Houdini学习笔记010

2022-08-10 11:58 作者:独孤嘌呤 0人读过 | 我要投稿

前几天公众号（3D科研绘图）后台有人问我二硫化钼器件的画法，其实主要就是MoS2分子结构的建模。在之前的3dsMax和C4D教程中我都出过（见微信公众号），也有比较适合用来程序化建模的方法，参考C4D科研模型100例【例52】。刚好最近在学习Houdini，于是就建了个参数化的MoS2器件模型。

在设置参数之前我们先要思考，最终的模型需要怎样调节。比如这里我希望随着基底长和宽的变化，二硫化钼层的大小可以随之自动调节。另外，两侧的电极宽度也会影响到二硫化钼分子的分布。为了简便起见，二硫化钼单元尺寸是固定不变的，原子和化学键只给了固定的值，没有额外添加调节的参数。最终可调节的参数只有底座的长（Length）、宽（Width）、高（Height），电极占整个长度的比例（Ratio）以及模型的倒角值（Round）。

这些参数可以在一个空白（Null）节点中添加，名称可改为“CONTROLLER”。点击设置中的“Edit Parameter Interface”选项，打开自定义参数设置窗口。

设置分三步，①先在左边选择参数的数据类型，本例中均为浮点数据（Float）；②点击向右的箭头添加到参数列表中；③最右侧设置参数的名称（Name）、标签（Label）以及其他信息如取值范围（Range）等。注意标签只是用于显示，调用参数时用的是参数名称。点击【Apply】按钮应用，确认后点击【Accept】按钮完成设置。

在创建过程中，每一步都需要考虑设置的参数是怎样影响场景中的对象的。在笔记004中我已经介绍过怎么让参数进行关联，除了复制粘贴的方法，如果你对Houdini的表达式很熟悉的话，也可以直接输入ch("../CONTROLLER/length")。这里的第一个点是返回上一级（obj），第二点是进入现在的层级（geo），斜杠后面跟的是节点名称，再后面是参数名称。还有一点要注意的是，Size的y值对应的是高度，z值对应的才是宽度。

关联之后就可以用CONTROLLER节点中的长、宽、高参数来控制box的尺寸了。这里为了让box底面始终位于地平面上，我又加了个transorm节点，将translate的y值表示为bbox表达式。这里的bbox跟Hip hop半点关系没有，而是bounding box的缩写，意为边界框。bbox("../box1",D_YMIN)就是box1模型在y方向上的坐标最小值，这里也就是box1高度的一半（负值），往上移动的话前面别忘了加个负号。当然，这一步你不移动也没问题。

那我是怎样知道bbox表达式的写法呢？一是看教程，二是利用软件的文本提示。比如我在输入“bbox(”后就弹出了如下提示。开头的float bbox (string, float)表示数据的类型，该表达式最终返回的是一个浮点数（float），括号里面需要有一个字符串（string）和一个浮点数（float）。然后下面的USAGE是具体解释，bbox(<surface_node>, <type>)。第一个字符串是节点，也就是“../”开头的一串；第二个浮点数是D_XMIN、DYMIN，D_ZMIN……也就是边界框相关的数值。照着写的过程中多思考几遍，不难理解。如果你写错了，节点旁边会出现红色的警示符号，这是学习Houdini过程中很正常的现象。在不断解决错误的过程中，你的技术才能得到实质性的提高。

接下来是上面两个电极的创建，这里只需要创建一个，然后往一侧移动至边缘，用mirror节点镜像对称即可。至于transform应该移动多少，有中小学数学水平就可以解决，我就不再详细列出了。注意电极的宽度（x方向）是length*ratio。merge之后添加polybevel节点整体进行边倒角。

稍微复杂一些的是中间二硫化钼的创建，这里大致介绍下我的建模思路供大家参考。比较简单的地方我会一笔带过。首先从一个三角形开始，用的是circle节点，类型选择polygon，半径（radius）固定为0.5不变，边数（division）为3。然后用polyextrude节点做内部插入，inset值刚好为半径的一半0.25，最后添加fuse节点融合。

参照【例52】的思路，我要将三个角的点往下移动，然后参照XZ平面做镜像对称。所以先要用group节点将现有的点进行编组。这里总共只有四个点，编号为0-3，我分别设置了两组，直接用点的编号来设置。一组是@ptnum == 0-2，一组是@ptnum == 3（中心），前者对应硫（S）原子，后者对应钼（Mo）原子。ptnum表示点的编号，前面加@是调用的写法。==是数学中相等的意思。

后面transform的时候只需要标明group，就可以只影响组内的对象。

然后是镜像、移动、复制（参照笔记005中的石墨烯），得到类似蜂窝状的分布。

最后整体移至中心位置时又用到了bbox表达式，只是这里的字符串应该是copy3节点（"../copy3"）了。本例中我用的复制方法不是很快捷，最后移动位置时会有些偏差，这里translate的x值和z值我分别设的是-bbox("../copy3",D_XMAX)*0.5+0.125*sqrt(3)和-bbox("../copy3",D_ZMAX)*0.5+0.25，后面加的数值是基于单元尺寸的微调。