SideFX Labs Niagara

XGundam05

写在前面

为什么需要这套工作流

在游戏特效制作需求中有很多是流体类的，比如海浪潮汐、烟雾、风吹沙动等，用传统cpu niagara无法很好实现（没法查询neighbor particles数据计算力的传递），虽然虚幻后续更新了Niagara的SimulationStage，但由于Gpu本身的不稳定性与多端适配兼容性差，让这个效果一直很难有好的解决方案，接下来让我们将目光聚焦到houdini上
Houdini作为一款强大的特效制作软件，对粒子、流体解算相关效果的把控能力非常强，如果能将Houdini的解算结果直接用于Niagara就好啦~
很巧的是，目前Houdini Labs给出了一套方案，可以用官方的插件将Houdini的粒子输出成hbjson缓存导入UE给Niagara使用，本文就基于这套流程做出详细讲解






这套工作流的优势和劣势

虽然这套工作流看上去很牛逼，能将不同软件的优势结合起来，但在实际运用中还是会存在一定程度的优势和劣势。
优势：

• 【效果上限高】可以完成更复杂的粒子表现，表现力的上限为Houdini的上限。
  
• 【可控性强】Houdini制作的粒子效果缓存导入Niagara可以进行二次编辑，可玩性最大化
  
• 【多端可用】经过测试在手机端和pc端都能正常运行
  

劣势：

• 【缓存文件较大】实测2000粒子137帧优化后缓存能达到3mb，还有较高优化空间
  
• 【性能较差】niagara读取缓存效率偏低，插件本身未做优化
  
• 【工作流较复杂】对制作者Houdini相关知识要求较高
  

环境配置

安装HoudiniLabs

打开Houdini，在快捷命令栏中加载 SideFX Labs 套件，在对应的栏中点击 “UpdateToolset” 后，点击下方的获取按钮即可从网络下载最新的labs套件





安装UE4插件

步骤一：找到官方github网站，下载对应UE4版本的HoudiniNiagara插件（步骤如下图所示）
https://github.com/sideeffects/HoudiniNiagara





步骤二：这里以UE4.26为例，将插件安装到项目中，解压第一步中下载好的插件文件夹，将其中的 HoudiniNiagara-UE4.26文件夹拷贝到项目工程文件夹下的Plugins文件夹下，启动项目，在Plugins面板搜索
“Houdini”，打开刚刚安装的插件，重启即可生效




H粒子导入Niagara流程

这里主要讲解以下动图效果案例（致敬死亡搁浅bt），图二是安卓端跑测录屏




Houdini部分

Houdini部分的粒子制作由于方法太多，这里就不细讲每一种情况了，主要看测试中使用Flip流体的相关方案（flip坑点比较多，比pop多）
步骤一：创建Flip粒子，这里使用CreateSurface节点将模型转换成vdb和粒子数据，然后用VolumeSource采样作为发射源





可以通过控制VolumeSource中的Activation数值控制发射器的发射


粒子的密度可以通过 Flip Dop Source 中的 Particle Separation 数值控制，数值越小粒子间距越小粒子数量越多


注意一：一定要在 FlipSolver 中打开 Add ID Attribute ，这样导出的粒子才有ID属性，不会在播放时疯狂抖动（使用pop解算的粒子无需考虑ID属性，会自动添加）


注意二：如果想要流体有age属性并会自动销毁，需要打开FlipSolver中的 Age Particles 和 Reap Particles，然后在post solve接口加入一个pop kill，里面写销毁逻辑





步骤二：在dop下连niagara节点（中间也可以加个 filecache 节点缓存解算内容），然后点击Render即可渲染到本地，这样在本地就能看到一个和 niagara 节点同名的 .hbjson 文件。至此Houdini解算的部分完成。（对于输出的粒子数量和帧数数据标准可以看下面性能优化部分）




UE4部分

UE4部分只稍微讲一下数据导入和使用的相关内容，后续延展可以按照niagara的正常用法走，反正都是一堆数据怎么处理都可以，就看艺术家们的发挥了。
步骤一：将 hbjson 文件拖入引擎ContentBrowser中，如果前面UE插件有安装好的话就能在内容浏览器中看到这个图标的内容，双击打开即可看到内部的各种属性，包括粒子数量等




步骤二：新建 NiagaraSystem，选择从选择的发射器创建，然后选择 Houdini niagara Basic 创建粒子




步骤三：打开粒子系统，在下面三个地方替换粒子缓存即可，粒子的大小颜色等可以按照常规做法实现，粒子生命用Normalized Age属性即可。做完摆放到场景中即可看到最终效果


注意：如果需要在场景中摆放多个粒子系统，需要开启每个粒子系统的ForceSolo，不然效果会出错




性能优化

不要滥用！方案适用场景和使用标准

适用场景
  因为这套方案性能不太行，所以并不能达到场景通用特效的性能标准，目前只能在以下环节使用

• 表演线过场动画
  
• 较为小型的副本、登录界面、抽卡界面等非大世界关卡
  

使用标准
对于粒子数量也有较高要求，一般来说可以按照下面三个配置标准来选择输出

低配	粒子数量	帧数量	记录数据	缓存大小
PC	<500	<60	P id	<1mb
移动端	<250	<60	P id	<500kb

中配	粒子数量	帧数量	记录数据	缓存大小
PC	<1000	<90	P id	<2mb
移动端	<500	<90	P id	<1mb

高配	粒子数量	帧数量	记录数据	缓存大小
PC	<1500	<120	P id	<3mb
移动端	<750	<120	P id	<1.5mb

对于记录数据，必须包括粒子位置 P 和粒子编号数据 id，两个缺一不可，还有其他数据可选：time N v life type Cd Alpha age pscale，除非必要，否则不要记录，会增加缓存文件大小
减少缓存大小

目前减少缓存的方案有下面三种，有些已经实现有些暂未实现，已实现的会在后方标注（完成），未实现的在后方标注（TODO）
方案一：通过减少缓存粒子数量 + 帧数量减少缓存大小（具体标准按照上面的使用标准表格确定）（完成）
方案二：通过优化缓存文件数据记录精度，此处修改 Float 和 Int 精度到16位（原本是32位）（TODO）
步骤一：将niagara节点的hda复制到本地（可以重新创建一份hda，保存到本地，这样才能修改内部节点内容）


步骤二：右键解锁Niagara节点，点击进入找到ropnet节点，继续点进去看到有个叫 niagara_rop2 的节点，右键点击Type Properties，找到 Script 面板，在145行找到 TYPE_INT32，改成 TYPE_INT16（完成）







步骤三：需要将 TYPE_FLOAT32 类型改成 16位，这个类型是 hbjson 库里的，库的位置在 "C:\Program Files\Side Effects Software\sidefx_packages\SideFXLabs18.5\scripts\python\hbjson.py" ，打开文件可以看到有一堆可选的数据类型，但是没有16位Float，后续要怎么加需要大佬协助了（TODO）





方案三：根据粒子位移效果定义少量关键帧，只记录这些关键帧而不是每帧记录（TODO）
减少性能消耗

由于Niagara中获取Houdini导出缓存刷新粒子消耗巨大，50个发射器每个2000粒子pc端大概需要15ms（niagara原生粒子对比只需要1ms不到）。于是有了以下两个设想，都是需要完成的
    方案一：根据上面减少缓存大小的方案三只读取关键帧数据，多用线性插值，减少读取缓存的消耗（TODO）
    方案二：使用niagara内置api接口刷新粒子位置（TODO）
Q&A

这里收集一些常见的bug问题
问题一：为什么我的niagara粒子在引擎中有闪烁？
解答：看看ue粒子发射器属性ForceSolo有没有打开，同时检查Houdini Flip Solver中的ID属性有没有写入

Doris232

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BlaXuan

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mypro334

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