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Sidefx houdini发布了迪士尼《冰雪奇缘2》中的各种特效制作分析，包含了很多技术干货。但是由于里面设计了一些houdini专业的名词/术语，以及混合了大量的人名和其他介绍，表面看起来有点难。但是如果有houdini基础，阅读起来应该没问题：
原文地址 https://www./community/frozen-ii/?fbclid=IwAR0wYqz3-tfWFKjcenSKKQoWBY91vgNSMnBmxL2r2TGiA9DtkwB3zFPdt5w 小编这里结合自身的houdini知识，并且对文章做了优化了和重点总结（删除了所有人名和不重要的信息）花了一天时间整理出了这篇文章（重点内容加粗），希望对大家有所帮助。整体特效概述 1冰雪奇缘2在第一部的基础上不仅提升了冰雪模拟的技巧，还涉及了多种多样的巨量的特效模拟2我们有风火水土四种精灵，拟人化的表现效果叠加各自属性的特性。制作这些内容需要各个部门的通力协作（layout，角色动画，技术动画和灯光）3风精灵的设定是传递感情和想法，但是风看不见，需要通过迷雾森林中与各种植物的交互进行体现。4水精灵，马形体，必须在水面和水底都可以看得清楚，还需要结冰的过程。5火精灵，通过魔法火焰可以燃烧森林，并且需要于Elsa的冰交互抗衡的作用。6土精灵，由巨大岩石构成的巨人，吵醒他们之后他们会丢巨石进行毁坏周围物品。这些巨人最后砸毁了大水坝。8为了创建如此大量的并且种类繁多的特效，houdini是核心的pipeline，提供了便捷与能力处理巨大或者精细控制的特效。水特效 其中一场巨量海水模拟就是Elsa要突破巨浪，5倍于Elsa的高度。这个镜头需要自定义高度和频率，既考虑到模拟的特性，也要结合程序化控制。1我们使用了houdini flip内置的wave tank rig，结合了 hird-order Stokes方程驱动海浪。这个函数方程是直接使用vex编写，封装成HDA，可以让艺术家方便调整海浪的波长和强度，基于这些生成一个矢量，驱动模拟。
2为了增加真实性，我们添加了airfield（空气扰动场）对海水进行模拟。我们在flip模拟的时候添加了低密度的粒子，并且能够在海浪模拟的时候让这些粒子脱离海浪主体，由airfield进行驱动。然后再提取这些粒子的速度场，再次驱动三级粒子（用来模拟水雾粒子）3再做基础海浪模拟的时候就需要交给动画部门进行动画测试，因为这里涉及到Elsa踏浪时候脚步与海水的交互的问题。4在高潮部分，Elsa创建了一个超级巨大的冰块结构(超越25英尺的巨浪）这个冰块的结构的设计是基于Elsa魔法特性设计并且建模，让特效师能够更好控制破碎和分崩离析的效果。houdini可以让我们结合flip模拟，流体雕刻，RGB模拟和冰块建模等多方面技术和需求，高效地整合各种元素。5本片的另外一个高潮就是水坝崩塌巨量洪水冲向Arendelle，我们采取了多种技术叠加混合的效果。对于山谷洪水镜头，我们模拟了一个2km长，300m宽的低精度流体，主要是给layout部门设定相机，这样layout不能就能确定重点有意思的洪水画面。在这个反馈基础上再做中高模拟以及各种浪花，雾气粒子的模拟。
6当Elsa骑着水精灵在海浪上面的镜头，使用了不同的方法。难点就在于洪水需要看起来很危险但是又必须看的清楚角色。我们跟着角色动画同步雕刻/修改流体发射源，让flip模拟具有很高的可预见性以及控制性。当角色进入到迷雾森林，遇到了一个50英尺厚的不可穿过迷雾墙。这里的难点就在于既有特写镜头又有远景镜头，我们最后选择模拟+实例化拷贝的方法。2基于这个VDB模型做碰撞，计算了vellum布料，类似一块巨大的窗帘布。为了增加顶部褶皱和变化，我们添加了rest 状态控制。这种方法能非常快速得到最终想要的效果。3我们解算了十几个 1000frame的pyro模拟，使用了非常强烈的distrubance和方向流动控制4在每次pryo模拟的时候同步让流体驱动粒子得到粒子版本，这些粒子可以渲染单独的散光片层5对于pyro VDB缓存和粒子缓存我们使用了相同的路径和名字，展示后缀格式不一样（一个是.vdb另外一个是.bgeo）6 我们设置好了vdb实例化（对frame进行偏移，可以得到各种变化），当需要切换到粒子渲染时候，只需要更改一下后缀名，这个效率非常高。8打开这个迷雾墙类似于打开多重的窗帘，使用这个动画缓存同步驱动体积和粒子实例化。只是在边界与Elsa与互动的部分重新做了pyro解算。在工作室自身的基础特效工具套装中的 TempFX tool工具，迪斯尼可以快速创建低质量的流体代理用于各部分的协作。这是各个不同部分协同合作的关键。这个对于Elsa在黑海上与海浪搏斗的镜头特别有用，可以同步交给layout和动画部门。这个对于峡谷中的大洪水的制作同样流程。场景模型之前没有考虑到水的速度，通过这个匹配，最终把峡谷模型缩小了一半，这样流体解算的速度就正确了。基于对真实马的观察设定Nokk这个角色。在做水特效的时候，我们的目标就是尽量保留动画中Nokk的微表情，动作姿势。同时又要叠加水和光的特性。 1特效师首先基于Nokk身体的动画生成拖尾曲线，用于POP粒子模拟，基于相邻的粒子计算自身坐标排斥力，模拟水流的效果，使用了了POP和VOP模块的辅组。
2这个基本的模拟用于三个渲染图层 A partilefluid surface 转化为mesh，使用水材质渲染。B把这粒子rasterize栅格化成volume，使用体积材质渲染 C直接对粒子渲染，作为离散的小水滴。3最后，使用这些粒子转化为pyro发射源，生成pyro再次驱动细小的悬浮粒子，同样直接渲染为不透明的粒子。4马的身体部分重新高细分采样，基于运动状态添加了noise或者ripple solver，这些控制可以基于角色运动的状态以及交互生成正确的水纹理。5对于身体内部，我们创建了体积结构，这些结构是基于摄像机视角创建的，包含了vector fields矢量场用于定义albedo和emissive的发光效果。6对于马蹄也有特殊要求，因为是水做的马蹄，所以在接触的时候也是具有水的特性。动画已经制作了一些形变模拟，比如分裂，形变和拉神等。交给到特效师的时候，我们加强了从腿部拖尾出来的流体。制作原理就是从腿部运动生成平滑的拖尾曲线（resample+转化为nurbs）基于这条曲线做pop粒子发射。当在水底的时候，转化的过程从模型表面到内部，scatter到马的身上，使用了一个k了动画的小球，属性传递到，使用了sop solver 进行累计叠加（经典的生长/拓展动画技巧）伴随着材质切换。8冰块的设定效果是look部分提供，基于Elsa的特效设计，通过solver sop解算得到的递增衔接的mask，用于做水和冰之间的过渡切换。并且由冰晶和水蒸气覆盖加持。火的特效主要包括火精灵和森林大火。工作室的TD已经提前优化和分装好了带有火焰的树木资产。layout部门与特效部分紧密协作，由于有了快速预览，在最终解算之前layout部门就可以快速预览和确定火焰的效果，从而更好地设置相机和构图。我们TD团队使用python开发的工具dubbed firestater，通过视图选择，layout团队就可以快速定义着火的位置点。Maya中会显示为粉色区域。特效解算。在houdini中，每颗树都是在原点进行pyro解算。pyro 解算后的VDB，叠加Hyprsion材质以余烬粒子会整体打包发布（Hypersion是 Disney动画工作室的渲染器）这样打包发布的数据资产，可以让艺术家修改树，可以选择不同着火的版本（包含了各种着火信息）对于火精灵自身，有两种状态，一种是着火的，一种是熄灭的，但是带有火星的。对于快速运动的时候，使用了预先降低速度的传统方法处理。1动画部分先使用一个代理模型用于可视化风的位置，方向，影响宽度和长度2基于这个代理动画物体，在houdini中生成曲线动画，并且在点中存储了驱动交互的属性3特效团队与环境团队密切合作，我们用来各种流程和数据，但是最终都是bgeo进行存储。通过结合bgeo以及迪士尼自身的CAF格式，特效艺术家使用自定义的OTLs快速加载整个环境数据资产，使用了delayed load packed primitive优化模式。4通过使用packed primitive，数据轻量化非常容易控制，对于大部分的情况，像落叶和简单的植物动画，都可以基于pack点进行动画设置，完全不需要unpack。这样可以综合使用DOP，POP和vellum solver得到快速又方便的解算效果。5有时候Gale是龙卷风形态，使用houdini的pyro solver解算以及sop中控制的debris，使用sop直接对碎块和体积进行形变和动画处理。6有时候gale又与小雪花交互，使用pyro 的速度驱动粒子运动，然后实例化雪花粒子到粒子上，叠加上一层薄的pyro解算volume。对于看起来复杂的效果只需要简单的解决方法。1记录了巨人步幅，每次都是实例化一个ripple到脚踩的位置，然后由整个ripple涟漪驱动周围的植被，形成震动，既有衰减，也有时间偏移。
2还有就是巨人与植被的交互，使用了vellum curve based流程，用于树木碰撞影响。3还有就是当树木受到足够的力，树叶会自动脱落，在pop中解算。对于大坝的镜头，是电影的高潮部分，要设置一套流程可以让各个部分都快速参与进来，正确设置。由于整个镜头主要是靠特效驱动的，所以流程和其他部分有点不一样。所以大巴破碎的效果制作是早于layout和相机设置，包括都动画。整个镜头也是包含了大全景和特写镜头，所以模型材质以及特效都必须要做到真实细节和不能重复。一旦特效解算通过了，就会交给layout和相机部门进行调整，之后就是动画和技术动画，然偶就是加各种破碎细节，烟尘，水特效是在破碎之后添加，水是基于RBD破碎进行计算的。一次性解算比较长的特效可以运动用在不同镜头。这些特效需要很高程度的自定义，我们结合了程序化和关键帧动画。我们先让动画单独构成一个个元素，比如小鹿或者树，然后通过python脚本进行缩放我们基于houidni strokes SOP封装出了rotomation toolset工具包，可以给特效快速添加 手k动画的效果。对曲线或者surface表面k动画，这对现象自身有连续的uv，可以实例化复制点，用于动画控制。另外一个方法是使用了vex来实现 quasi pops like效果，使用了均化后的age年龄属性来采样曲线或者surface表面的位置。我们可以通过ramp渐变实时控制效果。Elas的魔法从开始的优美，欢快的效果转变为后面强烈有力的扑灭火焰和抗击暗海的魔法工作室添加了模块化的特效，大部分都是基于sop完成。对魔法特效的拆解block，使用曲线代理古怪顺滑的粒子特效，大的圆锥形作为攻击性的冲击波。这样可以让艺术家在真正制作之前更加专注于位置，形态和时间。
欢快的粒子是使用Pops基于曲线进行扰动，附加了mist和发光的体积。对于大的冲击波，我们使用的程序化贴图volume，通过一个形变的坐标空间。整个数据用于生成额外的mist，粒子和森林材质覆盖。
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