Houdini

1. Что такое Houdini

В отличие от Maya и Blender (ручное моделирование) Houdini работает процедурно: каждое действие — нода с параметрами. Изменение параметра пересчитывает весь граф. Поэтому Houdini — стандарт для FX в кино и процедурной генерации в играх.

Версии: Houdini FX (всё, включая симуляции) и Houdini Core (моделирование до симуляций).

2. Интерфейс и навигация

Главное окно:

• Node View — сеть нод (рабочее сердце Houdini).
• Scene View — 3D-просмотр геометрии.
• Network Editor — палитра инструментов ноды.
• Parameters pane — настройки выбранной ноды.

Навигация: так же как в Maya — Alt + ЛКМ/СКМ/ПКМ. Просмотр выбранной ноды — H (fits), зум колесом мыши.

3. Нодальная сеть

Ноды соединяются «данными»: выход одной становится входом другой. Ключевые контексты:

Базовый граф: Box = Polygon → Transform → Wrangle — и так далее. Ноды вниз по потоку пересчитываются автоматически.

4. Геометрия и атрибуты

Минимум: точки (points) — позиция P, рёбра, примитивы (polygons) и атрибуты — данные, прикреплённые к любому элементу.

• Атрибут точки: @P, @v (скорость).
• Атрибут примитива: @Cd (цвет), @ptnum.
• Aтрибут детали: @Frame, detail().

Группы (Groups) — именованные наборы точек/примитивов: @group_name = 0/1.

5. Процедурное моделирование

Собери на примере города из кубов:

// Point Wrangle: каждый третий куб выше
@P.y += sin(@ptnum * 3.0) * 0.5;
if (@ptnum % 3 == 0) @P.y += 2.0;

// Форс: прибить к сетке
@P = rint(@P * 10.0) / 10.0;

Ключевые инструменты: Copy to Points (инстанс копий по точкам), Attributes Wrangle/wrangle, Scatter, Resample, Polybevel.

6. VEX — главный язык

VEX — C-подобный язык, исполняемый на CPU по каждому элементу (точка/примитив). Синтаксис ближе к C, чем к Python.

float r = rand(@ptnum + 123);
vector n = normalize(@P);
@Cd = set(r, n.y, 1.0 - r);

int npts = npoints(0);
float avg = 0.0;
for (int i = 0; i < npts; i++) {
    float t = float(i);
    avg += t > 100.0 ? 1.0 : 0.0;
}

• @P, @v, @w — встроенные атрибуты.
• @ptnum, @primnum — индексы.
• ВМ утилиты: npoints(), nearpoint(), length().

7. Вращение, копирование и инстансинг

Copy to Points ставит копию объекта на каждую точку. Управлять поворотом можно атрибутами @orient (кватернион) и @scale.

// Point Wrangle: ориентация по нормали поверхности
v@orient = quaternion(@N, @P);
f@scale = 1.0 + 0.2 * sin(@ptnum);

Для движков выгоднее Instancing: рисуется одна копия, копии в сцене — ссылки. В Houdini используй Copy to Points с флагом «instanced» или Instance node.

8. Симуляция частиц

Самый короткий путь к частицам — контекстное меню SOP ноды → подменю «with POPs»:

1. POP Net — сеть частиц.
2. POP Source — источник (точки).
3. Через POP Wrangle добавь силы и ограничения.

@v.y -= 0.98;   // гравитация вниз
@v *= 0.99;     // сопротивление воздуха

9. Разрушения: RBD и Voronoi

Разрушаемые тела — ключевая фишка Houdini:

1. Модель → Voronoi Fracture — разрезает на куски по случайным точкам.
2. Куски + симулирующий объект → RBD Solver в DOP.
3. Задай Glue Constraint — склейка до удара.
4. Подключи RBD Material Fracture для материала-стенки.

10. Жидкость и дым

Для дыма используй Smoke Solver, для жидкости — FLIP Solver (частицы) или APIC. Начни с готового примера: File → New Example → FLIP Tank.

Основа: объём и его разрешение (voxel size) и источник частиц. Чем мельче воксель — тем детальнее, но в разы дороже по памяти.

11. Террейн и процедурные ландшафты

Террейны делаются через Heightfield сеть:

• Heightfield — базовое поле высот.
• Heightfield Noise — смещения формы.
• Heightfield Erode — эрозия ручьями/склонами.
• Output — геометрия для экспорта.

12. Экспорт в Unreal и Unity

Способы переноса:

• FBX/ABC — статическая геометрия и запечённая анимация (суффиксы кадров).
• USD — рекомендованный путь: сохраняет иерархию, материалы и слои.
• Houdini Engine (для Unreal/Unity) — интерактивные HDA-ноды прямо в движке: меняешь параметры — сетка пересобирается в редакторе.

13. Освещение и рендер: Karma

Современный Houdini рендерит через ядро Karma (XPU — гибрид CPU+GPU) или классический Mantra. Освещение собирается нодами в контекстах Light Mixer и VOP: Sun Light, Dome Light (HDRI), Area Light.

• основной свет — Sun Light с тенями (Shadow Map или Ray Trace);
• окружение — Dome Light с HDRI для отражений металла и стекла;
• материалы — Principled Shader: base color, roughness, metallic;
• рендер отдельной нодой Render: Karma Engine или Mantra.

Схема графа:
Lighting (/stage) → Material Library
        ↓
Karma Render → EXR (OpenEXR) выход

14. HDA: переиспользуемые ноды

HDA (Houdini Digital Asset) — упакованная нода с параметрами, интерфейсом и документацией. Хорошо собранный HDA используют в команде и в движке без знания внутренностей.

1. выдели подграф нод → Create Digital Asset;
2. задай тип, например scatter_rocks::1.0;
3. вынеси ключевые параметры на вкладку Interface;
4. добавь иконку и короткое описание изнутри.

15. Кеширование и производительность

Тяжёлые симуляции и сетки нельзя пересчитывать при каждом открытии сцены. Houdini «замораживает» результат нодами File Cache и ROP Output в формате Bgeo/HDC.

File Cache   → путь: $HIP/geo/sim.$F.bgeo
ROP Output   → Write to: $HIP/geo/sim.$F.hdc

Переменные кадров: $F, $FSTART, $FEND

• симуляции сохраняй в .bgeo.sc (собственное сжатие SideFX);
• статику для экспорта — в Alembic (.abc) без сетки кадров;
• для вьюпорта ставь лёгкую LOD-сетку, полную — только на рендер;
• ссылайся на общий кеш папкой, а не копируй файлы.

16. Автоматизация через Python (hou)

Python API Houdini — модуль hou. Скрипты массово создают ноды, правят параметры, переименовывают и экспортируют.

import hou

node = hou.node("/obj/geo1")
node.createNode("box")
box = node.children()[-1]
box.parm("sizey").set(2.0)

for n in node.children():
    if n.type().name() == "wrangle":
        print(n.parm("snippet").eval())

Запуск возможен без интерфейса — бинарник hython, что удобно для пайплайна и CI:

hython my_script.py
hython -c "import hou; print(hou.applicationVersion())"

17. Камеры: фокус, глубина резкости и motion blur

Две самые недооценённые детали в кадре — фокус и размытие. Без них рендер выглядит «пластиковым», даже если геометрия и свет идеальны.

# параметры камеры (Camera ROP → Main)
focal:       35 мм          # portrait 50–85
aperture:    2.8            # глубина резкости
ortho:       off            # перспектива

Depth of Field (DOF) в Karma включается через параметр камеры: фокусируйтесь на главном объекте, всё остальное мягко уходит в размытие.

• aperture меньше → короче глубина резкости и сильнее боке;
• фокусное расстояние привязывайте через focus на камере;
• motion blur нужен для скорости: shutter angle 180° — реалистичный старт.

18. Экспорт в PNG/EXR и постобработка

Финальный рендер редко уходит «в лоб». Правильный формат и постобработка за композитором решают половину качества картинки.

ROP Output → формат:
EXR:  многослойный, AOV, HDR   (основной)
PNG:  быстрый превью, веб      (для тестов)

AOV (Arbitrary Output Variables) — отдельные проходы: diffuse, specular, reflection, z-depth, normal. Они позволяют пересобирать свет в Nuke/AfterEffects без пересчёта.

блок-main.n.0001.exr  →  main_beauty_0001.exr
                          main_diffuse_0001.exr
                          main_zdepth_0001.exr

19. Шейдеры и материалы: Karma MaterialX

Материалы в Houdini строятся на ноде MaterialX — открытом стандарте шейдинга, который Karma понимает нативно. Это замена старому Principled Shader.

MaterialX Shader → Principled BSDF
  base_color     (текстура Albedo)
  subsurface     (кожа, воск)
  roughness/metallic (PBR-пары)

Ключевые параметры:

• Base Color — цвет и/или текстура;
• Roughness — микронеровность: 0 зеркало, 1 мат;
• Metallic — металл против диэлектрика;
• Emission — свечение для неонов и экранов.

# навесить материал на объект
/obj/geo → Material Library → MaterialX Shader → Bind

20. Версионирование проекта и работа в команде

Проект в одиночку и проект в пайплайне — разные вещи. Пара правил спасёт от потери версий и конфликтов.

# имена файлов
/hip/terrain_v001.hip   → terrain_v002.hip
/cache/sim_001.bgeo     # версия кадра явно в имени

• версия в имени файла (_v001) + коммент к каждой правке;
• кэш и геометрия — в отдельных папках, чтобы hip оставался лёгким;
• общие ассеты выносите в $HIP/assets и собирайте библиотеку;
• сам hip версионируйте через git или VCS — дифф HDA-интерфейсов хорошо читается.

21. Риг и кинематика: IK/FK и ограничения

Houdini умеет не только разрушать: игровой пайплайн часто требует персонажной анимации. Риг строится нодами — каждый сустав, кость и ограничение становится узлом графа.

• FK — прямая кинематика: поворот сустава двигает конечность «сверху вниз»;
• IK — обратная: цель тянет руку, а суставы решаются из цели;
• constraints (Rig Constraints) — ограничения позиции, ориентации и длины;
• Solver-ноды рассчитывают позы и позволяют смешивать IK/FK по параметру.

// VEX: цель IK как атрибут точки
v@pivot = @P;
i@target_pt = @ptnum + 1;

22. CHOP-ноды: работа с данными анимации

CHOPs (Channel Operators) — узкая, но мощная область Houdini: каналы создаются, фильтруются и комбинируются как сигналы, а затем управляют любым параметром сцены.

// типичная цепочка CHOP:
// Channel CHOP → Noise CHOP (сигнал)
// → Math CHOP (умножение/сдвиг)
// → Export CHOP → параметр объекта

• Export CHOP связывает канал с параметром — так рождается процедурная анимация;
• Blend/Combine — плавные переходы между двумя анимациями;
• Audio CHOP импортирует звук как сигнал — для липсинка и ритмичных движений;
• входом могут быть любые атрибуты, не только трансформации.

23. Crowds: толпы, агенты и клоны

Сцены «городская толпа» или «армия» решаются через Crowd Solver: тысячи агентов с собственной анимацией, обходом препятствий и состояниями поведения.

• агент — это риг плюс набор клипов (Idle, Walk, Run), хранящихся в одной ноде;
• обход препятствий считают поля потоков (Flow Field) на геометрии уровня;
• состояния (State) переключают поведение: идти → бежать → падать;
• расчёт параллелится: 10–50 тысяч агентов — типовая задача.

// VEX для агента: случайное смещение скорости
v@velocity += fit01(rand(@id), -0.5, 0.5) * v@up;

24. Композитинг в Houdini: COP и финальный фрейм

Финальную сборку кадра обычно делают в Nuke, но базовая коррекция, ключинг и сборка слоёв доступны прямо в Houdini через ноды COP (Compositing Operators).

// типичная цепочка COP
Render → Keyer (фон) → Transform (рамка)
      → Grade (цвет) → Composite (слои)
      → ROP Output

• каждый слой рендера становится входом — собирайте beauty, AO, roughness одним графом;
• Grade, HueShift, Blur — базовая коррекция почти как в фоторедакторах;
• Keyer отделяет фон по цвету — пригодится для съёмки на зелёном экране;
• COP выполняется как часть рендера (ROP) или интерактивно в редакторе.

Что дальше

Процедурный подход Houdini прекрасно дополняет модельный пайплайн Blender и Maya. Текстуры для FX-сцен рисуй в Substance 3D Painter, а модели выгружай в Unreal Engine через USD.

← Вернуться к курсам