Copy/Stampを卒業しよう！

この記事はHoudini Advent Calendar 2016の一日目の記事です。

　copySOPのstamp

サンプルとして机を用意しました。まずは初心に帰り、基本中の基本copySOPのstampから。
＊注意
(Houdiniを触り始めたての方は、
https://www.sidefx.com/tutorials/introduction-to-procedural-modeling-lesson-3-copy-me/
などでcopyを理解しましょう)
(分かりやすくするために机のオブジェクトを使用していますが、デフォルトではデータがないので、自分で行う場合はtestgeometryを使ってください)

　copySOPの基本

オブジェクトはpointごとの配置となります。

▼この机をcopyのInputに入れます。

5x5のgridを作成し、copyと接続します。

すると机が横に向いてしまいます。

こうした場合Transform Using Template Point Attributesのチェックを外したり、copyするobjectに対してtransformを行い回転させたりします。

　

しかし、この方法はあまり好ましくありません。なぜならば、今このときを限って言えば上手く動作しているのですが、ひとたびtemplateのデフォームが発生した場合、意図せぬ配置になる可能性があるからです。

▼あらぬ方向に回転がかかる

▼Transform Using Template Point Attributesのチェックを外した場合、まったく動かない

では、どうすべきか。ここはpointのattributeにupベクトルを与えてあげましょう。(解説は後)

では、机ごとに少しランダムな回転をかけるためにstampを使いましょう。

StampInputsをオンにしてVariable1に変数名を与えます。値は適当に－22.5～22.5度にします。
そして、transoformのRotateに以下のstamp()を入れます

stamp("../copy","rot",0.0)

机に少しランダムな回転がかかりました。めでたしめでたし。

　ん？何か重くないか？

しかし、このstamp処理は重いです。数個なら問題はないでしょう。しかしコピーの数が数百となった日には…。
しかしcopyは悪くありません！諸悪の根源はstamp！であれば、stampを消してしまえ！

　PointAttribute

代わりにPointAttributeを利用しましょう。
(ヘルプ：http://www.sidefx.com/docs/houdini15.0/copy/instanceattrs)

Attribute name	Data type	Description
orient	float4(quaternion)	コピーした時の方向
pscale	float	xyzに均等なスケール
scale	float3	xyzに不均等なスケール
N	vector	法線
up	vector	Upベクトル
v	vector	Velocity
rot	float4(quaternion)	回転
trans	vector	移動
pivot	vector	ピボット
shop_materialpath	string	マテリアルのpath
material_override	string	マテリアルの上書きパラメータ

この表で気を付けなければならないのは、「型(データタイプ)」です。
コピー時に型が違うと、名前が同じであっても完全に無視されます。

　実践　PointAttributeを利用する

基本となる移動、スケール、回転について紹介していきます。以下のVEXはcopySOPのtemplateに入れる手前に作成したAttribute Wrangle(Run Over:point)で実行していきます。
例は移動量などで2を用いていますが、@Timeなどを上手く利用すると徐々に大きくなどの動作も可能です。

▼ネットワークもすっきり

　移動

Y方向に2移動します

v@trans=set(0,2,0);

　スケール

pscaleとscaleは型が異なります。
pscaleは直接floatを、scaleはvectorなのでset()などを利用します。

　均等に2倍

@pscale=2;

　Y方向に2倍

(0倍だと消えてしまうので、XとZにも1倍を与えてやる必要があります)

@scale=set(1,2,1);

　回転

軸をupベクトルにしています。
ident()はただの単位行列、upベクトルとgridからの法線を利用して回転行列を作成します。

matrix3 matx = ident() , maty = ident() , matz = ident();
vector4 @rot;
v@up = set(0,0,1);

float anglex = radians(90);
vector axisx = cross(normalize(v@up),normalize(v@N));
rotate(matx, anglex, axisx);

float angley = radians(20);
vector axisy = cross(normalize(v@up),normalize(axisx));
rotate(maty, angley, axisy);

float anglez = radians(10);
vector axisz = cross(normalize(axisx),normalize(axisy));
rotate(maty, anglez, axisz);

matrix3 mat=matx*maty*matz;

@rot= quaternion(mat);

いきなり直接クォータニオンを利用しない理由は、クォータニオンの戻り値はvector4のため、matrixのように複数の座標系を乗算することができないからです。
そこで今回は先にmatrixで計算を行って、そのあとからクォータニオンでvector4の形に変換させています。

そのあとは

PointAttributeを利用すると、ノードもすっきりしてインスタンスの処理が行いやすくなります。
下準備ができたら、あとはそのままcopySOPやInstanceSOP、Delayed Loadなど好きな手法でコピーしてみましょう。
http://blog.livedoor.jp/fujitarium/archives/52412058.html
(外部リンク：fujitarium「Houdini検証 インスタンス＆コピー」)

マテリアルをpointごとに変える場合は、shop_materialpathとmaterial_overrideを利用します。
考え方は同じで、pointに対してmaterial情報を書き込みます(Wrangleでなくmaterialノードを利用するほうが良いでしょう)。このattributeはpointでなく、オブジェクトに対して適用したいので少し工夫が必要です。copySOPのattributeタブにおいて、Use Template Point Attributesを有効にし、To Primitiveでshop_materialpath material_overrideを入れます。そうすることでマテリアルをpointごとにバラバラにすることも出来ます。

以上