B站展示製作過程： Houdini To UE4 程序化地形生成製作過程與效果展示
目錄
一、簡單介紹
一直以來對於開放世界的程序化生成比較感興趣，各種原因選擇了程序化野外山谷作爲第一個研究目標。
實現的效果還算達到預期，但是性能還是不滿意，修改參數後需要計算一些時間，可能是因爲用了Erode計算侵蝕的原因吧。
後續仍需要不少優化，也希望大佬能指導指導，暫想通過分Tile，重構Houdini與UE4的基礎管線方式提升，具體參考自該技術大佬分享。
二、製作步驟
這裏僅將最終的製作思路作講解，期間零碎的測試不再贅述。
2.1 Houdini製作步驟
2.1.1 地形創建
通過學習與研究，我決定採用擅長製作程序化地形的Height Field節點，在該領域花費了較多的時間，首先創建一個默認大小的Height Field高度圖區域，大小剛好是題目要求的1k x 1k。Grid Spacing網格上兩點之間的距離，相當於這塊高度圖的分辨率大小，設置爲2。
使用Height Field Noise節點對高度值添加噪聲模擬地形，我將噪聲振幅、大小與模式參數暴露在了HAD中，使得在UE4中能夠進行進一步調整。
爲了使地形形狀能夠更加真實，我使用了Height Field Erode節點模擬自然中的雨水、風力侵蝕，這裏需要通過時間軸模擬侵蝕隨時間的變化，時間越久越耗費性能，我將幀數鎖在了20幀左右，這樣即使不小心移動了時間軸也不會對已經調整的效果產生影響，也避免了耗時的計算；緊接着通過Height Field Distort對地形進行扭曲，添加更多的細節，得到了不錯的山地與平原輪廓；最後通過Transform節點對地形整體進行了適度的擡升，方便後續的高度蒙版值設置。
2.1.2 層級劃分
雖然創建好了地形，但我們需要讓程序能夠知道樹木、草地或是石塊應該放置在哪，或是地表的材質會根據地區的不同而有所變化。Houdini提供了一個強大的節點Height Field Mask By Feature，它能夠根據一些參數的設置對當前地形進行分區。比如我通過坡度篩選，將20-80度的山地標記出來用於生成樹木。
使用Height Field Blur模糊上方的蒙版，讓過渡區域別那麼銳化明顯。
通過Height Field Copy Layer對當前創建的Mask區域進行重命名，這可以讓我們在UE4地形材質中能夠更容易的對各地形進行區分與關聯。
我們將山地與平原區分開來，爲之後UE4中設置不同的地形材質做準備。通過Mask By Height得到山脈部分，同時我也將該參數暴露了出去，當您高度超過上限時也可以自行調整。
這時我們通過Height Field Layer，將以上兩種不同的蒙版選擇Add模式進行疊加。同時你也可以根據情況，選擇其他的合成方式。
通過類似的方式，我又製作了坡度較爲平緩的地形蒙版，爲一些石塊的生成做準備。
疊加目前三種蒙版區域。
下面通過一個很特殊的節點Height Field Remap，將輸出最大、最小值倒置的方法，我們得到了與之前蒙版相反的區域，以此來代表平原生成草地。
2.1.3 點雲生成
Height Field Scatter節點讓我能夠通過設置Mask Layer針對特定的蒙版區域進行隨機撒點，通過覆蓋率等參數的調整達到了我期望的效果，將Tag Name命名爲tree，這樣能夠在Geometry Spreadsheet中看到這些參數的各種屬性數據。
同時需要注意的是，對於樹這種豎直生長的植物，我們需要去掉勾選Match Normals with Terrain是，這樣才能夠讓樹不沿着地形表面的法線生長。
與此同時，我想創建兩種不同類型的樹木，並能通過權重控制其生成是數量。因而通過attribcreate創建class與weight兩個屬性來標記，記得將Class修改爲Primitive否則無效。
如果Box默認設置你會發現一半模型會在地底下，這是因爲軸心位於Box中心，因而複製Size的Y值引用，在Center的Y值中粘貼引用併除以2，能夠讓Box 的軸心始終位於底部。
類似的方法，在Big Rock Layer蒙版下爲石塊進行撒點，使用一個球模型進行標記，最後在UE4中替換石塊模型。
最後創建unreal_material屬性用於關聯UE4中的地形材質，這樣導入HAD後會根據String中的路徑自動對地形材質賦值。
該String通過如下方式獲取，並在複製後刪除掉/Game以前，LandscapeMaster以後的內容。
最後將所有節點封裝成一個subnet用於導出HDA，通過菜單列表可管理該HAD文件。
通過拖拽節點中的變量到參數欄，即可綁定變量到HAD文件中，實現在UE4中實時對部分參數實時調整。這裏通過文件夾進行了分類。
這是最後暴露出來的所有可修改的參數。
2.2 UE4製作步驟
首先學習了官網的開放世界場景工具入門，瞭解了一些小技巧與開發的方法。
2.2.1 地形材質
首先我選擇製作已經關聯好的地形材質，通過Quixel Bridge可以獲取高逼真的地形掃描材質，並能直接導入UE4創建好材質，這裏我選擇了三種不同的地形材質，用於平原、山地以及石塊蒙版區域，用來營造不同的地貌來增加真實度。將這三種地形材質創建爲材質函數，然後新建LandscapeLayerBlend節點，將Houdini中的Layer名稱與之對應，這樣才能起到作用。
LandscapeGrassOutput結合LandscapeLayerSample可以爲我們生成一些地表植被，這裏必須保證LandscapeLayerSample中的名稱與你想要在哪個Layer上生成的同名，否則草地生成不會生效。
然後通過Landscape Grass Type工具在它其中添加靜態網格體，可以是草、花、灌木叢或是碎石，最後添加在上圖中的LandscapeGrassOutput參數中。由於距離較遠的地方草地會被剔除來優化性能，但爲了美觀我暫時修改了End Cull Distance來使平原能夠顯得富有生機一些。
效果如圖（燈光後期後的效果），嘗試了好多草模型，這個還是很滿意的。
2.2.2 點雲模型替換
對於導入的樹、石塊的點雲，之前在Houdini中是通過Box與Sphere模型代表的。現在我們可以在HDA中的Houdini Instanced Inputs中對其進行替換，並且你可以通過+號添加更多的插槽，供我們添加多種不同樣式的靜態網格體資源，這樣能夠更真實的模擬自然環境，石塊添加也是如此。
通過HAD中的參數權重值Weight我可以對兩種類型的樹木進行撒點比例調節，比如我的場景中有松樹和樺樹兩種樹木，我想讓松樹多一點，於是將Weight Tree 1設置爲0.7，Tree2設置爲0.3。你也可以對一些覆蓋率與大小隨機區間進行調節。
2.2.3 光源調整
添加了指數級高度霧，並開啓了體積霧，讓遠處能夠產生一些模糊感不至於那麼的鮮豔。
調整直射光、天空光源爲可移動，實時預覽光源調整結果，並對光的顏色、強度進行了微調（結合後期盒子）。同時也對天空球的雲朵進行了調整。
後期盒子中禁用了自動曝光，調整到了合適的曝光強度。
對屏幕鏡頭飽和度與對比度適度的加強。
2.2.4 內置的程序化植物生成器測試
在開發過程中，我發現了UE4正在試驗性的一個功能，也能夠實現程序化搭建森林樹木植被，同時支持很多參數的設置，比如是否對其表面法線、生成在多少坡度或高度區域、樹木最大年齡、樹木大小、碰撞半徑等。也非常適合開放世界的創建，但題目要求使用Houdini生成模型點雲，而且試驗性功能不穩定，因而未使用該方法，下面是一開始我使用該工具簡單的用本地資源創建的森林。
具體使用通過偏好器設置勾選Procerual Foliage即可開啓，結合程序化植物生成器與植被類型即可快速模擬，生成森林。
下面是植被類型設置，我簡單的調整了法線不對齊表面與撒點的程度。
這是程序化植物生成器的設置，草地使用的是Grass節點。
最後附上一張UE4可實時調節各參數的截圖。
