案例 —— 怪物出水

news2025/2/28 23:10:31

一，Ocean Setup

设置海洋Surface Grid（使用Large Ocean工具架）

调节默认Grid的大小尺寸及细分（使用非常小尺寸来测试）；
调整频谱输入点的多少，频谱Grid Size，波浪方向，速度，起伏大小等等，以确定surface形态及动态；

按离相机远近细分Grid以展现足够细节，并删除相机额外的部分；

TriDivide

//转化为相机坐标
@P = fromNDC('/obj/camera', @P);

将频谱分为低频和高频（particle fluid mask）

高频用于渲染；

二，Water Setup

使用预设的Tank设置，并根据角色轨迹，绘制交互范围；

模拟解算前，调整相关参数

添加vorticity、id属性；
设置粒子间隔为0.2，解算器最大子步为1（默认2）；
- 由于是大尺寸镜头，可稍微降低体素精度Grid Scale为2.2（默认为2）；
设置为FLIP(Swirly)模式；
Velocity Smoothing（0.01），以更加飞溅；

添加并设置碰撞体

关闭Surface Collide（贵）；
使用Move Outside Collidion；
缓存以增加解算效率（16bit），Cache Frames预加载一帧以加速解算；

由于ocean surface是有波浪变形的，而解算时的水面时未变形平静的，最后水面变形会与碰撞体不匹配的，解决方法有：

Guide Simulation，引入引导的surface和vel，会非常的慢；
对于比较平静的海面，可使用海洋频谱反向变形碰撞体，最后还原碰撞体；

注，可缩小模拟范围，以快速模拟测试；

模拟解算设置

删除空中飞溅的大小块，通过体素内粒子密度判断；
- volume rasterize particles
添加阻力POP Drag（0.15）；
- 对分离的低密度粒子使用更高的阻力；
添加些噪波POP Force；
- 针对水面以上的粒子，低密度粒子或碰撞体周围的粒子；
添加最大速度限制POP Speed Limit；

注，Gas Project Non Divergent Adaptive节点Error Tolerance默认非常慢，改为0.01；

压缩以减少缓存大小

Fluid Compress，压缩粒子及volume；

针对粒子压缩：

如相机相对稳定，也可删除相机外的粒子；
如pscale值一样，可转化为detail属性；
压缩属性值为16bit(attribute cast)，如v、vorticity；
删除不必要的属性；
Convert VDB Points，使用vdb存储点，以压缩数据；

针对volume压缩：

vel场可不用完全的精度，如降低2倍（VDB Resample）；
降低surface场激活体素（VDB Active SDF）；

三，Meshing Setup

注意避免水花和边界碰撞；
控制flip解算精度，避免添加过多的细节；大部分细节来自于whitwater；

注，取小范围解算粒子，以快速测试mesh；

Meshing

先对解包vdb点，在还原pscale属性；
Particle Fluid Surface，Spherical模式会快很多；
- 可降低voxel scale以提高精度；
- 提高adaptivity自适应；
- 勾选过滤，以控制表面凹凸不平；

注，如空中mesh大块大块，可调节pscale属性；还可根据粒子相对密度，来控制pscale属性；
//向下掉落时，越来越小
@pscale *= fit(@P.y,2,30,1,0.4) * fit(@v.y,-1,-13,1,0.6) * fit(@ptdensity,2,16,0.4,1);

注，通过v，对凹凸不平的表面模糊平滑（blur，deltamush）；

剔除外围边界mesh

根据绘制的边界曲线，压平y轴；
根据边界框和相机，剔除外围边界mesh；
控制边界v、vorticity；

float dist = xyzdist(1, @P);
float depth = volumesample(2,0,@P);
float multi = fit(dist,2,12,0,1);
if(depth < -1) i@group_keep=1;
@P.y *= multi;
@v *= multi;
@vorticity *= multi;

应用低频频谱并添加变形速度

在blast剔除前应用；
将频谱变形的速度，添加到解算速度上；

为whitewater创建自定义的surface、vel

对变形后的mesh操作生成surface、vel（vdb from polygon）；
降低vel场的精度vdb resample（降低2倍），调整激活范围vdb activate；
将这两个场存储为16位（primitive）；
分开缓存mesh，和surface、vel（白水最关心此两个场）；
- 由于此两个缓存有许多共同的节点，单独缓存会重复计算；

//缓存water_surface节点时，先缓存water_fields
fieldsNode = hou.node('/obj/water_sim/water_fields/render')
fieldsNode.render(frame_range=(hou.frame(), hou.frame()))

四，Whitewater Source Setup

对缓存的surface/vel场，Cache Frames预加载一帧以加速解算；

模拟对白水影响的空气场

以角色作为发射源，生成烟雾；
使用水体surface场、角色，作为碰撞场；
- 应用于force_output接口；
使用Gas Vortex Confinement添加更多的涡旋；
Cache Frames预加载一帧以加速解算；
限制最大速度；

float speed = length(v@vel);
v@vel = v@vel/speed * min(speed, 20);

白水发射源粒子

使用已经变形后的mesh，定义发射源区域（通过mesh的curvature，vorticity，v）；
- 使用默认whitewater source节点（使用解算后的压缩粒子）生成emission volume，不理想；
在发射区域scatter撒点，并删除不必要的属性（保留emission、v）；
- 对emission压缩属性值为16bit(attribute cast)；
- 并转化为vdb存储点Convert VDB Points，以压缩数据；
缓存此发射源粒子；

//控制发射区域
int pts[] = pcfind(0, "P", @P, ch("radius"), chi("maxpts"));

float curature = 0;
foreach(int pt; pts){
    vector closeP = point(0, "P", pt);
    vector Pdiff = normalize(@P - closeP);
    curature += max(0, dot(Pdiff, @N));
}

@emission = fit(curature, 0.1, 1, 0, 1) * fit(@vorticity, 0.5, 2, 0, 1) * fit(length2(@v), 8, 100, 0, 1);

增加白水发射源粒子并添加更多细节

解包发射源粒子vdb点；
对速度属性v，添加noise；
- anti-aliased noise，只改变方向，不改变大小；
- random，随机速度大小（0.9~1）；
添加粒子数量，point replicate；
- 通过属性控制复制的量；
略微向速度方向移动下粒子，避免粒子太靠近surface；
由于解算的飞溅粒子，相对成块，在对位置添加些noise（attribute noise）；
为更像水花的结构，可在添加平滑（attribute blur）；
在使用point replicate增加粒子数量；

五，Whitewater Setup

解算控制

使用默认的whitewater solver节点，不会有很好的控制（air场）；
直接使用POP solver节点，以获取更多控制；
- 添加重力POP Force；
- 删除水面过低不必要的粒子POP Kill；
- 在DOP外设置life；
- 邻近的粒子间速度会大致相同（通过张力等），通过转化的速度场实现；
- 使用空气场驱动粒子，并通过粒子密度控制airresistance；
- 通过粒子密度控制重力；
- 降低高密度区的点数，避免粒子过渡聚集；
- 对高密度区速度引入noise，以破开形态；
- 与水面交互，将内部的粒子推出到表面并附加水面速度（pop advect by volumes）；
- 与水面和角色交互，角色相对高精度，将内部的粒子推出到表面；
  - 反弹速度reflvel的切线速度，并融合些角色碰撞速度；