Houdini: PolyReduce und Remesh – Praxisleitfaden für Architekturmodelle

Um ein Modell in Houdini zu vereinfachen oder sein Dreiecksnetz neu aufzubauen, lassen sich PolyReduce und Remesh verwenden. Laut der offiziellen Dokumentation von SideFX ist der PolyReduce-Node seit Version 16.5 und Remesh seit Version 18.0 verfügbar. Die beiden Werkzeuge erfüllen unterschiedliche Aufgaben: PolyReduce reduziert die vorhandene Geometrie auf eine angestrebte Polygonzahl, während Remesh Größe und Verteilung der Dreiecke neu aufbaut. Bei Modellen für die Architekturvisualisierung hängt die richtige Wahl davon ab, welche Oberflächendetails und Kanten erhalten bleiben müssen und wofür das Modell verwendet wird.

1. Ziel festlegen und mit PolyReduce beginnen

Wenden Sie den PolyReduce-Node auf die zu reduzierende polygonale Geometrie an. In der grundlegenden Verwendung laut Dokumentation wählen Sie das Objekt aus, fügen das Werkzeug PolyReduce im Tab Polygon hinzu und legen über die Parameter die beizubehaltende Polygonzahl fest. Soll der Node auf alle Polygone angewendet werden, kann das Feld Group leer bleiben.

Im Bereich Reduction amount lässt sich das Ziel auf zwei Arten festlegen: Sie können einen bestimmten Prozentsatz der eingehenden Polygone oder Punkte beibehalten oder eine feste Polygon- beziehungsweise Punktzahl angeben. Das Ziel garantiert keine exakte Anzahl im Ergebnis; laut SideFX kann die Ausgabe unter dem Zielwert liegen. Verlassen Sie sich bei ersten Tests daher nicht auf einen einzelnen Dichtewert, sondern prüfen Sie das Ergebnis.

Eine stärkere Reduzierung mit PolyReduce kann lange, schmale Dreiecke oder Vierecke erzeugen. Laut SideFX legt der Node standardmäßig mehr Gewicht auf den Erhalt der ursprünglichen Oberflächenform als auf die Form der einzelnen Polygone. Ein höherer Wert für Equalize lengths kann ausgewogenere Polygone erzeugen, zugleich aber die Abweichung von der ursprünglichen Modellform vergrößern. Für diese Einstellung gibt es keinen allgemeingültigen Wertebereich. Erhöhen Sie den Wert schrittweise und vergleichen Sie das Ergebnis nach jeder Änderung.

2. Wichtige Punkte, Kanten und Oberflächenbereiche erhalten

Punkte, die an einer anderen Geometrie ausgerichtet bleiben müssen, können Sie unter Hard Points angeben. Kanten, die sich nicht bewegen sollen, lassen sich im Feld Hard Edges festlegen. Soft Points und Soft Edges bieten dagegen keinen exakten Erhalt: PolyReduce kann diese Positionen ändern, wenn es zum Erreichen des Ziels nötig ist. Ein höherer Gewichtungswert räumt dem Erhalt dieser Punkte und Kanten mehr Priorität ein, kann aber die Qualität in anderen Bereichen beeinträchtigen.

Sollen in bestimmten Bereichen mehr Polygone erhalten bleiben, können Sie ein Attribut im Bereich Retain density by attribute verwenden. Beispielsweise lassen sich mit Paint SOP Attribute auf dem Modell malen, um Bereiche festzulegen, in denen die Dichte erhalten bleiben soll. Ein höherer Attributwert unterstützt den Erhalt einer größeren Polygonzahl. Muss die Silhouette oder sichtbare Oberfläche aus einer bestimmten Ansicht bewahrt werden, kann die Geometrie dieser Ansicht an den dritten Eingang angeschlossen werden. Die Gewichtungen Silhouette und Front facing bestimmen dann, wie stark die jeweiligen Ansichtsmerkmale berücksichtigt werden.

Bei Modellen mit baked texture lässt sich über das Farb-Attribut Cd eine änderungssensitive Reduzierung verwenden. PolyReduce versucht, in Bereichen mit wechselnden Attributwerten mehr Polygone beizubehalten. In der Dokumentation wird diese Funktion insbesondere anhand von Game Assets veranschaulicht, bei denen die Textur erhalten bleiben muss. Auch bei der Architekturvisualisierung sollten Sie reduzierte Geometrie und Textur gemeinsam prüfen, wenn Texturgrenzen wichtig sind.

3. Mit Remesh die Dreiecksverteilung ändern

Remesh baut das Dreiecksnetz neu auf, statt die Polygonzahl auf einen Zielwert zu reduzieren. Der Modus Uniform gleicht die Kantenlängen an. Adaptive versucht dagegen, in Bereichen mit geringer Krümmung größere und in detailreichen Bereichen kleinere Dreiecke zu verwenden. Der Adaptive-Ansatz kann eine Oberfläche mit weniger Dreiecken darstellen, wenn die angestrebte Kantenlänge im Modus Uniform mit den kürzesten Kanten des Adaptive-Netzes vergleichbar ist. Wegen der variablen Kantenlängen sind dabei größere Abweichungen von gleichseitigen Dreiecken zulässig.

Im Modus Uniform legt Target Size die angestrebte Kantenlänge in Houdini-Einheiten fest. Im Modus Adaptive können die Grenzen Max Size und Min Size verwendet werden; Relative Density verändert die Abtastdichte. In der Dokumentation wird Relative Density anhand der Werte 1 und 2 erläutert: Sie entsprechen Dichten, mit denen eine Kugel ähnlicher Krümmung ungefähr mit 16 beziehungsweise 32 Punkten abgetastet wird. Diese Werte lassen sich nicht beliebig auf das gesamte Modell anwenden, da die Änderungsrate der Kantenlängen begrenzt ist, um die Dreiecksqualität zu erhalten.

Um scharfe Ecken und Nähte zu erhalten, lässt sich in Remesh Hard Edges Group verwenden. Randkanten sowie nicht-mannigfaltige Kanten, die von drei oder mehr Polygonen gemeinsam genutzt werden, bleiben bereits erhalten. Bei der Option UV Seams versucht Ignore nicht, die Nähte zu bewahren; Harden behandelt die Grenzen der UV-Inseln als harte Kanten; Resample unterteilt diese Grenzen in gleichmäßig verteilte Segmente und kennzeichnet sie als hart.

4. Wie lässt sich das Ergebnis im Architekturmodell-Workflow beurteilen?

Bestimmen Sie bei einem Architekturmodell zunächst, welche Bereiche in Nahaufnahme, texturiert, scharfkantig oder aus einer bestimmten Kameraperspektive sichtbar sind. Ist die Verringerung der Oberflächendichte das Hauptziel, legen Sie mit PolyReduce einen Zielwert fest und prüfen Sie Silhouette, Grenzen und Attributnähte. Steht die Verteilung oder eine an die Krümmung angepasste Dichte der Dreiecke im Vordergrund, vergleichen Sie die Remesh-Modi. Die beiden Nodes erledigen nicht dieselbe Aufgabe: Unterscheiden Sie zwischen der Reduzierung auf eine Zielpolygonzahl und dem Erzeugen eines neuen Dreiecksnetzes.

Mehr Iterationen in Remesh verlängern die Verarbeitungszeit, während der zusätzliche Nutzen bei späteren Iterationen abnimmt. Für PolyReduce wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es keinen festen Wertebereich für die Gewichtungen gibt. Gehen Sie deshalb nicht von einem einzigen „richtigen“ Wert aus. Wenn der Workflow, in dem das Modell verwendet wird, von UVs, Punktpositionen oder einer aus einer bestimmten Perspektive sichtbaren Silhouette abhängt, aktivieren Sie die entsprechenden Erhaltungsoptionen und prüfen Sie die ausgegebene Geometrie. Die Dokumentation enthält keine Angaben zu Hardwareanforderungen, Lizenzbedingungen oder zur Kompatibilität mit anderer Software. Diese Punkte müssen daher separat überprüft werden.

Häufige Fehler

• Das PolyReduce-Ziel als garantierte Ausgabezahl betrachten: Der Node kann eine Zahl unterhalb des Zielwerts erzeugen.

• Davon ausgehen, dass eine Erhöhung von Equalize lengths die Form nicht beeinflusst: Ausgewogenere Polygone können stärker von der ursprünglichen Form abweichen.

• Die Zahl der Remesh-Iterationen unnötig stark erhöhen: Der Qualitätsgewinn kann abnehmen, während die Verarbeitungszeit steigt; auch der Erhalt von Form oder Attributen kann beeinträchtigt werden.

• Das Ergebnis übernehmen, ohne UV-Nähte, harte Kanten oder die Silhouette aus der Ansicht zu prüfen: Für zu erhaltende Merkmale sollten die entsprechenden Gruppen und Optionen berücksichtigt werden.