前言

  最近这段时间，场景模型那边给我提需求
  希望我可以开发一个工具来简化 Max 工具挤出的问题。
  最初这是什么情况我也不太了解。

  于是我去到工位上了解才明白，原来是需要基础场景模型的轮廓。
  由于项目是横版格斗类型，用引擎制作背景的轮廓比较消耗资源。
  传统制作外轮廓的方案是复制一个新的模型放大，但是这回导致面数翻倍。
  而这里恰巧是横版格斗，背景的视角不会有太大的运动，因此人工制作特定视角的轮廓模型是可行的。

  因此制作人员只是想要简化Max在poly模式下挤出会有多余边面产生的问题。
  不过考虑到整一个轮廓的效果，我在想Maya貌似有工具是可以直接生产的，未必就需要手工制作轮廓。

  后来翻了一下，找到 Toon 材质里面的确有制作轮廓的 PaintEffect 效果

PaintEffect研究

  通过 Toon 下的 轮廓生成真的非常省心，不用考虑如何根据当前视角获取物体轮廓的问题了。

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  只可惜生成的模型是一管道的效果，而制作那边所希望的是面片就够了。

  于是我进行了进一步的研究，如何将 PaintEffect 的效果转换为面片。

  经过我自己简单的研究，我发现可以通过 PaintEffect 转曲线获取到模型的轮廓曲线。
  进而通过扩张曲线放样可以生成出想要的面片模型。

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轮廓生成 代码探究

  首先需要生成 PaintEffect 的轮廓模型的代码。
  这一步可以参照脚本编辑器的代码回显。

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assignNewPfxToon;

  执行这个命令有个缺点就是无法返回 PaintEffect 生成的轮廓节点，虽然执行会选中这个节点，可以通过 ls -sl 进一步获取，但是还是想更加优雅一点
  通过 whatIs 命令可以查看一下内置脚本的代码

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whatIs assignNewPfxToon;
// Result: Mel procedure found in: C:/Program Files/Autodesk/Maya2018/scripts/paintEffects/assignNewPfxToon.mel //

  打开上面路径的脚本

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global proc assignNewPfxToon()
{
	assignPfxToon "" 0;
}

  套娃警告!还是需要查询一下 assignPfxToon 代码

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whatIs assignPfxToon;
// Result: Mel procedure found in: C:/Program Files/Autodesk/Maya2018/scripts/paintEffects/assignPfxToon.mel //

  继续打开脚本查看源码
  我看到里面的代码相当的复杂，判断的情况也比较多，于是放弃再进一步抽丝剥茧了。
  还是用 ls -sl 好了

  获取到轮廓模型之后，后面需要将 paintEffects 转换为 曲线。

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  这一步操作就非常不友好了，既没有返回曲线也没有选择到曲线，我就没办法获取到转换的曲线了。
  于是还是的找到转换曲线的命令去翻一下 mel 里面的代码

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doPaintEffectsToCurve( 0);
// Result: 1 // 
whatIs doPaintEffectsToCurve;
// Result: Mel procedure found in: C:/Program Files/Autodesk/Maya2018/scripts/paintEffects/doPaintEffectsToCurve.mel //

  可以看到执行代码 执行了 doPaintEffectsToCurve 函数
  于是去找 doPaintEffectsToCurve 的mel源码

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global proc int doPaintEffectsToCurve( int $hideStrokes )
{
	int $vertColorMode = 0;
	int $quadOutput = 0;
	int $polyLimit = 100000;
	int $doHistory = `constructionHistory -q -tgl`;

	int $status = doPaintEffectsToGeom( $doHistory, $vertColorMode, 
								$quadOutput, $hideStrokes, $polyLimit, 2);
	return $status;
}

  再次套娃警告！！ 

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whatIs doPaintEffectsToGeom;
// Result: Mel procedure found in: C:/Program Files/Autodesk/Maya2018/scripts/paintEffects/doPaintEffectsToGeom.mel //

  再次翻源码，这里的代码可就复杂多了。
  但是这次没法省事，如果不高清楚这里的曲线生成方式，就没办法获取生成的曲线。
  我只好捋一捋这里生成逻辑，将无关的部分屏蔽掉。

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  很好下面一步就是查找一下 createPfxOutCurves 的源码

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whatIs createPfxOutCurves;
// Result: Mel procedure found in: C:/Program Files/Autodesk/Maya2018/scripts/paintEffects/createPfxOutCurves.mel //

  核心打开抽出来之后其实一切都很清晰了。

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   pfxToon 节点会输出 outMainCurves 属性，里面存储了当前轮廓下的曲线形态。
  将这个属性连接到 nurbscurve 节点的 create 属性上就可以生成轮廓曲线了。
  于是我将这个操作抽离出一个函数

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def generateProfileCurve(profile_node):
    count = profile_node.outMainCurveCount.get()
    crv_list = []
    for i in range(count):
        attr = profile_node.outMainCurves[i]
        if pm.connectionInfo(attr,isSource=1):
            continue
        crv = pm.createNode("nurbsCurve")
        pm.connectAttr(attr,"%s.create"%crv,f=1)
		# NOTE 断开连接
        attr.disconnect(crv.create)
        crv_list.append(crv.getParent())
    return crv_list

  如此一来总算是可以通过代码获取到生成的对应轮廓曲线，断开连接可以确保生成出当前摄像机轮廓的曲线效果，而不是实时生成。

扩大曲线

  现在已经有了当前轮廓的曲线，怎么才能沿着曲线外围方向挤压出面片呢？
  当时首先想到的是使用曲面的挤压命令，然而挤压命令的朝向是固定方向的，无法控制沿着曲线表面的法线方向扩张。
  后来搞了好久都没有搞出来，只好用放样（loft）的来做面片了。

  只需要再将轮廓曲线放大一下就可以有两条曲线通过放样生成面片。
  然而如何生成扩大的曲线也难倒我了。

  我最初的想法是将模型沿着法线方向扩大，生成新的轮廓，然后再缩小回去。
  这样就有了一一对应的轮廓曲线。

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import maya.api.OpenMaya as om
def inflateMesh(mesh,scale=1):

    sel_list = om.MSelectionList()
    sel_list.add(str(mesh))

    DagPath,Obj = sel_list.getComponent(0)

    Mesh = om.MFnMesh(DagPath)
    MeshPoints = Mesh.getPoints(om.MSpace.kWorld)
    newMeshPoints = om.MFloatPointArray()

    for i in range(len(MeshPoints)):
        MeshPointNormal = Mesh.getVertexNormal(i , om.MSpace.kWorld)

        x = MeshPoints[i].x + MeshPointNormal.x * scale
        y = MeshPoints[i].y + MeshPointNormal.y * scale
        z = MeshPoints[i].z + MeshPointNormal.z * scale
        newMeshPoint = om.MFloatPoint(x,y,z)

        newMeshPoints.append(newMeshPoint)

    Mesh.setPoints(newMeshPoints, om.MSpace.kWorld)

  上面的代码就可以实现模型沿着法线放大，但是经过我调试之后我发现不对。
  模型放到之后的轮廓数量可能和之前是不一样的，导致生成的曲线根本就对不上。

  后来想到应该让曲线沿着法线方向扩大就好了。
  于是我通过法线上的 CV 点获取到 CV 点到曲线上的 法线值
  通过这个法线值可以利用扩大模型的方法来扩大曲线。
  然而我发现这样还是不对，CV获取到的法线运动有时候并不是我所预期的。

  后来我仔细想了一下，法线可以通过 CV 点获取模型上的法线值
  这样扩大出来的效果应该是我所预期的法线了。

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import maya.api.OpenMaya as om
def inflateCurveOnMesh(crv,mesh,scale=1):

    newCrv = pm.duplicate(crv)[0]

    sel_list = om.MSelectionList()
    sel_list.add(str(crv))
    sel_list.add(str(mesh))
    sel_list.add(str(newCrv))

    DagPath,_ = sel_list.getComponent(0)

    Curve = om.MFnNurbsCurve(DagPath)
    CurveCVs = Curve.cvPositions(om.MSpace.kWorld)
    newCurveCVs = om.MPointArray()

    DagPath,_ = sel_list.getComponent(1)
    Mesh = om.MFnMesh(DagPath)
    DagPath,_ = sel_list.getComponent(2)
    newCurve = om.MFnNurbsCurve(DagPath)

    for i in range(len(CurveCVs)):
        cv = CurveCVs[i]

        normal,_ = Mesh.getClosestNormal(cv)
        
        x = cv.x + normal.x * scale
        y = cv.y + normal.y * scale
        z = cv.z + normal.z * scale
        newCurveCV = om.MPoint(x,y,z)
    
        newCurveCVs.append(newCurveCV)

    newCurve.setCVPositions(newCurveCVs)
    return newCrv

  输入轮廓法线和模型就可以通过API生成一条扩大的曲线。

曲线放样

  下面就需要调整曲面转换成poly的参数，确保生成面数少而简洁的模型效果。

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  代码转换如下

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pm.nurbsToPolygonsPref(polyType = 1)
pm.nurbsToPolygonsPref(format   = 2)
pm.nurbsToPolygonsPref(uType    = 3)
pm.nurbsToPolygonsPref(uNumber  = 1)
pm.nurbsToPolygonsPref(vType    = 3)
pm.nurbsToPolygonsPref(vNumber  = 1)

  当时也是完全不知道有 nurbsToPolygonsPref 的命令
  因此我测试的时候完全没有发现这里设置参数的问题，结果上了制作的电脑之后，发现转换的模型效果不对。
  于是我才去研究 loft 窗口下的 polygon 转换是怎么实现的。

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// loft 窗口打开代码回显
LoftOptions;
loftToolScript 3;

whatIs LoftOptions;
// Result: Run Time Command // 
runTimeCommand -q -c LoftOptions;
// Result: loftToolScript 3 // 

whatIs loftToolScript;
// Result: Mel procedure found in: C:/Program Files/Autodesk/Maya2018/scripts/others/loftToolScript.mel //

  runTimeCommand 可以查到命令真实执行的代码是什么，其实就是第二行回显的代码
  下面可以去找 loftToolScript.mel 查看模型的代码是怎么实现的。

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whatIs scriptToolScript;
// Result: Mel procedure found in: C:/Program Files/Autodesk/Maya2018/scripts/others/scriptToolScript.mel // 
whatIs performLoft;
// Result: Mel procedure found in: C:/Program Files/Autodesk/Maya2018/scripts/others/performLoft.mel //

  我发现 scriptToolScript 是执行了传进去的字符串，因此 performLoft 的代码才是重点。

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  由此我们可以逐渐找到生成 loft 选项框窗口的代码 loftOptions。

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  保持代码追踪最后会发现点击 polygon 窗口的时候回调用到 nurbsToPolyAddOptions 生成 NURBS 转 poly 的选项

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whatIs nurbsToPolyAddOptions;
// Result: Mel procedure found in: C:/Program Files/Autodesk/Maya2018/scripts/others/nurbsToPolyAddOptions.mel // 
whatIs nurbsToPolygonsPref;
// Result: Command //

  在里面的代码中我又找到了 nurbsToPolygonsPref 的命令
  这个命令就是 Mel 内置用来设置 NURBS转Polygon 的参数命令了
  于是我就可以通过开头的代码来实现转换参数的调整。

代码总结

  基本上上述的部分就是这个轮廓挤出的难点所在。
  代码可以参照 https://github.com/FXTD-ODYSSEY/MayaScript/blob/430e9194da85d884d0304b141706bae44460dd8a/model/outline/test_outline.py
  另外我也写了个带GUI调整的代码 https://github.com/FXTD-ODYSSEY/MayaScript/blob/430e9194da85d884d0304b141706bae44460dd8a/model/outline/outlineExtrude.py

  这个东西我测试了几天，结果制作那边其实压根就不需要自动生成的轮廓(:з」∠)
  他们需要解决的只是挤出不会产生多余边的问题而已。
  我发现这个问题只要 Max 里面改成 mesh 操作就是好的了。
  如果是在 poly 下操作挤出再合并点，顶点都无法像Maya一样合并到一起。

  于是我咨询了认识的 3ds Max 大佬，大佬给我做了张图说明了这个问题

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