作者：水晶石教育(编著)
出版社：人民邮电出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
Houdini12标准教程试读：
前言
通过大半年的详细编撰工作，本书终于完成并与广大读者见面，希望能帮助对Houdini感兴趣的读者和正在学习Houdini软件的读者更深入地了解Houdini软件。
水晶石教育是Houdini唯一的中国官方教育合作伙伴，笔者作为Houdini中国唯一官方认证教师，希望能为中国未来的CG行业精英带来一场不可不知的“Houdini 12”体验，让你看到好莱坞特效导演手中的“终极武器”!
Houdini的由来已久，是高级的三维动画制作软件，在好莱坞被誉为“电影魔术师”、“终极的特效软件”。Houdini曾应用于《阿凡达》、《变形金刚三》、《诸神之怒》和《洛杉矶之战》等影片的制作中，使影片特效部分的真实感提升到一个新的高度。
本教程是官方培训的标准教材，对Houdini进行全方位的入门级介绍，特点是权威、全面、深入浅出以及覆盖Houdini各个主要模块。Houdini模块包括界面介绍及基本操作、SOP程序化建模、数字资产的建立和使用、动画曲线的操作、属性和变量、材质灯光和渲染、粒子基础、缸体动力学模块以及L-system植物学描述系统。此外，在本书的最后两章制作了4个综合案例，并在第12章的案例中运用了Houdini 12.5中新加入的云和海洋制作工具。
读者通过对本教程的学习，可以对Houdini的工作原理和流程有清晰、准确的认识，还可以使用软件进行常规的模型、动画、渲染和特效制作。
本书还包含视频教学部分，对于书中表达不尽详细的部分，读者可以通过视频教程来学习。视频教程会更完整详细地呈现软件基础操作部分的内容。
由于写作时间有限，如有疏漏之处，恳请大家指正。我们也将随着软件的不断更新，进一步地完善标准培训教程。施征2013.12第1章Houdini软件介绍及安装1.1 什么是Houdini1.1.1 Houdini的历史
Houdini是Side Effects Software公司旗下的一款有着25年历史的三维动画软件。伴随着好莱坞特效电影的成长，Houdini成就了其辉煌的业绩。在所有商业三维动画软件中，Houdini无疑是功能最强大、技术最全面的软件，这来源于它独特并超前的设计思路。早在其他软件还停留在有限的菜单命令操作阶段时，Houdini就以强大灵活的节点式操作完成了许多好莱坞大片的特效制作，并多次获得了奥斯卡技术奖。所以，Houdini被誉为“电影特效魔术师”，技术导演的“终级武器”。可以说，Houdini的成长史，也是好莱坞特效电影的发展史。了解Houdini软件的历史，对于理解这款软件的操作理论和使用方式大有助益。下面介绍一下Houdini软件的历史和发展。
Houdini的前身是一款叫做“Prisms”的工作站级软件，如图1-1所示。这款软件起源于一家叫做“Omnibus”的电脑CG公司内部源代码。在1987年，Omnibus收购了两家公司，成为世界有名的电脑CG公司，但在随后却陷入破产危机。于是，两位创始人，Kim Davidson（如图1-2所示）和Greg Hermanovic买下了Prisms软件的源码版权并组建了新的公司Side Effects Software，其主推软件产品就是Houdini。图1-1 Houdini软件的前身Prisms图1-2 Side Effects Software创始人和CEO Kim Davidson
与所有历史悠久的老牌三维软件（如Softimage3D和Maya的前身）一样，当年公司软件运行在SGI的IRIX （一种Unix操作系统）图形工作站上，因为当时的PC还没有这么强的图形处理能力。当时公司第一代的软件包产品主要有两个核心：Prisms 和 Action3D动画模块，如图1-3所示（从Prisms7中截图的Action3D软件界面，截自Kim自己的SGI octance工作站——当年Action3D的工作界面截图，典型的IRIX界面）。但是到它退出历史舞台的时候，已经发展为多种软件模块集于一身的一整套软件包，包含各种功能模块。虽然这些模块都被称为Prisms，但实际上它们都是各自独立的软件。现在Houdini的很多模块功能都源自这个软件包中的相应功能，如图1-4所示（Prisms的建模模块Sage，可以看到很多现代Houdini软件仍在使用的节点）。
当时的Prisms在各个方面都处于领先地位。在建模方面，有Saga模块包，其实就是SOP模块的前身。早在20世纪80年代，Saga的建模方式已经是节点化程序建模了，如图1-4所示，可以在当年的Saga软件中找到很多Houdini的影子。还有Mojo，一个二维图像融合变形的软件包，如图1-5所示。这在当年是一项了不起的特效技术，比如运用于迈克尔·杰克逊MTV中的变脸。Prisms还包括了运动捕捉控制程序和先进的ICE，就是交互合成环境（其他软件在十几年后才加入这一功能并称为新版本的飞越），如图1-6所示。还有通道编辑软件JIVE和材质编辑软件Lava，这些软件都通过Action动画模块核心进行工作。
在1996年，Prisms软件包被整合成了Houdini软件。Prisms软件正式退出历史舞台。 图1-3图1-4图1-5图1-6
观察这款软件的发展历史年表，以及图1-7至图1-11所示，从中可以发现很多激动人心的技术在历史中的出现。
1987年 Side Effects Software公司出售软件，首次给他们的程序建模系统置入图形界面。
1988年 在软件用户界面中置入表达式语言。
1989年 首次加入融合变形球系统（用于制作电影《终结者2》中的液态变形机器人T-1000）。
首次加入多边形模型的简化工具。
1992年 首次加入粒子系统和二维融合变形程序(Mojo)。
1993年 首次加入运动捕捉程序（Moca）。
首次加入时间帧采样程序(Tima)。
Houdini开发工具开始形成，ICE系统首次成为一种新的开发方式。
1995年 首次整合所有模块（模型、动画、渲染、合成）到一个软件中。
首次支持NURBS、polygons（多边形）、Beziers和“equal citizens”建模方式。
1996年 Houdini版本首次推出并赢得CGW innovation Award （创新技术奖）。
1997年 电影《超时空接触》（Contact）是第一个几乎全程使用Houdini制作后期特效的影片。然后在接下来的卡梅隆的电影《泰坦尼克号》中，好莱坞顶级特效公司Digital Domain大量使用Houdini的前身Prisms软件。
Houdini软件首次获得奥斯卡科学技术奖。获奖者：Greg Hermanovic, Kim Davidson, Mark Elendt, 和Paul Breslin。由于Prisms软件创新的、程序化的工作流程，用户可以方便地模拟自然现象、制作粒子效果、复杂的三维模型和运动效果，为电影制作逼真的特效。 图1-7 Houdini参与制作的早期经典大片图1-8 Digital Domain大量使用Houdini进行电影制作
1998年 Houdini 2.5发布
凭借Prisms软件开创性的程序化动画，赢得奥斯卡技术成就奖。
用Houdini制作的影片《美梦成真》赢得奥斯卡最佳视觉效果奖。
首次在程序化粒子系统中置入GUI界面。
首次引入层级曲线技术。
Houdini2.5的chop模块赢得CGW技术创新奖。
chop模块的主要代码工作由Hermanovic完成。他是Derivative公司的总裁，该公司主要经营新媒体软件TouchDesigner。图1-9 用Houdini制作的影片《美梦成真》
1999年 Houdini移植到Linux上，第一个主要的3D应用程序在Linux上存在。
2002年 Houdini发布5.0版。
第二次赢得了奥斯卡科学技术奖。获奖者： Mark Elendt, Paul H. Breslin, Greg Hermanovic和Kim Davidson，以奖励他们在Prisms软件中继续深入发展程序建模和动画程序并发展成Houdini软件。通过一种程序模块的工作方式，Houdini软件可以模拟自然现象和粒子效果，并能创建复杂的三维模型。
2003年 Houdini 6.0发布，加入数字资产功能。
2005年 Houdini 8.0发布。
2007年 Houdini 9.0发布。这是一次大的升级，是旧版本操作方式的一次大提升，采用新的界面和工作方式，可以说是改头换面。经过这次升级，Houdini的工作方式更加现代化，软件的亲合力增加，变得易学易用。国内也因此揭开了学习Houdini的热潮。
Houdini 9.5第一次支持苹果系统。
2009年 Houdini 10.0发布，PyroFX烟火工具升级。加入了立体摄影机支持立体电影制作。
2011年 Houdini 11.0发布。开始支持Alembic格式传输。
Houdini 12的演示在Siggraph上引起巨大反响。
新功能包括新的几何引擎，PyroFx2.0的升级可以极快速地创建烟火，整合的Bullet刚体解算器，超快的替代工具和增强的三维视界交互体验。
2012年 再次赢得奥斯卡技术奖。在Houdini的Mantra渲染器中的micro-voxels（微体素）技术使体积渲染的效率大大提高。图1-10 Houdini的两位专家Andrew Clinton 和 Mark Elendt领取奥斯卡奖图1-11 micro-voxels技术示意图1.1.2 Houdini软件和好莱坞大片
从Houdini的发展历史可以看到Houdini和好莱坞大片的不解之缘。直到现在，每年用Houdini完成特效制作的好莱坞大片也是不计其数，图1-12所示是2011年官方网站提供的Houdini参与影片。图1-12
好莱坞顶级特效公司Digital Domain，在生产中以Houdini为生产线，制作了大量经典特效。图1-13所示是该公司在特效大片《变形金刚3月黑之时》的制作Demo截图。图1-13
图1-14所示是用Houdini制作特效的电影《泰坦之战2》中火山巨人的截图。收录在官方2012的DemoReel中。图1-14
制作好莱坞大片如图1-15所示《少年派的奇幻漂流》的R&H公司，也是以Houdini作为特效流程的生产线。Houdini在这部电影的特效制作中也功不可没。图1-151.2 Houdini 12的主要功能和特点
Houdini是功能最全面、覆盖面最广的三维软件制作包。在2012年的SIGGRAPH展览会上，新版本Houdini12向人们展示了新功能的惊人效果。其快速地建造烟、火、水的能力和高效解算仿真特效的功能使在场的每个人都激动不已。下面来了解Houdini12都有哪些新功能。
PyroFX2.0：Houdini独特的烟火流体工具现在升级到2.0，其流体解算效率和显示质量都有了几十倍的提升。火和烟雾的模拟比以往更快、更容易建立，并且看起来更真实。其速度的提升收益于Houdini12重点支持更多的迭代解算。能够使用GPU把体积渲染带到一个全新的水平，创造一个令人印象深刻的最终外观，如图1-16所示，在大约600×800的体素分辨率下，能达到每帧1.5分钟的解算速度。图1-16
具有Pyro Clustering（分簇）功能。Houdini现在可以把一个大的Pyro发射源分成若干个小的簇，每一个簇具有自己的Pyro容器。这样就可以把一个大的解算模拟拆解成几个小的部分单独查看。并且这些独立Pyro解算可以同时发送到渲染农场完成解算和渲染任务，不用担心每一部分的交接边缘存在缝隙和分界，如图1-17所示，一个包含19个簇的着火坍塌场景，完成每帧画面只需要40秒的时间。图1-17
Flip Fluids：Flip流体解算功能比以往有了10倍的提升，可以生成比以往多10倍的数据并且更稳定。新的可调节变量的黏度控制可以模拟液体融化或变硬。总之，Flip现在可以建立比之前更大更酷的液体效果，如图1-18所示，七百万粒子的流体解算每帧用20秒的时间。图1-18
图1-19所示显示4个流体发射器发射水流互相碰撞，6 500万粒子每帧20分钟。图1-19
Bullet引擎：Bullet是一个独立的、已成为行业标准的刚体解算器引擎，可用于游戏、仿真和三维软件的刚体模拟。现在Houdini的刚体解算器已经默认使用Bullet引擎，可以提供超快的刚体动力学模拟效果。如今，Bullet引擎已经整合进Houdini12的动力学容器里，可以支持刚体动力学破碎效果，甚至还可以和流体产生互动。图1-20所示为6万多本书、300多个书架的倒塌，每帧解算用时1.5分钟。图1-20
图1-21所示为Bullet引擎支持刚体破碎。图1-21
Cloth（布料解算）：Houdini12的布料解算完全适应生产需要，能够快速可靠地进行衣服的解算。现在使用一个数学上精确的解算模式，可以处理复杂的解算并提供点层级上的控制。角色特效艺术家现在将关注这个令人惊奇的新解算方式，如图1-22所示，3100个多边形的快速运动，每帧2秒。图1-22
图1-23显示了多层布料解算的效果和时间。图1-23
Rendering（渲染）：Houdini的渲染器叫做Mantra，是一个类似RenderMan的渲染器。2012年以最新的技术再次获得奥斯卡科学与技术奖。Mantra现在有基于物理真实的渲染方式，可以渲染诸如烟雾和火之类的体积物体。当渲染替代物体的时候，Mantra可以带来300倍的速度提升，如图1-24所示，8.9万颗替代树，9种树类型，每棵树30万面，每帧渲染1小时。图1-25所示为Houdini的实时硬件渲染已经达到软件渲染的质量。图1-24 替代物体渲染图1-25 OpenGL 实时硬件窗口渲染
Performance（性能提升）：Houdini 12的架构已经重新构建，现在更快、更节省内存。一个新的、基于OpenGL 3.2的几何引擎将有针对性地进行动态和渲染优化，三维视窗的交互速度和硬件渲染显示效果得到质的飞跃，用户将能够更多更快地完成任务。图1-26所示为某渲染服务器。图1-261.3 Houdini软件的下载和安装1.3.1 安装Houdini软件所需的硬件配置
操作系统
在以下操作系统中都可以安装相应版本的Houdini软件。
Windows系统：需要Windows7或Windows8（32位或64位都可，推荐64位）。
注意：Windows 8系统如果用Geforce显卡，不能用310版本的驱动，Houdini会停止。用306.97版驱动就可以。
Mac OS X： 需要64位的基于Intel的Mac操作系统，如OS×10.6, OS×10.7，或OS×10.8 (Mountain Lion)。
Linux：支持如图1-27所示的Linux系统。需要管理员权限进行安装。图1-27 Houdini支持的Linux系统
内存需求
至少要有4GB的内存。
推荐使用64位操作系统，以便使用4GB以上的内存。
如果要进行流体解算，推荐8GB以上的内存和64位操作系统。
多处理器系统应该配置更多的内存。
处理器（CPU）
最新一代的32位或64位AMD或Intel处理器（支持SSE指令集或更高）。
推荐64位处理器（现在绝大多数CPU都是64位的）。
Houdini目前支持MMX和SIMD（SSE2）。
硬盘空间
至少要有1GB的空间装软件。
输入设备
需要三键鼠标，目前带滚轮的鼠标都是可用的。
如果想使用Houdini的笔刷功能，推荐使用Wacom绘图板。
显卡需求
安装最新版的显卡驱动是非常重要的，如果没有安装或安装不正确，将会导致视窗显示出现问题或者显示性能下降。
工作站级的专业显示卡，比如NVidia Quadro和ATI Fire Pro，可以应对专业生产的需求。
Houdini的Viewport视窗现在基于OpenGL3.2，这是一个先进的着色渲染器，支持OpenGL3或4硬件平台。它能够处理大型的数据集，现在是Houdini视窗的默认渲染器，同时也可以在设置菜单里改变渲染设置。
有些高级的显示功能可能无法使用，这取决于显卡驱动。
OpenGL3.2和OpenCL目前还不能在OSX系统上使用。这需要苹果公司升级它们的驱动。
非专业的显卡，比如GeForce、Radeon和Intel的集成显卡，可以满足个人使用或学习需求，但可能会有一些显示功能方面的问题，或较低的性能可能会使软件意外退出。
显卡驱动需要：NVidia:256或更高，ATI:8.911或更高。
最小的显示分辨率为1024×768，推荐1920×1200（宽屏）。
推荐1GB显存或者更高。如果显卡显存小于1GB会出现显示错误。
如果想使用双显示屏，或单显示屏分辨率大于1920×1080，则需要至少1.5GB显存。
OpenGL版本至少要2.0，推荐OpenGL 3.2。OpenGL硬件加速可以优化性能。
GPU加速和OpenCL
在某些显卡上，使用GPU加速可以显著提升Pyro FX的性能和速度。Pyro FX是当前Houdini唯一可以经由OpenCL进行GPU加速解算的功能模块，不过将来也许会扩大到其他领域。
为了能使OpenCL加速解算，则需要一块支持OpenCL的GPU显卡。如果使用NVidia的显卡，那需要是Tesla或Quadro×000系列的卡（不能是FX Quadro）。比如Quadro系列的600、2000、4000、5000、6000系列，或GEForce400或500系列。如果是ATI显卡，则需要FirePro卡。（不能是 FireGL）或Radeon 5000、 6000、7000系列GPU。Intel的显卡目前不能支持OpenCL，不过CPU方面的CL库未来也许能和Houdini协同工作。
GPU显存的大小对解算有影响。2～3GB的显存对运行大的解算比较理想。
Houdini12的GPU加速现在还不能用于多OpenCL设备（比如一台机器上安装两块显卡），不过未来将可以实现。
第三方软件的关联
脚本语言：支持Python2.5-2.54，Python2.6-2.64，XML2 2.7.6 。
动力学解算： Bullet2.77 ， ODE 0.10.1 。
数据传输：FBX 1.0，Collada 1.4.1，Alembic 1.0.5，OpenEXR 1.7 。1.3.2 Houdini的下载和安装
Houdini的官方网址是www.sidefx.com。在官方网站上会发布最新的Houdini版本。
Houdini几乎每天都会更新版本，一些小改动的测试版会发布在Download栏目下的Daily Builds下，如图1-28所示。
不过，访问Daily Builds需要一定的权限。通常是官方论坛注册用户才能打开，如果不注册是无法访问的。这些Houdini版本是留给用户下载测试的，如果访问进去，打开的网页如图1-29所示。图1-28 Houdini官方网站界面图1-29
网页很长，图1-29所示仅截取了一部分。可以看出，Houdini下载分两个部分，上半部分Production Build （产品更新）是官方升级正式发布版本，这种大版本通常比较稳定，但更新速度很慢，大概半年到一年更新一次。下面Daily Builds（每日更新）是小的版本号升级，属于排除bug和改进功能的测试版，不一定稳定，但更新快，每次都会解决些问题。小版本几乎每1、2天就更新一次，一直积累到下一个稳定的大版本发布。有时候，如果Houdini出现某些问题，不妨试一试最新的小版本，也许能解决问题。
若作为普通读者没有访问权限则退回到主页，在右下角有一个供自由下载的链接，如图1-30所示。图1-30
单击这个链接后，打开下载网页。可以看见这里提供了最新的大版本的下载。下载时首先需要回答一些问题和填写E-mail地址。然后
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]