Houdini_RBD_刚体约束

本文主要是介绍Houdini_RBD_刚体约束，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

仍然是看视频的笔记，摸着大佬们过河。
有点杂有点乱，如有错误，多多指教。
原视频链接：rbd_CONSTRAINT01_哔哩哔哩_bilibili

文章/笔记个人推荐：
1、知乎@刘鹏云_RBD
2、感谢R姐的无偿pdf笔记分享——哔哩哔哩@Rosarita_Art
pdf笔记下载链接。

前面四部分主要是参数之类文字解释，可以先过一遍再回头细看，结合工程文件阅读更佳，工程文件下载链接点这，使用版本Houdini19.5.493。

一、什么是刚体/DOP/RBD

知乎老哥@樱桃小嘴拆拆怪的解释：一起学习Houdini——刚体动力学

以下为【知乎@樱桃小嘴拆拆怪】文章的部分摘抄，详细可点击上方链接去看看。

刚体：物体在外力作用下不发生形变的物体，刚体通常具有固定的形状和大小，不会压缩、伸展或挤压。
DOP：Dynamic OPerators 的缩写，DOP 用于构建模拟。模拟从 SOP 网络读取几何并将数据传输到 DOP 网络，例如用于刚体和热模拟的碰撞或源几何。
RBD： (Rigid Body Dynamics，即刚体动力学) 是 Houdini 中用于物理仿真的一个子系统。它可以模拟刚性物体的碰撞，弹性，重力等物理行为，使用 RBD，可以创建如碰撞，摔倒，破碎，液体等复杂的动态效果。它与 DOP系统配合使用，可以创建出更为真实的动态效果。

二、基本工作流Basic workflow

本小节来自Rosarita_Art的笔记

三、Dopnet动力学模拟部分节点、参数、属性

1、Constraint Network节点
Constraint Network节点位于Dopnet内，属于primitive层级。

第一个输入点：需要处理的对象
第二个输入点：创建约束
第三个输入点：约束解算器/可以加个SOP solvers
SOP solvers节点：该节点内的最后一个relationship_geometry，默认导入约束，可以试试连这个（工程文件第12个案例）

2、Constraint Network节点参数面板
geometry Source：使用端口选择需要处理的对象更方便
Use Object transform：如果在geo层级有transform变换，则勾选此项
Overwrite with SOP：用 SOP 覆盖。如果为1，则会自动读取dopnet外面的约束（工程文件第14_2实例）
Attach Internal Constraints to Object：勾选前，约束独立；勾选后，(内部)约束附加到刚体/对象；
(详情请看官方文档，具体有啥用暂时看不明白)

3、约束属性
constraint_name：约束的数据name。//需要相同的name才可以创建约束
constraint_type：约束类型/有position、rotation、all，默认position
next_constraint_name：下一个约束的数据name。
next_constraint_type：下一个约束类型
propagate_iteration：粘连约束独有的

4、反馈属性
线性约束（linear constraints): force、distance
旋转约束（angular constraints): torque、angle
Glue约束（glue constraints)：impact
反馈属性由dop解算器创建，以提供有关约束在前一个时间步中的行为方式的信息。这些属性可用于控制何时打破约束。
如下图所示，反馈属性在第二帧开始出现，

5、Anchor Attributes锚点属性
可用于控制Anchor如何附加到对象。主要针对旋转约束，锚点的两个属性一般配合使用：
condof_控制约束自由度数（0到3）：点属性，Integer
condir_控制约束方向：点属性，Vector；如果约束自由度是0，则旋转位移自由。如果约束自由度1，这个值定义了一个法向平面，物体可以在其中旋转，位移。如果约束自由度是2，这个值定义了一个axis（轴向），物体可以绕它位移旋转。如果约束自由度是3，那就真约束住，几乎不能动了

6、restlength属性：约束长度
7、注意下工程文件里面，使用Name节点进行命名，是方便对象与约束进行“连接”

8、为社么要使用assemble节点进行Pack?
对Primitive进行打包，打包后，作为一个模板几何体来使用，需要的时候可以直接引用。
无需复制那样，生成一个又一个占用内存的副本。（粗暴理解：复制文件与创建快捷方式）
Pack的物体必须在点上。了解更多Pack点这。

9、rigidbodysolver刚体解算器

第一个输入点：需要解算的对象
第二个输入点：在主运算器之前运行
第三个输入点：在主运算器之后运行

10、一些约束节点们
这些节点的的很多参数可以使用VEX修改/提前指定：
hardconrel：硬约束；不会断，使刚体一直保持 rest length 的距离
glueconrel：粘连约束；同约束数量，它最快；超过阈值，会自动断开约束
springconrel：弹簧约束
bulletsoftconrel：软约束
conetwistconrel：锥形约束（设定在一个锥形区域内可形变，一般用于汽车刚体绑定、群集 ragdoll 设置，参数较多）
sliderconrel：滑动约束，在范围内旋转、滑动（（官方文档解释：约束对象在单个轴上旋转和平移，并限制该轴上的旋转和平移））

注意：
弹簧约束和软约束差不多，推荐使用软约束，计算更快速；
锥形约束和滑动约束，主要针对生物，比如手腕、手臂之类等约束；只有旋转，所以s@constraint_type得写旋转Rotation。
关于springconrel弹簧约束：(参数如下图所示：弹簧约束)Goal Hing Axis与constrained Hing Axis、Goal Up Axis与constrained Up Axis，
这两组参数一般设置一样（可使用【复制-粘贴引用】使其保持一样）(conetwistconrel约束也是？)

四、几种使用节点创建约束的方式

eg.【使用方法可参看工程文件第2~5个案例】

1、rbd_constraint_properties节点：创建刚体约束属性。
0端连接模型，1端连接约束，2 端连接代理
会自动删除不用的一些属性，节约内存。

2、rbd_constraints_from_lines节点：创建直线约束。
1、可以自定义直线作为约束；
2、也可以在Scene窗口按Enter按提示创建直线。（选择Group Type，即对产生的约束设置个组）

3、rbd_constraints_from_curves节点：创建曲线约束
1、可以自定义曲线作为约束；
2、也可以在Scene窗口按Enter按提示创建曲线线即可(勾选Use Curve Geometry)

4、rbd_constraints_from_rules：按规则创建约束。
默认所有碎块都产生约束。
Groups参数之All：在所有部分之间创建约束。
Groups参数之All to Group：在组Group中的对象和所有其他对象之间创建约束。
Groups参数之Group to Group：组与组对象之间创建约束。
Use Clusters参数：使用cluster浮动属性连接具有给定公差内匹配值的片段。

五、使用VEX创建基本约束

eg.【参看工程文件第6~7个案例】
6和7案例基本一样，都是粘连约束。但第7个案例多了个【next】约束类型—硬约束，

结果：

六、硬约束Hard的约束类型

eg.【参看工程文件第8~11个案例】
硬约束的约束类型有位置【Position】、旋转【Rotation】、位置和旋转【All】，这几个案例可以大致看出硬约束不同约束类型的区别，

(glueconrel、hardconrel、softconrel节点的的很多参数可以使用VEX修改/提前指定)

七、锚点属性condri、condof

eg.【参看工程文件第13~14个案例】
探讨下硬约束下的锚点属性，其它约束类型可自行尝试。

锚点属性可用于控制Anchor锚点如何附加到对象。主要针对旋转约束，锚点的两个属性一般配合使用：
condof_控制约束自由度数（0到3）：点属性，Integer
condir_控制约束方向：点属性，Vector；如果约束自由度是0，则旋转位移自由。如果约束自由度1，这个值定义了一个法向平面，物体可以在其中旋转，位移。如果约束自由度是2，这个值定义了一个axis（轴向），物体可以绕它位移旋转。如果约束自由度是3，那就真约束住，几乎不能动了

1、eg.工程文件第13个案例，在【s@constraint_name = 'Hard'; s@constraint_type = 'position';】前提下，锚点属性的具体表现，

对应结果为：（加了重力）

2、Position、Rotation可分别设置锚点属性
eg.工程文件第14个案例，前提条件【约束类型Position的锚点属性自由度设为3，仅对约束类型Rotation的锚点属性进行设置】，
结果：更改Rotation的锚点属性自由度，在重力影响下，box没有位移，只有按设置的锚点属性进行旋转，

3、感兴趣可以对第14案例的position、rotation的锚点属性设置不同值，看看具体结果。

八、Constraint Network节点参数面板之Overwrte With SOP

如果参数设置为1，则会自动读取dopnet外面的约束（工程文件第14_2实例），

九、初步认识硬、软、粘连、弹簧约束等

hardconrel：硬约束；不会断，使刚体一直保持 restLength 的距离
glueconrel：粘连约束；同约束数量，它最快；超过阈值，会自动断开约束
springconrel：弹簧约束
bulletsoftconrel：软约束；可以旋转，不会恢复（和弹簧约束差不多，推荐使用软约束，计算更快速）
1、【参看工程文件第15案例】，可自行尝试熟悉不同约束的参数
在【s@constraint_name = 'Hard'; s@constraint_type = 'all'; 】且【i@condof = 3;】的前提条件下，各约束的结果为：（下一案例是升级版，结果更直观）

2、【参看工程文件第16案例】
是第15案例升级版，换了个可碎的猪头模型，及多了个【下一个约束】。
两个约束，直接merge一起即可，记得name一致。
结果：无图

十、滑动约束、锥形约束

conetwistconrel：锥形约束。设定在一个锥形区域内可形变，一般用于汽车刚体绑定、群集 ragdoll 设置，参数较多。
sliderconrel：滑动约束，在范围内旋转、滑动。

这两个约束，因为只有旋转，所以s@constraint_type得写旋转Rotation。
【工程文件第17案例】，工程文件案例不大行。
锥形阅读推荐解释很详细的知乎@刘鹏云_锥形约束，

十一、案例风吹板子

没啥好说的，看图和【参看工程文件第18案例】吧

十二、hardConrel与Angular Motor

硬约束hardConrel里面还有个AngularMotor，直译过来就是角运动/角电机。
参数主要是轴数量、轴向、角速度、最大旋转力等，其可以做旋转、转动等。
【参看工程文件第19案例】，是一个会动的轮子，
（rotation和position分开做约束，轮子更真实。详细做法参看下一个的小车子案例）