背景
通過之前的幾篇分析實踐，已經基本打通了UE4的Houdini植被管線部分，並對Far Cry5（簡稱FC5）的植被系統的需求做了整理，在接下來的幾節中，會關注於如何使用Houdini基於UE4來開發類似FC5的植被生成系統。這里按工具制作流程分為幾個部分來做闡述。
- 使用Houdini開發類似FC5里的Generate_Terrain_Entities的HDA節點
- 修改Houdini Engine，讓Generate_Terrain_Entities的Input和Output可以支持在UE4里生成植被
- 進一步優化Houdini Engine，可以讓關卡設計人員可以在UE4 Editor里更加靈活和方便的修改
本節的目標就是如何開發一個
Generate_Terrain_Entities的HDA節點，並在Houdini里實現類似上圖中FC5的效果，大致流程分為：
- 創建HDA面板，為內部的過程化實現創建參數關聯
- 根據Viability中選擇Terrain Data以其他的過程化生成的2D data，確定植被的生成范圍
- 根據Density，Sizes，Scale，Color，Rotation等面板參數，來生成Point Colud，以及Point對應的旋轉，顏色，縮放等信息。
- 多個HDA連接，每個HDA代表一種植被類型。並實現按照Viability范圍和優先級的選擇正確的Species。
- 根據最終的PointCloud，用Copy to Point節點做植被的Instance化
面板制作
首先要做的，是創建一個
Generate_Terrain_Entities的SOP節點，並且HDA的參數面板和Input/Ouput，這里先創建一個SOP節點，
參考FC5，創建一個類似的
Generate_Terrain_Entities的參數面板和Input，Output的輸出。
參數面板就和FC5文檔里介紹的一樣，具體做法就不多做敘述了，稍微有些Houdini經驗的美術都可以實現。
參考FC5把Input Laber 設置為2個，Output為3個，Input Output接續的數據在下圖有注釋。這樣把每個Speices鏈接鏈接在一起，具體如何起作用的在后文會有介紹。
復制完參數面板后，就是要實現根據參數來生成植被的Point Cloud信息的功能了，在之前管線里已經提到過，Point Cloud是使用Scatter節點，基於Heightfiled Mask的信息來生成的。接下來的目標就是如何根據植被系統的設置，正確的生成所對應的Mask。
確定生成區域
FC5的植被系統的生成區域來源主要是兩部分，一個是基於地形數據生成的各種Mask數據，例如AO，Flow，Slope，這些Mask通常確定植被會生長在哪些區域，
另外一種就是直接導入的2D數據，比如場景美術手繪的區域，以及一些在引擎里通過其他的過程化工具生成內容，比如街道，水塘的Mask，保證這些區域不會有植被放置。
把這不同Mask的組合根據規則和面板參數做數學組合，就得出最終的生成區域結果，這里簡單的介紹下如何使用VEX腳本結合Houdini的節點來實現功能。
首先是
AO，Flow，Slope，Direction（Sun or Wind）等Terrain Abiotic Data的生成，這些大部分可以用Houdini自帶的節點來生成
AO的生成，這里使用官方論壇上的一個OpenCL加速的heigtfiled AO節點，鏈接地址：
https://www.sidefx.com/forum/topic/54318/?page=1#post-243847
Altitude可以直接讀取height信息，但因為一些特殊的緣故，height的最低值並不一定為0，這里使用了一個Python節點，調用terraintoolutils.computeInputRange的函數來獲得height的范圍
這里增加一個altitude的Attribute的Ramp，用來獲取制定范圍內的高度信息
在
Generate_Terrain_Entities內部，在名為Mask的SubNetwork里主要做這些各種Mask的處理工作
這個示例Vex代碼里，迭代每一個Attribute的Ramp的Mask，然后合並到一起。為了簡化有些功能沒實現到Vex里，比如每個Attribute的Toggle開關和Power值的判斷，不同的Attirbute，例如Altitued還要做一些特殊處理等等。另外FC5可以支持多組Combined Data后的Data Group再做二次Combine。最終會是雙重循環的形式。
下圖的效果就是只有一個
Altitude（Height） Attribute的效果。
接着，在單獨加入一個Slope的Attribute的效果
最后得到兩個Attribute合並的效果。
這樣，houdini的生成區域的基本功能就完成了，后面就可以參考FC5，基於flow，direction等信息，制作出不同的植被生成區域的pattern
除此之外，FC5中還有一些用過程化工具生成mask要做為exclusion區域來使用，
比如這里把生成water的區域，作為
exclusion mask。
把exclusion mask作用到Alittude Attribute上，
就得到了
exclusion后的結果。
除此之外還有Noise，FC5的Noise的Size是受地形法線影響的，這根據Volume中height的位置，來取得height mesh里對應的Point的Normal，根據Normal的Y值來控制生成Noise的Size。
這樣，不同坡度的噪聲大小也不同。下圖就是water和altitude attribute以及noise共通作用的結果。
最后得到的Mask，就是對應的植被生成區域。接下來就要根據Mask，來生成植被的Scatter Point Cloud了。
生成Point Cloud
基於HeightFiled Mask來生成Point Cloud，通常使用HeightField Scatter就可以實現，
而FC5的植被系統里，還是要考慮植被的Size和Age參數，來確定最終的Point Cloud，這里使用下面兩個Attribute的Data Group來作為植被的生成信息
下圖就是得到的Viability的信息。
接下來，需要把V
iability Mask用SDF的方式轉為Age的mask
通過convertvolume和isooffset節點，用SDF方式重新生成Age Mask
接下來，通過Density面板，來配置密度，然后把Density寫入到HeightFiled的Mask里（也可以自己新建一個volume來保存）。而通過Density Ramp來控制不同Size植被的密度值，也就是Age（Mask）越小的外圍的小樹，密度越高，而Age（Mask）比較大的樹林中心的大樹，密度會比較小。
把Density值作為Density Attriube傳入到Scatter節點，同時輸出Point的Radius屬性。
這樣就得到了初步的Point Cloud，以及對應Point的Size，Pscale的信息。
然后，通過Size面板，設定不同等級的植被的具體大小。
以及對應的植被的顏色值。
就得到了帶有具體Color和Transform信息的Point Cloud.
再通過Copy to Point節點，用Debug Tree進行測試，這樣就得到了一種植被的Scatter結果。可以看到Age信息外圍顏色較淺的樹木密度相對較大，尺寸也較小，而Age信息內部的顏色較深的樹木則尺寸比較大，散布的也相對稀疏一些。
這樣，一種植被的生成功能已經初步完成，但生態系統里，還是要考慮多種植被的共通生長的競爭關系。以及同一種植被之間的競爭關系。這就需要實現FC5里通過對
Viability Radius的判斷來選擇Species的功能。
根據Viability選擇Species
FC5使用的方法，是根據
Viability Radius和Viability強度，來確定一個范圍內生成哪種植被。
這個實現也比較簡單，先獲取一個Point Radius范圍內的全部Point，把Viability相對較小的剔除掉就可以了。
這樣，在之前的演示的植被效果下面，再增加一個HDA節點。生成Species B
Species B的生成信息如下。
這里
Species B的Viability值比
Species A要高
這樣，
Species B和Species A混合在一起后，Species B會把Viability Radius里的Species A剔除掉
增加密度后，2種植被的布置效果。
最后像FC5這樣，把地貌的生態環境中的每種特定位置的植被用HDA文件一一描述再串聯起來，就可以構成區域復雜的植被體系了。
總結
這樣，就初步實現了FC5的
Generate Terrain Entities的基礎功能，但欠缺的地方還是很多的。
- Density，Size，Age等參數使用以及規則上，需要去對應最終的游戲世界的尺寸做修改。
- 如何更優雅的與UE4的FoliageSystem結合，需要再Houdini Engine里做進一步的擴展
- 算法上的調試，優化，也需要基於具體的制作示例來進行
- 像Rotation，TerrainData的輸出，在之前幾節有過介紹，在后文與UE4的整合里也會有進一步的改進。
在下一節里，在介紹如何使用
Generate Terrain Entitie在UE4里制作效果的同時，進一步的優化和改進
功能。