Houdini17全新破碎系统

▌包含三种预设形态的破碎节点
这个节点可以让你生成混泥土、玻璃、木头三种破碎形态。

它有四个输入口：模型（geometry）、约束（constraint geometry）、代理物体（proxy geometry），还有一个可选输入，可以连接自定义点（extra points）来控制破碎形态。

你可以直接在Material Type那里选择三种破碎的预设。

如果连接了约束物体（constraint geometry），它会自动为你在碎块间生成约束。

▌使用不同的显示模式
Guide Geometry选项可以控制不同的显示模式。

Fractured Geometry是三种预设里都有的模式，顾名思义显
示破碎后的形态
Constraint Network也是所有预设都有的模式，它会显示碎块间的约束网络（按w键切换线框显示）。

Primary Volume和Edge Detail是concrete特有的模式，分别代表每个破碎层级（primary fracture level）的分布以及布尔运算切割物体所使用的切割面
Concentric Noise和Edge Detail是glass特有的模式，显示用来生成玻璃破碎所使用的切割纹路。

至于wood特有的三种显示模式，分别代表木头破碎的三种形态：颗粒感的（grains）、切割的（cuts）、细碎的（splinters）。

▌生成混凝土（concrete）形态
Fracture Level参数控制切割层级。

有点像PS里的图层，增大这个值将增加碎块层级和数量，在碎块上生成更小的碎块。

把Edge Detail打开将在破碎面上增加noise。

使用RBD Paint节点可以先在物体上绘制易碎区域，然后再连到RBD Material Fracture上。

它会使用一个density属性，来控制易碎区域生成更多的碎块。

对了，需要在Scatter From选项卡选中Attribute并在Attribute Name那里填入density。

▌生成玻璃（glass）形态
注意！该功能暂时只支持面片！不支持多边形几何体，而且不支持nurbs曲线。

当你输入端连进来的是好几个面片的时候，Fracture per Piece是一个非常有用的参数，它会分别在所有的面片上生成破碎。

这个参数可以根据piece属性区分不同的物体，如果没有piece属性，就会根据物体与物体之间的连接性来区分。

这个参数三种形态的预设都适用哦。

Cracks选项卡下面的参数控制玻璃破碎生成的数量。

在Chipping选项卡下的Enable Chipping会让碎块增加更多细节。

它可以让碎块与碎块之间产生进一步的裂痕。

▌生成木头（wood）形态
木片破碎方向默认为以物体最长的那个轴为方向。

Cut Spacing用来调整切割次数，从而控制碎块的数量。

Cluster选项卡用来将小块的木片“粘连”到一起形成较大块的木片。

给你的破碎形态更多变化。

glass只支持有一定厚度的物体。

在这里举个极端化的例子，如果你的输入物体是一个长宽高相等的正方体或是一个面片，由于无法计算厚度信息，因此产生的破碎将会改变原始物体的形状，如下图：
当我将它压扁，一切就都正常了：
因此，glass目前只支持具有明确厚度的物体。

这样说大家理解了把~
OK。

我们今天继续来聊新刚体系统的破碎流程。

▌H17破碎工作流程初探
通常，在刚体解算中，物体是由于一些外力的碰撞或力场的影响产生破碎。

举个例子，地震摧毁房屋，混凝土墙、木制门、玻璃窗户等等不同材质的物体都会破碎。

或者你直接拿一个“球”去撞击墙面，同样产生破碎的效果。

我们都知道，Houdini中的破碎流程是预破碎（pre-fracturing）。

也就是进入DOP解算前，先在SOP中，将物体切割成小碎块，并在碎块之间生成约束（constraint）将它们相连。

预破碎流程给予用户最大化的对破碎艺术形态的控制（比如你可以生成大块的碎块并夹杂一些细小形态的碎块等等）。

当遇到外力，超过了约束（constraint）所能承受的范围，预破碎物体就会产生碎裂。

或者你可以手动打破约束（比如K帧），控制物体什么时候碎掉。

现在，预破碎迎来了新的工具——RBD Material Fracture节点。

也就是昨天我们讲的。

这个工具有着诸多的参数控制预破碎形态。

当然了，这个节点是“高层级”的（其实就是很多节点封装成的HDA，可以理解为节点大集合），如果你想要更多的控制，可以使用SOP里较低层级的其他节点。

有别于预破碎，你还可以在DOP里实现动态破碎。

使用Make Breakable工具，不过不推荐。

这种方法进行大型破碎的时候会非常难受。

▌新流程的实现方法
RBD Material Fracture节点有三种不同的预设形态，它可以像PS图层一样进行层级化的破碎；可以模拟
低精度的代理物体，模拟完成后传递动画到高精度原始模型上；可以自动生成glue约束；可以在现有约束网络
上生成新约束；可以输出一些有关破碎的属性或组，有利于用户进一步的控制。

使用RBD Material Fracture节点在SOP中预破碎你的模型。

该节点自动生成glue约束。

你可以在Constraint选项卡里面的Primary strength参数设置约束强度。

当进入到DOP解算后，你可以退回到RBD Material Fracture节点来调整约束强度，从而控制破碎形态。

约束值的大小取决于碎块的大小，也取决于你想实现什么样的效果。

约束值设为1通常会直接断掉。

如果你想让模型在被其他物体碰撞之前保持“粘连”，就需要调整约束值，让它处于一个合适的大小，从而在没
有外力影响下不会被打断，碰到外力后又可以碎掉。

RBD Material Fracture节点后，可以直接点工具架上的RBD Objects，回到物体层级选择你的预破碎模型，然后回车，就可以一键生成DOP解算。

➤使用Group节点来给不同材质的物体打组。

例如，门、玻璃窗、墙。

这样你可以分别对它们进行破碎。

➤如果在解算时看到有碎块乱晃，可以使用POP节点的drag来让它们变稳定一些。

▌预破碎约束
如果你已经有了一些物体，你可以选择（不是必须的步骤）在进入RBD Material Fracture节点之前，使用Connect Adjacent Pieces节点设置glue约束。

比如，破碎一栋房子，需要先将门、窗户和墙约束到一起。

由于RBD Material Fracture节点对物体进行了破碎，因此会基于原有约束生成新的约束。

例如，一扇窗户与窗框约束在一起，当进入RBD Material Fracture节点进行破碎并生成约束后，原先窗户与窗框的约束仍然存在。

▌输入与输出
RBD Material Fracture节点与其他SOP中的破碎节点都有一套几乎一样的输入与输出，就像毛发节点网络一样，可以让数据顺畅的自上往下传递。

第一个输入/输出口连接原始物体。

第二个有颜色的输入/输出口连接的是约束。

第三个输入/输出口连接的是代理物体（低精度物体）。

▌约束网络
Houdini的约束网络是由一些含有属性的线（polywire）组成，它们代表碎块之间的约束关系。

它们在进入DOP解算中时会被相应DOP中处理约束的节点（Constraint Network）继承。

每一条约束都是两个点组成的直线（polywire）。

每条线含有一个constraint_type属性（面属性）代表约束的类型。

常见的约束类型有glue和soft。

Glue约束在外力没有超过约束强度前，始终保持两个碎块粘连在一起。

soft约束有点像弹簧，不过没有弹力，在被打断前会变弯。

约束线可以有其他面属性，比如strength代表glue约束的强度，stiffness和dampening代表soft约束的强度。

约束线上的两个点含有一个name属性，代表它们连接的碎块的名称。

就像上面所说，可以使用Connect Adjacent Pieces节点来设置初始约束网络，然后使用RBD Material Fracture节点来进一步生成约束。

▌低精度代理物体
RBD Material Fracture节点处理低精度物体非常快。

你需要让高精度和低精度物体的name属性保持一致（比如，将高精度物体进行预破碎，每个碎块生成一个name属性，然后通过复制并减面来创建代理物体）。

▌Cluster
Cluster意为簇，指将小碎块结合成大碎块。

有下面两种工作流程：
如果你只是想让一些小碎块永久性“粘合”，只要给它们相同的name属性即可。

对于一些要求较高的场景，比如刚开始的镜头只有大碎块破碎，之后的镜头大碎块进一步碎成小碎块，可以用多层级的约束网络，然后控制不同层级的约束断裂时间。

RBD Material Fracture节点下的wood预设里包含cluster的设置。

你也可以使用RBD Cluster节点手动设置cluster。

▌将预破碎物体导入DOP解算
Rigid bodies工具架包含诸多工具来导入预破碎物体到DOP。

RBD Objects：使用这个工具架来将预破碎导入DOP。

它会分析name属性识别不同的碎块，并将约束导入Bullet约束网络。

RBD Hero objects：用来导入单一的、不会破碎的刚体。

不要用它导入预破碎物体。

RBD Glued Objects：导入不带约束的碎块并自动添加约束。

这是一个过时的工具架，所以不要用它导入RBD Material Fracture节点预破碎后的物体，否则会引起约束冲突。

Make Breakable：让物体变成动态破碎物体，在解算时自动计算破碎（不推荐这种方式）。

Debris 工具架：在碎块边缘生成粒子，你可以使用这些粒子进一步生成烟雾、灰尘、碎屑等二次效果。

▌RBD SOP支持的节点
以下这些节点支持RBD Material Fracture。

它们与RBD Material Fracture节点拥有一样的输入和输出端口。

RBD Paint：可以让你在原始模型上绘制属性，比如绘制碎块密集区域。

有以下几点注意：将这个节点放置于RBD Material Fracture之前；使用它绘制density属性来控制碎块密集区域；在RBD Material Fracture里，设置Scatter from为Attribute。

RBD Constraint Properties：编辑约束网络。

与RBD Material Fracture节点里的Constraints选项卡很像。

你可以使用它来编辑约束网络以实现更复杂的控制。

RBD Interior Detail：给内部破碎面增加noise。

与RBD Material Fracture节点里的Detail选项卡很像。

RBD Cluster：簇。

与RBD Material Fracture节点里的Cluster选项卡很像（只有wood模式才有）。

RBD Pack：合并三个输入（几何体、约束、代理物体）为一个输出。

RBD Unpack：与上面的正好相反，将几何体、约束、代理物体分离为不同的输出。

▌相关的SOP节点
RBD Material Fracture节点内部是由下面这些节点组成，你可以手动使用它们：Boolean Fracture
（Boolean升级版）、Voronoi Fracture、Exploded View。

还有一些更低层级的节点运用在RBD Material Fracture中，同样可以手动使用：Connect Adjacent
Pieces、Assemble、Voronoi Fracture Points、Voronoi Split。

▌RBD Convex Proxy
在H17的刚体工具架上，你可以看到RBD Convex Proxy这个新增的工具。

它的作用是生成原始物体的代理物体，运用convex分解技术，将复杂模型简化而又不丢失细节，生成对解算友好的代理模型。

它用的是Convex Decomposition这个SOP节点来生成代理物体。

这个工具跟它旁边的RBD Sphere Proxy原理非常像，只不过后者是使用球体简化模型，会丢失很多细节，不如前者精准。

但后者的生成速度非常快，适用于远景等对运动形态要求不高的场景，而Convex Decomposition 这个节点适用于更加复杂的硬表面物体。

▌RBD Convex Proxy使用方法
1.选择需要生成代理物体的模型。

2.你可以预先对模型进行预破碎处理，比如使用RBD Material Fracture。

3.点击RBD Convex Proxy工具架。

4.可以适当调整Convex Decomposition节点的参数，可以通过concavity threshold参数微调。

5.通过查看Transform Pieces这个节点来查看通过代理物体解算驱动的原始物体。

简单的来说，如果你要解算的刚体模型比较复杂，有较多的棱角，这时候你就需要使用这个工具来生成合适的代理物体，从而得到完美的解算效果。

大家可以用Houdini自带的test geometry试一下，有一个章鱼的模型。

▌RBD soft constraint
这是一个H17中新增的专属刚体系统的新型soft约束。

它与spring弹簧约束非常像，只不过被撞击后不会反弹回原型，从而实现封面图上的类似车子撞瘪的刚体效果。

soft约束是众多约束类型之一。

约束关系在DOP中作为数据节点连接到Constraint Network节点，从而实现对约束的控制。

像弹簧约束（spring）一样，soft约束施加一种力作用于物体约束点之间，距离越大力就越大。

但这两种约束类型存在一些差异。

soft约束明显更稳定，弹簧约束有时容易崩（例如非常硬的弹簧或质量小的物体）。

不过，在较大的timesteps下会产生一些抖动的情况，因此需要把substep调大来得到比较好的模拟。

与弹簧约束不同，soft约束无视物体质量（mass），因此在具有不同质量的物体的模拟中，可以更游刃有余。

这个soft约束仅仅只能被刚体解算器使用。

使用方法非常简单，创建好预破碎后，点击刚体工具架的RBD Objects。

系统会自动为你创建Soft约束。