# **随机化石头的生成**
* * * * *
## **零、需求分析**
**H子**：**AOI**老师，最近有想法，想要制作一款独立游戏了，但是美术素材量并不少，特别是一些琐碎的资源，比如石头，树木之类的东西。
**AOI**：嗯。有考虑过到各种资源市场购买资源吗。
**H子**：有是有过，不过考虑到预算限制，以及资源风格，数量等等的问题，靠购买也并不能解决所有问题。
**AOI**：那么，有考虑过想要制作什么样的美术风格吗？
**H子**：现在考虑到人力资源方面的压力，果然还是简单明快的风格更好吧。所以这次先考虑LowPoly风格了。
**AOI**：这个确实算是一种明智的选择。在独立团队，个人开发者等人力资源不足的情况下，选择更简单明快的风格，往往比需要庞大工作量的风格更有优势。
**AOI**：其次，尽可能实现程序化生成，也是可以提升开发效率的方法。
**H子**：程序化生成？
**AOI**：对目标进行分析，并且找出其中的规律和逻辑，以此构建程序并自动化的产出素材。此后，就可以进一步的在自动产出的素材中筛选和修改，就可以更轻松的产出经过主观处理的素材。
这次就先用随处可见的石头举个例子吧。
想想看，Low Poly的石头有什么特点呢。
**H子**：我想想......随便拿粘土和硬卡，把几个面压平压出棱角的感觉？
**AOI**：你说的好像也没什么错......
首先，要生成随机的石头，可以先分析造型。一般的鹅卵石等的路边小石，多数因为自然风化等作用下，都是近似球形。先把受到外力破损的造型作为特例剔除。
也就是说，要生成随机的石头，需要的是以下几个基本步骤：
1. 在一定范围内的随机顶点
2. 把随机顶点最外层顶点转化成模型
生成一块石头所需要的，大体上来说就是以上的两个个基本步骤。
然后按照需求，逐步的完成石头的生成并且将流程自动化。
**H子**：那么！我们用什么方法来进行这个自动化生成的工作呢？
**AOI**：那就是惯例的Blender吧。这次我们会使用一款叫Sverchok的可视化节点建模插件来进行这次的工作。
**H子**：好！我先去装好插件。
* * * * *
## **壹、生成位置的顶点【Random Vector MK2】节点的运用**
**AOI**：先切换到Sverchok编辑界面吧。切换到节点编辑器，你会见到节点类型那里多了一个选项。
点击即可切换到Sverchok节点编辑界面。
**H子**：好了！我找到了。
**AOI**：首先进行第一步。
生成一定范围内的随机顶点，在Sverchok插件的内建节点库里面，有一个名为**Random Vector MK2**的节点可以使用。
按Crtl+空格键弹出的搜索节点窗口内输入节点名称即可搜索和创建该节点。
对了，创建节点前记得先创建节点树，虽然你不记得创建，在空白的节点编辑器界面直接创建节点，软件也会自动创建节点树。但是最好还是养成习惯比较好。
如下图所示：
创建后，将会在画布上得到一个新的节点：
节点有三个入口：
* Count：产生的随机Vector数量
* Seed：随机种子
* Scale：缩放
**H子**：也就是说，根据需要，调整Seed和Count值就可以获得需要的顶点了吗？
**AOI**：根据实际情况输入Count的值，用于产生石头所需的顶点，顶点数量越多，越接近球形。因为随机顶点是在Scale值为半径的空间内产生随机顶点。而Scale值可以决定最后产生石头的大小的最大值，也就是产生顶点的区间的最大半径。
Seed可以随意设置，值的变化会产生不同的随机顶点，因此可以利用Seed进行造型的随机化，也是程序化石头批量生成的关键。
**H子**：那么？我们应该怎么把这些顶点变成最后的模型呢？
**AOI**：先不用着急，我们可以先观察一下顶点的效果。
先通过搜索创建**Viewer Draw**节点：
创建之后，即可再画布见到该节点：
可以见到这个节点，有三个入口：
* vertices：顶点
* egd_pol：边/面
* matrix：矩阵
**H子**：啊，我明白了，也就是说再对应的节点里面传递进去对应的数据，就可以在场景上画出对应的内容了吧。而且看入口的颜色就可以分辨出数据类型了。这么说的话，在**Random Vector MK2**节点的出口的颜色和**Viewer Draw**节点的vertices入口的颜色是一样的呢。
**AOI**：没错，所以可以直接吧这一对出入口链接在一起。那么，就连上去看看效果吧。
**H子**：连！
啊！场景上出现顶点了。
这么说，**Viewer Draw**节点上面的三个白色和蓝色的应该就是设置显示颜色了吧，分别对应点线面。
**AOI**：没错，从图标就确实的可以理解到其功能。
**H子**：那么，现在顶点有了，也可以显示出来了，那么，下一步就是该转换成模型了吧。
* * * * *
## **贰、将随机顶点变成模型吧【Convex Hull】节点的运用**
**AOI**：好，我们先搜索找到Convex Hull节点吧。
**H子**：**AOI**老师！我搜出来两个结果了！一个叫**Convex Hull**一个叫**Convex Hull MK2**。他们有什么不同呢？
**AOI**：Convex Hull节点顾名思义就是创建一个凸面包裹体的。
先创建两者的节点看看吧。
可以看到，两者光从外观上来看，差别还是挺大的，但是仔细观察接口的话，会发现两者的入口和出口都是完全一致的。
首先可以见到两者的入口都只有一个Vertices，从颜色即可看出，这个是接受顶点数据的传入。而输出则变成的两个，一个是Vertices，一个是Polygons。
由此可见，这两个节点的作用都是通过传入一组顶点数据，并且基于这一组顶点数据创建一个凸面物体。
而MK2和普通版的特点在于，MK2进一步的提供了包括2D的凸面形状的创建等的功能，而普通版的节点仅仅针对3D物体的创建。我们要创建的石头是3D物体，所以只需要使用普通版本即可。
把节点添加到节点树上试试看把。
**H子**：好！我试试看。
我看到了！
出来了！好简单！
好，**AOI**老师你先不要说！我往下做做看。
点一下BAKE就能得到模型了对吧！对吧！对吧！
**AOI**：冷静！冷静！
**H子**：我点了！
好！然后右键选择模型，拖出来。一模一样！成功了！
**AOI**：对吧，要生成石头还是很简单的对不对。只要改变**Random Vector MK2**节点的**Seed**的值，就可以改变造型。当然现在的造型还很粗糙，想要进一步的进行更多的优化，自然要添加更多的节点对产生的数据进行控制。
* * * * *
## **叁、批量产生石头吧 【Frame Info】节点的运用**
**H子**：那么下一步就是开始批量化的产生石头了吧。首先果然是要不断的变化**Seed**值呢，但是有什么方法可以不断的改变呢。手动点果然是不现实的呢，最讨厌这种重复的工作了。
**AOI**：仔细想想，在Blender或者一般的3D软件里面有什么值，是会不断的变化的呢？或者说，什么值是会自动递增的呢？
**H子**：自动递增的值嘛？我想想看......啊！是时间！时间轴的值！
**AOI**：对了，严格来说，就是帧数。当你开始播放的时候，这个是一个会不断递增的值。而在Sverchok的节点里面，有一个名为**Frame Info**的节点可以获得当前帧，并且作为值输出。
搜索Frame Info就可以得到一个唯一结果。创建节点即可。
创建一个**Stethoscope MK2**节点，并且分别吧**Frame Info**节点的每个出口输出到**Stethoscope MK2**节点的Date入口看看有什么效果吧。
**H子**：好，我试试看！
啊，我懂了，就是当前帧，起始和结束帧，以及当前帧位于起点到终点的百分比吧。
**AOI**：对的，就是这样。所以实际上会变化的数据只有两个，也就是CurrentFrame和Evaluate。
因此我们可以选择吧**CurrentFrame**出口直接连到**Random Vector MK2**节点的**Seed**入口。即可每一帧都改变产生的随机值了。当然，根据需要，可以使用**Math**节点对**CurrentFrame**输出的数据进行处理，然后再使用。
**H子**：好的！我连好了！但是总不能每次创建模型都要手动创建吧。
**AOI**：当然不是的，接下来，就给你说说看怎么进行自动化的批量生产吧。
* * * * *
## **肆、自动化产生石头吧！AnimationNode和脚本的运用**。
**AOI**：已经装好AnimationNode插件了吧，激活AnimationNode插件之后，就可以在节点编辑器窗口里面切换到AnimationNode界面了。
就是如图所示的小图标，点击切换过去就好了。
同样是先创建一个节点树吧。
**H子**：老师我做好了！但是，为什么要在这里使用另外一个插件呢。
**AOI**：在这里使用AnimationNode的主要原因，自然就是为了使用他的脚本节点了。使用脚本节点，可以根据需要执行脚本。
**H子**：啊，我懂了，也就是说，只要把BAKE按钮执行的命令，在AnimationNode的脚本节点里面运行就可以了对吧。
**AOI**：没错，你理解得很快呢。那么我们就开始操作吧。
首先，创建一个脚本节点。
对了，AnimationNode的搜索快捷键是**Ctrl+A**，要好好记住。
创建好脚本节点之后如图所示：
可以在这里选择或者新建一份脚本
可以在此处修改脚本节点的名称，名称非常重要，因为之后对脚本节点的调用也是以名字为依据。
在这里，我们就吧他改成AutoBake好了
然后，点击NewInput按钮即可创建不同的数据类型输入接口
Script节点的运用，我们就在后面一步一步的细说吧。
为了利用脚本，首先必须有一份脚本。可以通过脚本选择框旁边的+按钮创建，也可以在文本编辑器窗口创建，总之方法很多，无需拘泥。
在这里，就直接点击旁边的+按钮创建吧。
**H子**：我创建好了，程序自动的就根据我的节点名称创建了同名的脚本了阿
**AOI**：然后在界面上划分出文本编辑器的窗口，并且选择刚刚创建好的脚本。
**H子**：好的。
是一份空白的脚本呢。然后我就可以往里面编写代码了吗。
**AOI**：对的，就是这样。
接下来，就去获得BAKE模型的时候使用的命令吧。
切换回到Sverchok界面，并且点击一下BAKE按钮，拉出信息栏，即可见到BAKE操作对应的命令了。
右键选择该行命令，同时按Ctrl+C组合键复制命令。
然后再把命令粘贴到脚本里面。基本的操作就大功告成了。
**H子**：那么老师，我有个问题。Script脚本，可以允许没有输入和输出接口，如果这样的话，不就是只要创建了脚本节点，并摆在画布上，不管有没有其他节点流程链接进来，都会每一帧都会执行一次了吗。
**AOI**：你说的很对，所以我们必须进行一些操作，确保不会自动的就执行代码，并且产生一大堆无用而重复的数据。
首先，切换到AnimationNode节点模式，按T打开工具栏，并切换到AnimationNodes工具栏
在Auto Execution面板下面，去掉Always的勾，并勾上Frame Chaneged。这样的话动画节点树就不会总是执行，而只会在当帧有改变的时候才执行一次。
**H子**：等等老师，你这话的意思不就是在说，原本的动画节点树，是每一帧都在运行的吗？
**AOI**：你说的并不完全对。
你看到AnimationNode节点编辑器左上角有个毫秒数的数字吗，那个就是执行完一次动画节点树消耗的毫秒数了。之所以一开始是0ms，是因为并没有任何节点在运行，所以也并没有任何时间的消耗。但是当你添加任意一个节点进入到画布的时候，时间就会有变动，也就是说，脚本被执行了。
也由此可见，实际上在AnimationNode中，每个节点的执行本质上是独立的，他们都会被主动调用，而通过出入口起来，只是为了让节点流的数据得以按照一个从左到右的方向传递和计算。
所以，关闭了Auto Execution的Always的意义，就在于让脚本不要时刻不停的自动执行下去。
因此，动画节点树并非每帧执行一次，而是不断的执行，与帧无关，只要全部执行完一次，就会自动开始第二次。
**H子**：那么为什么明明添加了Script节点，但是却没有执行呢。
**AOI**：这个问题问得好。其原因在于，因为Script节点，其实分成了两部分。一部分是用于定义，而一部分则是用于执行。创建Script节点的时候，实际上是创建了用于定义部分。只有把用于执行部分的节点创建到画布上的时候，才会执行。
**H子**：那么，我们该怎么添加执行部分的节点呢。
**AOI**：点击菜单栏的Subprograms按钮，再弹出的菜单栏即可见到刚刚创建和和命名为AutoBake的选项了。点击该选项，即可在画布上创建一个执行Auto Bake脚本
可以看到，我们现在创建了一个既没有入口，也没有出口的名为AutoBake的**Invoke Subprogram**节点，点击中间的AutoBake按钮，即可在弹出的菜单选择并切换成其他的Script节点定义。
那么**H子**，我问你一个问题：
假设，我想让脚本每隔3帧执行一次，有什么办法可以做到呢？
**H子**：我想想看......首先是要传递一个帧数据进来，然后在脚本里面添加判断，如果当前帧除以3并且余数为0的时候，就执行一次脚本......对吧。
**AOI**：没错，基本的思路就是这样子......
**H子**：欸？！奇怪了老师，为什么没有FrameInfo节点呢。
**AOI**：因为在AnimationNode里面传递帧的节点更简单，只传递当前帧，而且叫做**Time Info**
好吧，然后接下来为AutoBake的Script节点增加一个float型的数据入口吧。这样就可以把时间数据传递到Script节点内部，并且以变量的形式被代码调用。
如图所示，点击Script 的 New Input按钮，在弹出的搜索框内输入Float，即可搜到Float和Float List两个结果，Float List就是Float数据类型的列表，在此处，我们只需要使用一个数据即可，所以无需使用数组类型。
点击选择Float即可完成一个Float入口的创建。
完成Float型入口的创建之后，默认的入口命名是Float，此处将其改成TimeInfo，入口的名称同时也是在脚本里面进行调用的变量名。
**H子**：老师我做好了，得到了变量之后，就是说我可以吧**Time Info**节点的输出值连到这个入口吧。然后只要进一步在代码里面设置判断条件就可以了吧？
**AOI**：对的，那么，你试试看把代码完成看看。
**H子**：我已经写好了，老师看看这个对不对。
~~~
if(TimeInfo > 0 and TimeInfo % 3 == 0):
bpy.ops.node.sverchok_mesh_baker_mk2(idname="Viewer Draw", idtree="NodeTree")
~~~
**AOI**：嗯，不错，连帧值为0的时候也考虑到了，考虑得挺全面得。
这样直接执行就可以每隔3帧Bake一次模型了。只要打开时间轴，就可以得到大量得随机产生的石头了。
**H子**：我运行了一下，看起来是这样子的。
确实达成目的了，每3帧执行一次，并且得到了模型。但是都叠在了一起了。
那不是只能一个个手动拖开了吗？
**AOI**：那就交给你自己思考了。实际上在Sverchok的节点里面，有着很多可以操作各种数据类型的节点。可以考虑运用这些节点，对随机产生的数据进行操作。并且得到矫正过的数据。最后再转化成模型。
**H子**：好的！我想想去！
* * * * *
## **终、**H子**的努力成果**
**H子**最后在边查文档边记录操作脚本等一系列的努力下，把程序化石头生成器最终版本完成到了如下的程度：
* 把Z轴高度小于0的顶点高度都设置成0，确保的石头底部扁平
* 烘焙出的模型自动进行对象和数据重命名
* 自动从色表上选取随机颜色，并添加到石头的顶点颜色上。
* 把烘焙的模型随机的分布在场景上，以避免模型的堆叠。
最终版本节点图：
Sverchok节点图。节点树名称为【NodeTree】：
Clamp节点图：
AnimationNode节点图。节点树名称为【BakeStone】：
AutoBake脚本：
~~~
FinObject = None
if(TimeInput > 0 and TimeInput % 10 == 0):
#执行Bake命令
bpy.ops.node.sverchok_mesh_baker_mk2(idname="Viewer Draw", idtree="NodeTree")
#取消全选
bpy.ops.object.select_all(action='DESELECT')
#obj获取对象名称为"Sv_0"的模型。因为Bake命令得到的模型默认为Sv_0
obj = bpy.data.objects["Sv_0"]
#将模型设置为选中状态
obj.select = True
#按照创建时的帧数为模型重命名，重命名包括对象名和多边形名
name = "Rock" + str(TimeInput)
obj.name = name
obj.data.name = name
#将模型对象返回给输出节点，以便用于后续的操作
FinObject = obj
~~~
最终完成的效果如图：
* * * * *
*附注：因为插件本身并没有中文支持，如果使用中文Blender界面，插件的文本有部分会因为Blender自身的多语言支持特性而被翻译成中文，但是会使得插件本身的搜索功能变差，甚至无法通过搜索找到想要的节点。所以建议使用插件的时候尽量使用英文界面。*
