Houdini制作复杂的场景动画

艺术家Fady Kadry分享了复杂的场景动画：瑞文戴尔项目的制作过程，该过程主要使用Houdini、Katana 和 RenderMan等软件制作。

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参考构图

我是指环王的忠实粉丝，一直想要创建瑞文戴尔场景动画。 创建瑞文戴尔场景一直是我的梦想，这是一个很好的挑战。参考工作很容易，因为有很长的建模背景，所以可以理解不同的建筑物是如何创建的，并从网上收集的参考资料中提取信息。

该项目的一个关键点是利用皮克斯的 USD(通用场景描述)作为 Houdini、Maya和Katana之间的桥梁。然后安装很多软件，如 The Foundry 工具集(Mari、NukeX/Studio、Katana)、Houdini、Mudbox、ZBrush、SpeedTree、UVLayout、RV、Modo、Substance Suite、Pixar的RenderMan。

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封锁建模

首先用简单的形状制作场景外观，在阻塞阶段照亮场景，在创建摄像机位置和动画的同时添加场景中的灯光，让早期阶段可视化场景。然后在阻塞阶段使用 Houdini对主要建筑物进行建模。

对于建筑物，在创建屋顶瓦片时使用Houdini。在网上找到了一些方法来创建砖墙设置，并使用预先建模的屋顶瓦片。 装饰品也遵循上面方法制作，阻挡阶段在建模时可以节省工作量，并且不会过度使用单个区域，为镜头选择的相机距离来看它是不可见的。悬崖的制作是相当冒险的，需要尽可能深入地研究程序建模，查看了来自不同欧洲地区的悬崖的多个参考资料，使用 Houdini创建程序工具来创建悬崖，创建悬崖生成器 v01。 CliffGenerator v01可以绘制简单的曲线作为悬崖的轮廓，将曲线复制到预定义的高度，放样，将体积拉伸到预定义的深度。然后将具有不同方向的形状的点(可以创建形状或保留它的默认值，应用Mountain SOP的立方体)分散在不同的方向上，最后在立方体和悬崖之间应用布尔减法运算，制作出有机形状。

创建的另一个工具是 layeredRock 生成器。使用这个工具制作所有不同元素的分层岩石。然后将生成的几何图形带到 ZBrush 进行重新网格处理，并提供一个四边形几何图形，可以在渲染时间细分，以防使用基于置换贴图的任何雕刻细节。

使用Mudbox进行置换贴图实验，可以轻松地在 Linux (CentOS) 中使用，并不需要安装 VM 来启动 ZBrush。

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植被工作

植被使用 Houdini Heightfield Scatter 工具集并进行一些修改，以便能够导出与 USD 兼容的渲染时间散射系统，以后在 Katana 和 RenderMan 中使用。

在 SpeedTree 8 中创建松树，其中分离树冠和树皮可以根据从 Houdini 导出并包含在 USD 文件格式中的 Cd 属性轻松创建不同的材料。总共有 14 种树木，三种不同的尺寸(大、中、小)，还有大约 6 种灌木。

使用Houdini 中 For-each 循环的强大功能，Houdini 中的 USD 原型实例节点(为每个基元分配唯一路径)，得到一个非常组织良好的散射系统。 有了散射系统，就可以快速创建草。有 6 个不同的草丛，可以查看它并进行快速迭代。创建的另一个工具是 shrubsScatter v02。使用 Heightfield Scatter 的强大功能，经过多次反复试验，将 Heightfield Scatter 节点与原生地理一起使用。制作并在场景中添加灌木。

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纹理场景

将场景分成 3 个不同的类别：建筑物、山脉、树叶。对于建筑物，完成整个建筑纹理工作并设置模板。使用此模板简化建筑物其余部分的纹理工作流程，从基本颜色蒙版 ID 到导出颜色空间以确保均匀性。

对于第一座建筑，需要制作屋顶瓦片。概念艺术中的屋顶瓦片具有独特的图案，非常明显，为建筑物增添了很多特色。参考是Rivendell的图像，对瓷砖进行颜色编码，以便以后使用彩色顶点并在 Substance Designer 烘焙网格工具中烘焙它们，创建一个颜色 ID 贴图，可以在 Color to Mask 节点的帮助下在 Mari 中使用该贴图。

使用 Mari 强大的节点图系统作为建筑的模板基础，因为在不同的 Mari 项目之间传输会更容易。首先专注完成每个建筑物的木材和石材，由于将木头/石头分成不同的不同 UV 壳来仔细地对这些建筑物进行 UV 处理，所以可以一次专注于一种材料。

制作出第一个建筑之后，使用相同的模板，并将其用作建筑其余部分的起点。简化建筑物的纹理工作流程，并在短时间内制作。 对于山，使用相同的技术，这次使用了 Substance Painter 和智能材料。将从 Megascans 收集的一些材料分层为智能材料。使用梦幻般的粒子画笔创建一个雨水阻碍效果作为混合蒙版。

对于树木纹理，什么也没做。如上所述，还没有做任何纹理工作。并依赖 RenderMan 的强大功能。使用 PxrSurface 着色器和一些混合节点、PrimVar(从 Houdini 导出的 Cd 属性)节点以及一些调整，实现不同的外观。这是 Katana 内部材质设置的屏幕截图：

对场景中的灌木、草和所有树叶使用相同的设置，并进行调整以适应位置。

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渲染

使用 Katana 作为外观开发和照明工具。使用 Live Groups 方法，可以在 Katana 场景中创建一个包含所有几何图形和材质的组，然后将该组加载到主要的 Katana 场景中，并在其中组装所有实时组，为场景创建最终设置。

该场景还包含 Cryptomatte 设置(橙色背景)、Utility pass(绿色背景)和渲染设置(蓝色背景)。

对于渲染设置，在创建外部场景时，使用了 RenderMan 的 PathTrace。如果使用渲染农场渲染场景，会增加一点采样以避免噪音，这里使用 128 个样本。使用的另一个技巧是分别渲染体积并使用RenderMan的去噪功能，这里仅使用 32 个样本渲染体积并运行去噪功能。

对于水模拟游戏来说，这本身就是一次伟大的冒险。从头到尾测试一个瀑布。  总共创建了六个瀑布，这些瀑布中包含白水设置以及薄雾体积。通过这种方法，创建主要的湖泊瀑布。

这个项目的后期制作主要是消除一些弹出体积、添加发光/绽放效果、进行天空替换以及正确使用 Zdepth。下面是Nuke脚本的屏幕截图：

复杂的场景动画：瑞文戴尔项目花了我大约一年零七个月才完成。在项目中面临的主要挑战是让 USD 在这个项目中使用的所有 DCC 之间正常工作，完成水模拟，最后是渲染时间。