概要

HoudiniでCopy to PointでのMeshの配置を、MayaのBifrostGraphで再現してVRayでのレンダリングまでをやってみました。

動機

いま仕事で行ってる会社ではHoudiniからnCacheを出すツールがあり、それにAttributeを持たせてnParticleとして使用してます。で、そのnParticleにInstancerを適用してMeshをばらまいています。

しかし動作がやたら不安定なため使い所がむずかしく、他に方法ないのかなーと探してたとき、こちらのTutorialでHoudiniのデータをBifrostGraphを使ってArnoldでレンダリングできることを知りました。

Houdini data imported into Bifrost, and then used Maya Arnold rendering
（HoudiniからAlembicで書き出したpointやcurve、またparticleに配置した豚さんをMayaのArnoldでレンダリングするという内容）

会社で使用してるのは主にVRayなので、VRayでもレンダリング可能ならnParticleの代替になりそうです。

BifrostGraph（Bifrost）ってなに？

Mayaの割と最近のversionから付いたノードベースのVisiual Programing環境。以前は流体エフェクトのみの拡張機能で単にBifrostという名前だった。

どちらかというとそのイメージのほうがいまだに強く、BifrostGraphを業務でバリバリ使っているという人はあまり聞かない。自分自身、業務でもテストでも使ったことはほぼないです。

検証環境

• Maya 2020.4
• Bifrost 2.2.01（古いverだと中身が違いすぎてダメそう）
• VRay 5 PLE
• Houdini indie 18.5.408

注意事項

• BifrostGraphを使う上で以下の懸念点があります
  • 現状、全体的に開発途中感が半端ない
  • 今回pointの読み込みで使うfile_cacheノードは、将来変更される可能性がある実験的なノードと公式が言っている

手順

Houdiniでの作業

ネットワークの全体図

このようなHoudiniのシーンをMayaに持っていくことにします。回転はNとupで制御しています。

toBifrostGraph内のノードの説明

Mayaに持っていくために処理しているのは、青で囲ったtoBifrostGraph内のノードたちです。
主にここの説明をしていきます。

N_up_toOrient（Wrangle）：NとupをQuaternionに変換

BifrostGraphでの回転にはQuaternionを使うため、今回のように
回転をNとupで制御している場合は、Quaternionにする変換する必要があります。

ネットワーク右側のN_up_toOrient（Wrangle）に変換用のコードを書きます。

matrix3 m = maketransform(@N,@up); 
@orient = quaternion(m);

コードはこちらを参考に、というかそのまま使わせていただきました。
cgwiki : Convert N and Up to Orient with maketransform

variant_round（Wrangle）：intのvariantを最も近い値のfloatにする

copy to pointのinstance Idとして使っているvariantを、最も近い値のfloat値を持つpoint_instance_idというfloat型Attributeにしています。

f@point_instance_id = rint(@variant);

なんでfloatに変換するのか
BifrostGraphでInstanceのIdとして使わるのはlong型というあまり聞き慣れないものでした。
その正体はint-64bitとのことで、Houdiniでint-64bit型を出してみたんですがそれでも読み込んでくれませんでした。というかそもそも普通のintを読んでくれない。

そのためHoudiniからintを書き出すときは、同じ値のfloat型のAttributeを用意して書き出しています。
この仕様は将来のBifrostGraphのアップデートで変わる可能性があります。というか変わってくれ～。

Attribute Rename：BifrostGraphで使う名前に変更

Attribute名をBifrostGraphがデフォルトで使う名称に変更しています。
これによりBifrostGraphでAttribute名を変えなくてもそのまま使えるようにしています。

変更するAttributeは以下の２つ

• pscale -> point_size
• orient -> point_orientation

Attribute Delete：不要なAttributeを削除

variant, N ,upなど、BifrostGraphでは使わない不要なAttributeを削除しておきます。
最後に、ROP AlembicでAlembic形式を書き出したら、Houdiniでの作業は終了です。

Mayaでの作業

Bifrost Graphを開く
Window → Bifrost Graph Editor → Create Graph

ノードを繋ぐ
set_instance_geometryノードがほぼcopy to pointのようなものなので、基本はそこにAlembicのmeshとpointを繋いでいくだけです。ポイントは、

• HoudiniでいうAttributeはBifrostGraphだとPropertyと呼ばれていること
  • そのためここからAttributeのことをPropertyと記述します
• point_instance_idをto_longでlong型に変換すること
• bake_instanced_geometryでVRayなどでもレンダリング可能にしてること

ここからは各部分の説明です

file_cache：Alembicのpointを読み込む

まずAlembicのpointを読み込むのはfile_cacheノードになります。
BifrostGraphには他にread_Alembicというまさしくそれなノードがあるのですが、なぜかそちらで読み込むとAttribute（Property）が来なかったため、今回はfile_cacheノードを使用しています。

ただし、file_cacheノードは将来変更される可能性がある実験的なノードと公式に書かれているため、業務で使う場合は注意が必要です。

知っておくと便利な小技
いまどんなPropertyを持っているか確認したいとき

• ノードを繋ぐラインを右クリック → Add Watchpoint

get_geo_propertyとto_long：float型のpoint_instance_idをlong型に変換

pointを読み込んだら、そのpointにget_geo_propertyノードを繋いで、point_instance_idと入力しPropertyを取り出します。その後出力のdataからto_longノードを繋いでlong型に変換します。

ここで注意しなければいけないのは、Propertyの型を指定しないとエラーになることです。

指定の仕方
typeという入力を右クリック → Value Types → Propertyの型（この場合float）

set_instance_geometry：pointとmeshを接続してinstance化

pointにmeshを配置してます。手順は以下の通り。

• set_instance_geomeryノードにpointとmeshを繋ぎます。
  • meshはAttributeいらないのでread_Alembicで読み込んでいます
• 入力にあるSelectionをクリックして開き、instance_id_valueに先程long型に変換したpoint_instance_idを繋ぎます。
• パラメータでOverwrite Instance Idにチェックを入れます。
  • これはpointが持っているInstance Id Propertyではなく、instance_id_valuesに繋いだ値を使うという設定です。

Instanceができたら、それをbake_instanced_geomertyに繋いで最後にOutputに繋げばノードの作業は終了です。

なんか黒豚になってるけど気にしないことにします。

BifrotsMeshをMayaのMeshに変換する

BifrostGraphでの作業は終わりましたが、この状態ではまだレンダリングできません。
標準のNode Editorを使ってMayaのメッシュに変換する必要があります。

polySurfaceShapeはtabキーを押してmeshと入力したら出てくるやつを使えばいいと思います。

これで普通にレンダリングできるようになりました。

Historyを消去しなければ、BifrostGraphの変更は反映されます。

MaterialがMeshごとに適用できない大問題発覚

さっき”普通にレンダリングできるようになりました”と言ってしまいましたが、すみませんウソです。
察しの良い方ならお分かりの通り、これだと複数のMeshを結合して１つのMeshになっているため、このままではMaterialが個別に適用できません。
ArnoldであればBifrostGraph上でMaterialをアサインできるようですが、VRayだといまのところムリそうでした。

現状の解決策：BifrostGraphをInstanceのMeshの数だけ作る

ということで考えた苦肉の策がこちらです。

BifrostGraphを２つ作ってMeshも２つ用意します。

同時に表示したら解決！わーい！

１つのBifrostGraphに１つのMaterialしか適用できないなら、BifrostGraphを２つ作ればいいじゃない。
さんざんノードベースでやってきて、最後にこれかよというがっかり感はあるけれど、調べた限りでは他の解決方法は見つからなかったです。「もっと良い方法があるよ」という方がいらっしゃれば、私めに思し召しください。

一応コツとかある
こんな脳筋手法でも気をつけないといけない点はあります。
それは、set_instance_geometryから外したmeshの場所にconstruct_pointsを繋げること

pigのBifrostGraphではtoyを読み込んでいたread_Alembicの代わりにconstruct_pointsにしています。
こうすることで、instance Idを無視して全pointに配置されるのを防いでいます。

toyのBifrostGraphはpigのread_Alembicが繋がっていた０番目にconstruct_pointsを繋げています。
これで狙ったpointのidにmeshを配置することができます。

construct_pointsノードとは
公式によると、「なにもPropertyを持っていない最小のpointsを作成する」とのことです。
なので一番処理が軽そうでmeshの代わりになるものということで選びました。
Mayaヘルプ : construct_points

最終結果

感想

Maya標準の機能でHoudiniのpointがAttribute付きで持ってこられるのはうれしい。
あとはVRayなど他レンダラーとの親和性が高まっていけば、HoudiniとMayaの連携はかなり楽になりそう。

ただBifrostGraphはUI含めて開発中感が半端ないので、業務で使うのはまだ早い気がする。
後になってシーンの再現ができないとかはすごくでてきそう。

結論：VRay for Houdiniに期待したい