[Houdini] VDB from Polygons

VDB from Polygons节点把多边形表面或者表面上的属性转换成VDB。

VDB和Houdini的原生volume最大的不同是VDB只在特定的voxel里存储数据。其他voxel里的值是backround value（背景值），基本不占内存。

为了方便理解，把组成VDB的最小单元voxel看做包含属性的方块。Voxel Size是方块的大小，单位是Houdini的一个标准单位，米。

Distance类型的VDB和Fog类型的VDB本质上也都是由voxel组成，只不过voxel里的属性值不同。软件显示他们的方式也不同，Distance类似多边形的表面，Fog类型是烟雾。

Distance类型：Distance类型方块里存储的属性默认叫surface。

首先在几何体的内表面填充一层方块，这层的属性值将会是 -voxel size（负的方块大小值），如果继续向内填充一层，这层的属性值会是 -2*voxel size(负的2层方块大小值)，填充x层，x层的属性值是 -x*voxel size，也就是这层方块到表面层的距离乘以负一。在外表面向外填充也是一样的道理，但是值是正值。也就是说voxel的属性值和方块到表面的距离有关，内部是负数，外部是正数。对于未激活的voxel，它们也有一个统一的值，外部的和最外层方块的属性值一样，内部的和最内层方块的属性值一样。(为了了解voxel包含的属性值的大小，用VDB Visualize Tree把VDB转换成包含属性值的点，用Clip从中间切开，再复制box上去，最后用属性值染色（下图1）。下图2蓝色是铺满内表面的一层方块，黄色是铺满外表面的一层方块。下图3是内外各填充三层的效果，颜色稍微改了下，红蓝层交界的地方就是原几何体的表面。)

这样填充方块的过程实际上就是激活更多的volex来存储数据的过程，填充层数由Exterior Band Voxels和Interior Band Voxels控制（下图）。

如果勾选Fill interior，方块会一直向内填充直到填满。如果勾选Unsigned Distance  Field，方块会同时向内和向外填充，填充层数都由Exterior Band Voxel控制，值都是正值。

最后，Houdini会在属性值是0的地方建立表面。

Fog类型：Fog类型方块里存储的属性默认叫density。

首先在几何体的内表面填充一层方块，这层的属性值会是1。如果填充第二层，第二层的属性值是1，如果填充10层，第十层的属性值是1，中间层的属性值是过渡值。也就是说Fog类型的属性值永远是从0到1的过渡，最外层是0，最内层是1。向外填充在这里没有太多意义，大概只能填一层，属性值是0。勾选Fill interior的话，方块会直接填满内部，最靠内的方块属性值是1。Unsigned Distance Field参数在这个模式下没有意义。

注意Fog类型向内填充层数不同，烟雾的显示效果也不同。层数少的话，烟雾最厚重最多，也就是density等于1的层比较靠外，烟雾会显得更不透光（下图，层数由少到多）。

Use World Space for Narrow Band：上面都是用填充了多少层来描述激活了多少voxel，填充的距离是voxel size乘以填充层数。当勾选Use World Space for Narrow Band时，填充层数的选项变成了填充距离，用填充距离来描述激活多少voxel。

Surface Attributes:在激活voxel后，还可以复制一份voxel，添加几何体包含的其他属性，生成另一个VDB。

OpneVDB官网的Houdini Examples是一个很好的学习VDB的资料。本文参考了前两个例子。