最近看官方视频，看到肖月大佬提到用Ribbon的方法制作植物生长。一直也对这比较感兴趣，所以花时间试着做了一下。还有很多地方需要完善，希望大家多多提提意见。

【资料图】

目前首选的考虑当然是Houdini，这就需要Houdini To Niagara来完成信息传导。相关的插件地址：

https://github.com/sideeffects/HoudiniNiagara

https://github.com/sideeffects/SideFXLabs

一个是UE引擎的，一个Houdini的。网上有很多教程讲了如何安装插件，我就不赘述了。插件默认可以传递很多属性（点是关键），包括位置，ID，旋转，大小，Type等。

首先当然是在Houdini中制作我们所需的植物。我只需要植物的最终形态，只需要当前帧的数据，植物的生长效果在引擎内完成。

在最开始，对于Ribbon部分。我设想传递点的位置，大小来确定Ribbon。

首先Circle,Scatter节点在圆内创建几个点 ，作为最开始的根部。而后用AttributeRandomize分别对N，pscale进行随机化（确定曲线的朝向以及长度）。对于主干用Line和Resample做出一根很多点的线。

通过Length设置点的数量，更改TreatPolygon使线更加平滑。并且勾选curveu属性，此属性根据曲线长度进行0~1的赋值。

AttributeVOP节点，通过curveu进行曲线采样，然后采样的值与Noise相乘来改变点的位置，将Noise的Frequency、Roughness、Amplitude节点用鼠标中键提升为参数，这样就可以对曲线进行弯曲操作了。曲线的左端保持为0，让连接处的点不发生偏转。最后用CopyToPoint节点将散布的点的属性传递给曲线。

至于AttributeWrangle定义的属性有什么用，这在后面将会提到，现在我们专注构建基础形状。出与美术的考虑使用Twist对曲线进行扭曲。

这样主干部分就完成了。

随后用OrientAlongCurve使法线沿着曲线方向对齐，再对N和pcale进行随机化处理，Scatter产生点以进行下一层级的生成。其他的就和上面的一样，Copy&Paste改下参数名称就行了。  

接下来，我想要在枝条末端生长花。为此，GroupRange节点就是选择枝条的最后一个点，并作为END的组。这个不能放在CopyToPoint的节点后面，不然你只会得到一朵花。别问我怎么知道，都是泪。

那么一个关键的问题来了，怎么确定花的朝向了。这个就要用到四元数了，我们首先OrientAlongCurve让法线沿着曲线的方向。而后用AttributeWrangle写上我们的朝向。我们只关注前三行关于方向的。1.定义旋转矩阵m，该矩阵的作用是让花的模型的Y轴（0,1,0）（参考UE方向）对齐到@N法线方向。2.对模型进行旋转，旋转的轴向是@N，旋转的角度用参数ang来控制然后与ptnum相乘让每朵花的旋转值不同。3.最后把矩阵m参与矩阵运算赋予orient。

后面的就是Copy&Paste过程了，然后疯狂的调整参数来达到你想要的美术效果。最后的花我没有进行方向的调整，因为这朵花相对较小，在UE里我就用GPU粒子朝向摄像机来解决，已获得那微小的性能提升。

好，做完了！！！准备导出到UE.

最后我们把需要导出的点用Merge合在一起，用我们安装好的插件的Niagara节点，选择渲染当前帧。导出！

什么，你问我，多了几个属性和节点。那是后来的事了，因为我把这个导进UE里一看。

CrazyWork!!!

好了，不皮了。导进UE里，我们还面对几个问题。

我们该怎么区分每个层级，区分不同的花以及枝干。

UE里的Ribbon怎么一条线连到底呢，怎么判断Ribbon那是起点，那是终点。

怎么做植物生长的效果。

通过查阅官方示例以及其他大佬的视频文章之后，慢慢的解决了。

1. 在每次CopyToPoint节点之前，创建一个新的属性Type用来区分他们。

需要注意的是花我们记得把之前的END组给上。

2. UE官方提到Particle.RibbonID和RibbonLinkOrder决定Ribbon的链接方式，但我仍然不明白究竟如何链接的。于是自己创建一个测试的粒子系统，把上面提到的两个变量赋予随机值。结果如下：

从第一张图不难发现，RibbonID一样时，Ribbon才会连起来，从第二张第三张图我们发现Ribbon的链接顺序取决于LinkOrder的大小。

RibbonID我们可以在CopyToPoint节点之前用ptnum赋值。LinkOrder则用之前提到过的curveu、1、2来赋值。忽视掉那些被注释掉的黄色代码，本来打算用pscale来做Ribbon的Width的，但由于树枝间的接缝问题以及LinkOrder的出现我没有用这种方法。

3. 植物的生长是通过对ID的重新排序得到的，我们得出每个点到原点的距离，并以此来进行重新排序。

然后在UE里根据这个值做出生长的效果。

以上就是整个Houdini的工作了。接下来导进UE里。

在安装好HoudiniNiagara插件后，我们找到官方自带的发射器，以此为模版。

我们只需要起始状态就行了，不需要变化，可以把Update里的Sample删除。然后把我们自己得到的点的数据到进来。

检查一下点的属性是否是我们想要的。

枝条用Ribbon发射器，UV就用默认的。Width等下我们自己设定。

Niagara里我们只是定义了枝条的发光颜色，枝条和花的材质都用的Masked的材质模式，用半透明模式消耗大，可能还会出现半透明排序问题。枝条的基础颜色，粗糙度，法线都是在材质里完成的。考虑到文章篇幅原因，材质我就不展示了，都是一些基本的UV流动，扭曲，溶解等。

Ribbon形状设定为Tube。

随后我们初始化LifeTime,Position,RibbonWidth。

发射器默认自带了一些Houdini的属性，将Houdini.Position赋予到Particle.Position里。

至于我们自定义的属性，需要像上面那样手动写进去。

接下来还剩一个问题，RibbonWidth的属性如何定义了，我们可以用Type确定那一层级，用Linkorder进行曲线采样来确定Width。

首先进行判断那一层级，根据结果来设定Width。

将我们所写的赋值给RibbonWidth，HType用Houdini.Type复制，TypeNum则是确定我们需要对那一层级进行编辑，0为主干，1为Branch_1~~~以此类推。至于Width我们用A*B赋值。

A用LinkOrder进行曲线采样，确定枝干的形状。ScaleCurve设置枝干的大小。

B是一个Noise，与A相乘赋予每个枝条更加随机的变化。

Noise是采样CurlNoise实现的，因为这样的噪音的随机是一种伪随机。

第一个是我们想要的Random，第二种是赋予随机值。

这个是参考官方的CurlNoiseForce写的。通过粒子的位置，Age实现对Noise的采样，采样出来的值归一化，用Lerp节点重新映射，这样我们便于方便的调整。

我想对Width做0.9~1.1的随机变化。

其他的就是Copy&Paste过程了，我们只需要改变TypeNum确定改变那根枝条就行了。后面的枝条在曲线开始初给了一个相对较小的值，这样枝条的连接处更加好看。

至于生长我们需要新定义一个Particle属性，TimeShiftByID。这个虽然看起来比上面简单，但其实花了我比较长时间想出来的。Age属性是一个每秒增加1的动态属性。再引入一个新的浮点数，定义生长的速度。最后和ID进行运算。（Age-ID*GrowSpeed）/GrowSpeed。（GrowSpeed不能为0），假如GrowSpeed为1，那么ID为0的粒子在0~1S内的TimeShiftByID为0~1；ID为1的粒子在1~2S内的TimeShiftByID为0~1；ID为2的粒子在2~3S内的TimeShiftByID为0~1。假如GrowSpeed为2，那么ID为0的粒子在0~2S内的TimeShiftByID为0~1；ID为1的粒子在2~4S内的TimeShiftByID为0~1；ID为2的粒子在4~6S内的TimeShiftByID为0~1以此类推。这样将TimeShiftByID进行采样就能实现很多效果。

最后我们给到GrowSpeed一个很小的值来确定生长时间，其实这里还可以根据ID调整GrowSpeed来让开始时生长的更快，结束时生长的慢一些。但是由于太快了，难以察觉我就没加。而后我们根据TimeShiftByID给EmissiveColor进行设值，这样就实现了植物生长的效果以及发光的效果。

我也通过DynamicMaterialParameters给材质中的溶解（Dissolve）参数赋值，其实这个和Alpha的功能有些重合，不过影响不大，在实现花的生长要靠溶解来更好的实现。

终于到最后的阶段了，首先花的模型是通过Blender做的。

首先建一个平面，保证模型的UV是正方形方便贴图制作。然后对平面用表面细分和阵列修改器进行编辑和复制。期间手动用衰减对点进行编辑，使其更加随机化，最后平滑着色就OK了。

花的贴图在SD里面做的，红色通道储存着Albedo的信息，绿色通道储存着EmissiveColor的信息，蓝色通道储存着溶解贴图的信息。

通过IF判断Type来确定花的生长位置和数量。

初始化花的基础信息，花的大小设置一个随机值就行了。

注意这里的横坐标的值很大，不是1，我给到的是3500，否则太快看不到发光生长。通过溶解来实现花的生长。到此为止，就没有什么新的东西了，后面的第二种花和前面的制作思路差不多。

其实做这个初衷是想用GPU粒子实现的，但我把Ribbon切换到GPU时发生错误，我看了下NiagaraDebugger发现，RibbonID和RibbonLinkOrder现在好像不能传递给GPU Ribbon，那样的话可以实现更大数量的植物模拟了。由于东西比较多，难免会出现错误，欢迎大家指出。