Q100517：通过叶级（实例 ID）实例化提高场景图烹饪性能

Jesus

更新: 2026年05月12日 22:45

创建: 2019年07月02日 16:20

概括

在任何包含重复几何体的场景中，实例化都能有效降低内存占用并提升场景图的计算性能。通常，当多个副本的几何体完全相同，且仅需进行变换时，实例化效果最佳。本文介绍了一种使用实例 ID 属性的实例化方法，称为叶级实例化，并举例说明如何使用该方法将几何体实例化为点云中的点。

有关其他可用实例化方法的概述，请阅读Katana开发人员指南中的以下部分：实例化。

请参考 Katana 项目文件“ PointcloudInstancingAndMaterialAssign_Arnold.katana ”，其中包含一个示例项目，用以说明以下关于点云实例化的部分。

叶级实例化

以下部分简要概述了叶级实例化。如需更深入地了解实例化，请参阅RenderMan 文档：RenderMan 26 文档 - Katana中的实例化，其中演示了如何设置所有三种实例化方法，作为实例化的入门介绍。

在叶级实例化中，预先存在的重复几何体可以被实例化，这意味着场景中已多次存在的几何体只需加载一次，之后任何重复出现的几何体都将引用内存中的同一组几何体数据。对于现有的Katana项目，如果其中包含可从实例化中受益的重复几何体，只需在场景图中的重复几何体位置添加instance.ID属性即可轻松修改。然而，缺点是只有没有子元素的几何体位置才能被实例化。

为了实现这一点，所有相同的位置都应具有匹配的instance.ID属性。渲染器会选择一个位置作为实例源，然后将所有其他位置视为该位置的实例。

注意：了解如何选择几何体作为实例源至关重要，这决定了场景图中所有位置是否都需要包含几何体，还是只有最高位置需要包含几何体。请参阅渲染器文档以了解如何选择实例源。

叶级实例化到点云

使用实例 ID 将实例化到点云需要使用 OpScript 将实例源复制到点云的每个点。更简单的解决方案是使用分层实例化，无需 OpScript（参见Q100508：使用分层（实例源）实例化提高场景图计算性能）。然而，无论采用哪种实例化方法，使用 OpScript 的好处在于，各个实例的位置在查看器中可见，并且可以为每个实例单独分配材质。潜在的缺点是场景图会略显臃肿，尤其是在存在数千个实例的情况下。

OpScript 会生成一个实例位置，并复制点云中每个点的instance.ID属性。OpScript 生成位置后，渲染器会选择一个位置作为几何源，然后将所有其他位置视为该位置的实例。以下步骤实现了点云的叶级实例化。

1. 使用 Alembic_In 导入点云和实例源。然后将点云位置上的instance.ID属性设置为任意字符串值。在本例中， instance.ID设置为bob 。

2. 创建一个 OpScript 节点，并将其location参数设置为场景图中将生成实例的位置，例如： /root/world/geo/derivedassets

3. 在 OpScript 节点中，创建一个user.instanceSourceLocation参数，并将其设置为实例源在场景图中的位置。然后创建一个user.pointCloudLocation参数，并将其设置为点云在场景图中的位置。有关创建用户参数的步骤，请参阅Katana 用户指南：添加用户参数。请注意，在叶级实例化中，实例源位置不能包含子节点，否则实例化将无法正常工作。

4. 然后将以下代码复制到 OpScript 节点的脚本参数中，为点云中的每个点生成实例位置。

 -- Read op arguments
 local instanceSourceLocation = Interface.GetOpArg( "user.instanceSourceLocation" ):getValue()
 local pointCloudLocation = Interface.GetOpArg( "user.pointCloudLocation" ):getValue()

 if Interface.AtRoot() then
   -- Read the point cloud
   local points = Interface.GetAttr( "geometry.point.P" , pointCloudLocation):getNearestSample(Interface.GetCurrentTime())

   -- Read the instanceID
   local instanceID = Interface.GetAttr( "instance.ID" , pointCloudLocation):getNearestSample(Interface.GetCurrentTime())

   -- Loop over points
   local x, y, z
   local gb = GroupBuilder()
   for i= 0 , #points/ 3 - 1 do
       x = points[ 3 *i+ 1 ]
       y = points[ 3 *i+ 2 ]
       z = points[ 3 *i+ 3 ]

       -- Build op arguments for the child location
       gb:update(Interface.GetOpArg())
       gb:set( "childAttrs" , Interface.GetAttr( "" , instanceSourceLocation))
       gb:set( "childAttrs.geometry.instanceSource" , StringAttribute(instanceSourceLocation))
       gb:set( "childAttrs.xform.interactive.translate" , DoubleAttribute({x, y, z}))
       gb:set( "childAttrs.instance.ID" , StringAttribute(instanceID))

       -- Create the child
       Interface.CreateChild(
           string . format ( "child%04d" , i),
           Interface.GetOpType(),
           gb:build())
   end
 else
   local childAttrs = Interface.GetOpArg( "childAttrs" )
   for i= 0 , childAttrs:getNumberOfChildren() -1 do
       Interface.SetAttr(childAttrs:getChildName(i), childAttrs:getChildByIndex(i))
   end
 end