个方向，用于L-System的F操作
2. Modelling
在笔者的项目中，尝试用了L-system
原始的建模规则是下面九条，其中A是走廊，B是十字交叉点，C是房间；
前三条替换走廊，中间三条在交叉点处按概率分叉
后三条生成房间或者继续生成走廊
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A=F(8)A:0.2 A=F(8)B:0.4 A=F(8)C:0.4 B=F(4)[-F(4)A]F(4)A:0.2 B=F(4)[+F(4)]F(4)A:0.2 B=F(4)[-F(4)A][+F(4)A]F(4)A:0.6 C=F(8)C:0.3 C=F(8):0.5 C=F(8)A:0.2 |
不过问题就是没有考虑碰撞，会重叠起来。但是很容易就可以翻译成VEX的形式生成点，并加入限制条件。
下面就是一个生成的结果。
3. 导入引擎
Houdini生成后的模型如何导入UE4也是个问题，如果模型合并在一起导入，模型太复杂，引擎里Lightmap UV基本就展不开了，而且做不了LOD。还是得点云导入，引擎内重建
引擎内可以重写一个DataTable用于存数据，Houdini写出的数据直接拖进引擎就好了。
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#pragma once #include "Engine.h" #include "Engine/DataTable.h" #include "PlacementDataRow.generated.h" USTRUCT(BlueprintType) struct FPlacementDataRow : public FTableRowBase { GENERATED_USTRUCT_BODY() public: UPROPERTY(EditAnywhere, BlueprintReadWrite, Category = "PlacementData") FRotator Rotation; UPROPERTY(EditAnywhere, BlueprintReadWrite, Category = "PlacementData") FVector Position; UPROPERTY(EditAnywhere, BlueprintReadWrite, Category = "PlacementData") TSoftObjectPtr<UStaticMesh> Template; }; |
UE里支持导入CSV或者JSON成为datatable，Houdini这边导出还是选择的JSON
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import json node = hou.pwd() geo = node.geometry() # Add code to modify contents of geo. # Use drop down menu to select examples. type_name = ["/Game/Art/Model/cube.cube", "/Game/Art/Model/cylinder.cylinder"] count = 0 entity_list = [] for point in geo.points(): entity_dict = {} pos = point.position(); entity_dict["Name"] = count posdict = {} posdict["X"] = pos[0] posdict["Y"] = pos[2] posdict["Z"] = pos[1] entity_dict["Position"] = posdict rot = point.attribValue("rot") rotdict = {} rotdict["Pitch"] = rot[0] rotdict["Yaw"] = rot[1] rotdict["Roll"] = rot[2] entity_dict["Rotation"] = rotdict type = point.attribValue("type") entity_dict["Template"] = type_name[type] entity_list.append(entity_dict) count += 1 json_str = json.dumps(entity_list) #print json_str fo = open("placement.json", "w") fo.write(json_str) fo.close() print fo |
之后用一个BP重建就好了
最终效果就是最上面那样。
参考资料
[1]Měch, Radomír, and Przemyslaw Prusinkiewicz. “Visual models of plants interacting with their environment.” Proceedings of the 23rd annual conference on Computer graphics and interactive techniques. ACM, 1996.
[2]Parish, Yoav IH, and Pascal Müller. “Procedural modeling of cities.” Proceedings of the 28th annual conference on Computer graphics and interactive techniques. ACM, 2001.
有关L-system的参考
Houdini帮助里就用L-system生成房间平面的案例
下面还有一个例子
One thought on “Making of a alien base with L-System | 使用L-system建模外星基地”