本篇blog主要记录一下使用houdini开发程序化建筑的思路与流程。

首先，houdini制作程序化建筑的基本原理是：预先制作一些建筑的模块和零件，然后自定义一个组合的规律或形式，最后让houdini自动地拼接出一个完整的建筑出来。

所以前期的核心工作就是——定义、规划、创建建筑模块。

一、地面墙面模块规划

首先我们考虑最基础的建筑模块——地面配墙面。这种模块一般由1块地面+N块墙面组合而成（N∈[0,4]）。

现在我们来枚举所有的情况：①只有地面；②地面+一个墙面；③地面+两个相对的墙面；④地面+两个相邻的墙面；⑤地面+三个墙面。

这里我们可以定义一个csv表格，来收纳所有的组合情况：

wall指的是模块名称，xb指的是有x块墙面，axbxc指的是尺寸是a*b*c（其中b是y轴 即竖直向上的轴），opp和adj分别描述相对和相邻，最后的01指的是变体编号。

当然，我们现在的模块叫做“地面配墙面”，其实还可以进一步细分成单独的墙面模块 和单独的地面模块。接下来我们在houdini中定义这些模块，首先创建一个Geo节点，在里面分别装载墙面和地板的subnet：

对于每个subnet，主要定义它的模型构成和名称：

首先创建一个grid，代表模型网格，将细分数改为2；然后连接到Null节点上，这里主要是编一个名字，格式为“模块名称_尺寸_变体编号”；

最后我们使用Attribute Wrangle节点，为我们的模型增加一个属性（什么是属性，例如顶点、法线、uv，这些都叫属性）。定义新属性需要写一个VEX代码：s@name = chs(“nodename”)，这样就拥有了一个叫nodename的新属性。如何给它赋值呢？我们可以在属性栏里写一个opinput，即 用该节点的0号输入端口来赋值这个nodename，这样我们Null节点定义的名字就赋值到nodename上了。

二、地面尺寸扩展

之前我们定义的都是400×400的地面，真实建筑的地面不可能都这么方正，所以我们需要扩展一些别的尺寸：400×300、400×200、400×100。这样我们可以扩展一下表格：

将各个情况都扩展出不同的尺寸（除了opp）。此时需要注意的是，对于adj的情况，分为left和right两种情况：

所以需要在后面补一个left和right的标识。

接下来我们需要更新一下houdini节点，在地板的subnet中加入不同尺寸的地面，并将它们合并输出：

到这步就可以理解了，对于wall/floor的subnet，它的意义在于得到所有尺寸的墙体/地板模型。现在我们拥有了wall和floor的subnet，我们就可以对这两者进行组合，拼接成最基础的地墙模块。

三、fbx批量输出

将wall和floor的所有面合并起来后，我们要将它们分别输出成独立的fbx模型，这样后续houdini可以读取模型进行拼接。

首先我们需要创建一个HDA（作为控制器）：

一共需要两个输入参数，一个是导出fbx的路径directory，另一个是按钮button，其中后者是用来操纵python代码的，后续再说这段python代码是干嘛的。

HDA函数如下：

我们来梳理一下输出函数的逻辑。首先我们通过一段foreach迭代，来遍历每一个面，并取出当前迭代的次数，存入到面的“index”属性中，这样每个面都有了自己的标识编号：

int iter = detail(1,"iteration",0);

i@index = iter;

由于我们希望每个导出的fbx都只包含一个面，因此我们可以这样设计：对于1号帧我们输出1号面，对于2号帧输出2号面……换言之，对于N号帧，要将所有非N号的面都删除：

if(i@index != $F - 1){
    removeprim(0, @primnum, 1);
}

将面清除干净后，我们可以为要导出的面准备一个属性：输出路径，路径就是前面的directory参数+每个面的name属性：

string directory = chs("../directory");

string name = prim(0, "name", 0);

s@filepath = directory + name;

有了filepath，我们就可以在rop_fbx节点中 根据filepath来输出模型：

`details(0,"filepath")`.fbx

这样导出流程就完成了。不过存在两个问题：①现在我们只能手动调节逐个帧；②虽然面上拥有了路径属性，但后面的导出fbx的节点不能获取它，导出fbx的节点获取的是它上一个null节点的名称。（也就是说，假如null节点的名称叫Null，那么fbx输出出来的模型名称就叫Null.fbx，很蠢）

所以现在我们希望：我们能控制当前的帧数，并能控制null节点的名字，这一步就必须依靠python脚本来实现了。

我们在fbx_batch_output子模块中新建一个null节点，将其属性改为python代码，写入：

import hou

node = hou.node('.')

path = node.path() + '/'

dataNode = hou.node(path + "foreach_begin1_metadata1")
dataNodeGeo = dataNode.geometry()
iterations = dataNodeGeo.attribValue("numiterations")

nullNode = hou.node(path + "output")
renderNode = hou.node(path + "rop_fbx1")

for i in range(1,iterations + 1):
    hou.setFrame(i)
    outputGeo = nullNode.geometry()
    outputPrims = outputGeo.prims()
    outputName = outputPrims[0].attribValue("name")
    
    nullNode.setName(outputName)
    
    renderNode.render()
    
nullNode.setName("output")
hou.setFrame(1)

原理很简单，首先我们通过foreach元数据节点获取 面的总个数，然后通过一个循环来获取各个帧下的面数据，并重置null节点的名称为对应面的名字，这样导出fbx时就能导出正确的面的名字了。

最后将null节点的名称还原，并将帧数还原成1。这样我们点击HDA的按钮，就导出成功了：

梳理一下我们前期的思路：

①设计建筑的地墙模块构成

②创建地墙的基础面片，并赋予代号名称

③将所有面片合并，通过foreach循环对每个面片赋予一个编号

④设置N号帧只保留N号面（即N号帧删除所有非N号面），以面片名称作为fbx文件名称输出

⑤创建一个python脚本，控制帧数，从而实现批量导出

四、组合地墙模块

上一节我们将独立的墙和地面导出成fbx了，这一节我们只需读入fbx并将它们自由组合，便可以拼接成不同的模块了。下面放一个组合示例：

首先读入fbx，对模型信息进行pack打包，attribpromote不知道啥意思先跳过，然后对顶点的法线进行一个重置，做一下transform，最后合并形成一个完整的地墙模块。这样的模块一共需要做4+8+4=16个。

五、屋顶模块完善

有了前四节的知识铺垫后，这一节可以继续扩展模块了。首先进一步扩展地板的尺寸，扩展出300×300、300×200、300×100、200×200、200×100、100×100；

然后开始制作屋顶。屋顶一共分为两种：拱形倾斜屋顶 和 平面屋顶：

屋顶的程序化生成流程比较复杂，这里只做一个简单分析。首先是拱形倾斜屋顶：

拱形倾斜屋顶的基形由三个物体组成：屋顶体、屋顶面、边栏，将它们三者合并后进行bend（弯折），然后进行旋转，即可体现出拱形倾斜的形状：

接下来就要分倾斜屋顶的类型了，包括非边缘处和边缘处，非边缘处，如下图所示：

最左侧的就是非边缘处的屋顶，比较简单；而右边这几个就是边缘处的屋顶（边缘处的屋顶需要拦一面墙），对于不同尺寸需要生成不同的模型。

至于平顶的屋顶也是类似的思路，节点实在太多就不一一分析了。在完成了Primitives节点的定义后，点击Export即可将屋顶的模型也全部导出，然后在combined节点中将所有屋顶模型重新读入拼接即可：