2.8 Flowmap的实现
一、Flowmap是什么
Valve 2010的GDC讲座，《求生之路2》中水的制作
http://alex.vlachos.com/graphics/Vlachos-SIGGRAPH10-WaterFlow.pdf
Water (shader) - Valve Developer Community
1.Flowmap的本质
一张记录了2D向量信息的纹理，Flowmap上的颜色（通常为RG通道）记录该处向量场的方向，让模型上某一点表现出定量流动的特征。
通过在shader中偏移uv再对纹理进行采样，来模拟流动效果。
一个向量场——>使用RG通道记录方向——>flow map 色值与方向的对应关系
2.前置了解：UV映射
UV坐标用于查找纹理的颜色值。
UV贴图（用于理解）：使用（R、G）颜色通道表示坐标。
黑色（0，0）绿色（0,1）红色（1,0）黄色（1,1）
UV贴图上颜色相同处：意味着采样纹理时使用了同一位置。
3.为什么要使用flowmap
类似UV动画，而非顶点动画。换而言之，无需对模型顶点进行操作，易实现，运算开销小。
不仅仅是水面，任何和流动相关的效果都可以采用flowmap。
flowmap 粒子与快速傅里叶变换（FFT） 波形构造水面
战神flowmap在天空球中的应用
二、Flowmap Shader
1.借助Shader Graph理解Flow map
- 采样Flow map获取向量场信息
- 用向量场信息，使采样贴图时的UV随时间变化
- 对统一贴图以半个周期的相位差采集两次，并线性差值，使用贴图流动连续
演示详细去参考课程：2800_哔哩哔哩_bilibili
2.Shader中实现
目标：
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- 根据flowmap上的值，使纹理随时间偏移。
- 最简单的随时间偏移 UV - time，为什么相减？
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- 先看UV + time的情况，（u，v） + （time，0）
- 模型上某个点：随time增加，采样到的像素越远。
- 视觉上可以形容为：更远距离的像素偏移向改点，视觉效果和我们直观认识到的运算法则是相反的。
- UV值作为向量（u，v），自然也遵循向量的运算法则。但UV偏移时，改变的不是顶点的位置。
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- 单方向运动× ，由flowmap获取流动方向√。
- flowmap不能直接使用，将flowmap上的色值从【0,1】的范围映射到方向向量的范围【-1,1】
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- 调整采样时的UV为：adjust_uv = uv - flowDir * time
- 在这里我们用FlowSpeed来控制向量场的强度
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- 随着时间进行，变形越来越夸张，为了把偏移控制在一定范围内使用frac函数。
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- 由于frac函数的使用，产生了跳变，修改代码
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- 我们希望无缝循环
- 用相位差半个周期的两层采样进行甲醛混合，使纹理流动一个周期重新开始时的不自然情况被另一层采样覆盖
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- 用flowmap修改法线贴图
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三、Flowmap操作
1.Flowmap Painter
Unity制作的绘制flowmap的工具
注意：用该工具得到的flowmap为线性空间下的颜色，不需要gamma校正，Unity中请取消勾选“sRGB”
2.Houdini Labs
Houdini Labs是内置在houdini中的一组游戏开发相关的节点，可以在github中搜索sidefx Labs或着直接在houdini中安装得到。
在较早版本的houdini中无法在shelf内找到该工具，你只能通过github下载。在这些未被内置到houdini的版本中，这组工具的名称为gamedev。
1.flowmap相关节点功能
| 节点名称 |
功能 |
| Labs flowmap |
为模型初始化一个向量场v |
| Labs flowmap brush |
笔刷绘制修改向量场 |
| Labs flowmap obstacle |
根据障碍物修改向量场 |
| Labs guide flowmap |
根据样条线修改向量场 |
| Labs flowmap to color |
将向量转化为模型顶点色 |
| Labs flowmap visualize |
可视化，内置flowmap shader |
Labs flowmap的设置
本节点的功能是为模型每个点初始化一个点属性（Point Attributes）——v。 兵可以勾选方便查看向量。
| Method(初始化方式) |
功能 |
| Normal |
模型法线生成初始v向量 |
| slope |
计算梯度生成初始v向量 |
| direction |
将所有v向量设置为固定方向 |
Labs flowmap brush
笔刷
- 由comb节点(梳法线)简单修改而来。
- 在operation标签下设置了对点的v属性进行修改
· Comb Lift 用于调整笔刷模式：
0 为正常绘制
1 为擦除 (使向量变为该点的法线值）
-1 使向量指向该点法线的反方向
其余值则为混合模式
在houdini中，一些节点可以通过将鼠标移动到模型视窗“view”，
再按enter进行操作，esc退出。所有可执行的操作显示在视窗最下方；
· Brush和Symmetry 标签下为笔刷控制选项。
如笔刷不透明度Opacity
两个输入端：
第一个为我们的flowmap field，
第二个为需要检测碰撞的模型。
这个节点将模型转化为体素（VDB)，并在和flowmapfield接触的位置改写向量场，使受影响的向量指向远离碰撞体的方向，模拟出一个反冲的效果。
· Strength决定了flowmap field受影响的程度；
· Division Size和Dilate Volume用于控制VDB,分别用于体素的细分程度和整体体积。
注意：Division size不宜过小，一是因为该VDB是空心的，可能会形成壳体，二是细分过多会导致占用大量资源。
简单来说，你可能需要反复调整这两个值并观察来达到理想的结果。
· Blur strength用于平滑，避免局部不自然。
Labs guide flowmap
2.flowmap的绘制与烘焙
Labs Maps Baker节点
导出时注意gamma校正选项、UV匹配
用Labs UV transfer节点来匹配高模和低模的UV
flowmap贴图设置：
- 无压缩或高质量
- 确认色彩空间
