案例 —— 怪物出水

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；

wedding缓存

• 为避免内存溢出，可分割发射源分开缓存（使用wedge）；
• 删除角色背后的粒子，以优化缓存（VDB Occlusion Mask）；
• 删除不必要的属性和组；

六，Solaris Render

• File Merge，可将wedding后缓存一起加载；

Solaris

• Reference导入对应的usd模型；
• 参加demelight，并添加环境贴图hdr；
• 默认karma渲染可能非常模糊，关闭Enable Depth of Field；
• 通过Correction Toolbar，设置ACES；

 

ocean surface 

• 将surface分为远近两部分，并创建相应材质；