Разброс растительности Megascans в Solaris

Пошаговая техника: мультивариантные USD-компонент-ассеты, разбросанные по точкам на хайтфилде и отрендеренные в Karma. Написано для Houdini 22 (Solaris / MaterialX / Karma XPU).

0. Обзор

Техника состоит из четырёх независимых частей. Каждый тип растительности (трава, кусты и т.д.) получает свою копию этих частей, так что типы можно настраивать, отключать или рендерить по отдельности.

SOP  /obj/<terrain>                      LOP  /stage
-------------------                      ----------------------------------------
heightfield (слои: height, mask)         BUILD_<asset>  (subnet, пишет <asset>.usd)
  -> heightfield_scatter                 PROTO_<asset>  (subnet, 8 прототипов)
  -> patches (wrangle)                        |
  -> attribs (wrangle)                        | input 2
  -> POINTS_<asset> (null) ----- SOP Path --> <asset> (PointInstancer)
                                         ^ input 1
                     scene -> ... -> предыдущий instancer

1. Именование и пути

Совет. Держи каждую сборку BUILD_ и PROTO_ внутри своего subnet. Имена нод должны быть уникальны в пределах сети, а VarA...VarH будут переиспользоваться для каждого ассета. Внутри subnet имена локальные, поэтому ничего не переименуется автоматически в VarA1.

2. Сборка USD-ассета (BUILD_)

В /stage создай Subnet с именем BUILD_<asset>, зайди внутрь (I) и брось Component Builder. Переименуй ноду Component Output в <asset> (её Root Prim равен /$OS, так что прим и файл получат имя ноды).

2.1 Геометрия: один Component Geometry на вариант

Переименуй ноду Component Geometry в VarA и зайди внутрь. Используй имя ноды в путях к файлам, чтобы дубликаты требовали только переименования. ../../.. разрешается как file -> geo -> sopnet -> VarA.

file1 -> выход default (рендер-геометрия):

$HIP/models/plants/<src_dir>/<mesh_prefix>_`opname("../../..")`_LOD1.fbx

file2 -> выход proxy (только вьюпорт, LOD3 у Megascans обычно биллборд):

$HIP/models/plants/<src_dir>/<mesh_prefix>_`opname("../../..")`_LOD3.fbx

• При необходимости добавь Transform после каждой File SOP. FBX из Megascans часто в сантиметрах (Uniform Scale 0.01) и иногда Z-up (Rotate X -90). Растение должно быть примерно 0.3-1.5 м и стоять вдоль Y.
• Оставь simproxy и alternative пустыми. Если выходы отсутствуют, нажми Fix SOP Outputs на ноде.
• На уровне subnet: продублируй VarA семь раз и переименуй копии в VarB ... VarH. Пути обновятся автоматически.

2.2 Объединение вариантов

Подключи все восемь в Component Geometry Variants, а его выход — в input 1 ноды Component Material.

Внимание. Используй именно Component Geometry Variants, а не обычный Merge. Merge наслаивает все варианты на один и тот же прим, из-за чего у ассета не создаётся набор вариантов и все прототипы выглядят одинаково.

2.3 Материал (MaterialX, внутри Material Library)

Подключи Material Library в input 2 ноды Component Material. Внутри создай MtlX Standard Surface с именем <asset>_mtl и по одному MtlX Image на каждую карту. В каждое поле File впиши полный путь:

$HIP/models/plants/<src_dir>/<tex_prefix>_<Map>.jpg

Настройки Standard Surface:

• Thin Walled: вкл (группа Geometry). Листья и травинки — одиночные карты (cards).
• Subsurface: 0.4-0.6 для травы, ~0.3 для сухих кустов. В режиме thin-walled это работает как просвечивающая полупрозрачность; Radius игнорируется. Оставь Scale на значении по умолчанию 1, а не 0.
• Specular: 0.2-0.4. Растительность не блестящая.
• Неиспользуемые карты: Specular, Gloss, Cavity, Bump, Displacement, AO. Карты Billboard_* нужны только для биллборд-LOD.

Совет. Всегда задавай File Color Space явно. Пустое поле заставляет Houdini угадывать, что может затемнить цвета. Никогда не выбирай Display- или Output-трансформ для текстур.

2.4 Назначение и экспорт

• Component Material: Primitives *, Material Path -> <asset>_mtl.
• На ноде Component Output нажми Save to Disk. Результат: <asset>.usd, geo.usdc, mtl.usdc, payload.usdc и папка textures.
• Проверка: выдели выходную ноду; в Scene Graph Tree у прима ассета должен быть набор вариантов geo со значениями VarA...VarH.
• После любого изменения геометрии или материала: снова Save to Disk, затем Reload Files на нодах Reference ниже по потоку.

3. Прототипы (PROTO_)

Создай Subnet PROTO_<asset>. Внутри собери по одной паре на вариант:

Reference LOP, нода с именем VarA:

Reference File : $HIP/usd/assets/<asset>/<asset>.usd
Primitive Path : /prototypes/$OS
Reference Prim : default (Component Output уже задал defaultPrim)

Set Variant LOP сразу за ней (вставь точно как есть, выражение читает имя входной ноды):

Primitives  : /prototypes/`opinput(".", 0)`
Variant Set : geo
Variant Name: `opinput(".", 0)`

• Продублируй пару семь раз и переименуй только ноды Reference в VarB ... VarH.
• Слей все восемь нод Set Variant в Merge с именем PROTOTYPES.
• Подключи PROTOTYPES в output0 этого subnet. После сворачивания (Shift+C) output0 может оказаться привязан к случайной внутренней ноде: проверь, что он показывает /prototypes/VarA... (8).
• Эта ветка никогда не сливается в сцену. Она только питает input 2 своего инстансера, поэтому /prototypes/VarA в нескольких subnet PROTO_ не конфликтует.

4. Разброс точек (SOP, /obj/)

4.1 Маска (опционально): инвертировать и оставить только низины

Чтобы разместить второй тип растений там, где нет первого, и только на ровной земле, ответвись от размытой маски Volume Wrangle с именем mask_floor_inv и используй его как вход mask нового разброса. @mask и @height привязываются к слоям хайтфилда по имени.

// инвертируем существующую маску
float inv = 1.0 - @mask;
// 1 на ровной земле, затухает к 0 между h_min и h_max
float floor_mask = 1.0 - smooth(chf("h_min"), chf("h_max"), @height);
@mask = clamp(inv * floor_mask, 0, 1);

Подбирай h_min (верх ровной зоны) и h_max (где маска доходит до 0), отображая ноду: маска рисуется красным во вьюпорте. Больший зазор даёт более мягкий переход на склоны. Убери 1.0 - в первой строке, чтобы сохранить исходную маску вместо инвертирования.

4.2 HeightField Scatter

4.3 Patches wrangle (Attribute Wrangle, Points)

// крупные пятна растительности
float n = noise(@P * chf("freq") + chf("offset"));
n = fit(n, chf("lo"), chf("hi"), 0, 1);
// чем ниже шум, тем больше точек удаляется
if (rand(@ptnum + 77) > n * chf("density"))
    removepoint(0, @ptnum);

4.4 Attributes wrangle (Attribute Wrangle, Points)

float seed = chf("seed");
// вариант как СТРОКА, совпадающая с именами прототипов
string vars[] = {"VarA","VarB","VarC","VarD","VarE","VarF","VarG","VarH"};
s@variant = vars[int(rand(@ptnum + seed) * len(vars))];
// масштаб
f@pscale = fit01(rand(@ptnum + seed + 1), chf("scale_min"), chf("scale_max"));
// случайный поворот по Y + лёгкий наклон
float yaw = rand(@ptnum + seed + 2) * 2 * PI;
float tilt = radians(fit01(rand(@ptnum + seed + 3), -chf("max_tilt"), chf("max_tilt")));
p@orient = qmultiply(quaternion(yaw, {0,1,0}), quaternion(tilt, {1,0,0}));

Нажми кнопку Create spare parameters. Стартовые значения: scale_min 0.4-0.5, scale_max 1.4-1.6, max_tilt 5 (кусты) до 10 (трава). Опционально, более крупные растения внутри плотных пятен (добавь после строки с pscale):

f@pscale *= fit(noise(@P * chf("freq")), 0.35, 0.65, 0.6, 1.3);

Заверши цепочку нодой Null с именем POINTS_<asset>.

Совет. Если у самого разброса есть Variability (диапазон масштаба), pscale из wrangle перезапишет его. Используй что-то одно.

5. PointInstancer (LOP)

Один PointInstancer на каждый тип растений, соединённые цепочкой друг за другом в основном потоке.

Ориентация (orient) и масштаб (pscale) подхватываются автоматически. Предупреждения (!) на скопированных прототипах в Scene Graph Tree — это уведомления об иерархии kind, на рендер они не влияют.

6. Свет и заметки по рендеру

• Тёмная растительность против света: проверь Thin Walled, Subsurface 0.4-0.6, Translucency в sRGB - Texture. Затем подними Diffuse Limit до 2-3 в Karma Render Settings, чтобы растения ловили отражённый свет от яркой земли.
• Подсвеченные сзади растения всё равно будут темнее освещённого солнцем песка — это физика. Слабый заполняющий Distant Light со стороны камеры помогает, если нужно.
• Оценивай opacity и translucency только после схождения рендера; первые сэмплы Karma XPU на тонкой геометрии всегда выглядят призрачно.
• Сравнивай варианты в Houdini GL для мгновенного фидбэка, затем проверяй финальный вид в Karma.
• Вьюпорт показывает ноду с флагом display, а не выделенную (подпись в левом верхнем углу). Scene Graph Tree следует за выделением.

7. Траблшутинг

8. Чек-лист для нового типа растений

1. Скачай набор Megascans в $HIP/models/plants/<src_dir>/.
2. BUILD_<asset>: Component Builder, VarA с путями через opname, проверь масштаб/оси, продублируй до VarH, Component Geometry Variants.
3. Материал: 5 MtlX Image с явными цветовыми пространствами, Opacity как Float, Thin Walled, Subsurface.
4. Переименуй выход в <asset>, Save to Disk, проверь набор вариантов geo.
5. PROTO_<asset>: Reference + Set Variant x8, Merge, подключи к output0.
6. SOP: маска (опционально инверт/низины), разброс (Relax выкл, Keep Terrain выкл), patches wrangle с новым offset, attributes wrangle, POINTS_<asset>.
7. PointInstancer <asset> в цепочке за предыдущим, String Attribute variant.
8. Проверка рендера в Karma; настрой плотность, пятна и просвечивание.