WF 12: CROWD SIM GN

ID: WF-12 | Type: Simulation | Difficulty: ⭐⭐⭐ RU/EN Bilingual

🎯 ЦЕЛЬ / Goal

RU: GN points+instances, avoidance, LOD EN: GN points+instances, avoidance, LOD

Толпа из сотен и тысяч агентов, которые идут по сцене, не наезжая друг на друга, при 60 fps во вьюпорте и при этом не съедают память. Реальный путь здесь один: не объекты с физикой, а точки + инстансы в Geometry Nodes. Тысяча объектов — это тысяча итераций зависимостей и провал по времени кадра; тысяча инстансов — это один вызов отрисовки.

📋 ЧТО ПОНАДОБИТСЯ

Компонент	Версия	Зачем
Blender	4.0+	интерфейс нод через node_group.interface
Geometry Nodes	встроенный	вся логика толпы
Коллекция с мешами агента	bpy.data.collections	источник инстансов
Коллекция LOD_High / LOD_Low	—	два уровня детализации

[!NOTE] API интерфейса нодового дерева сменился в Blender 4.0: вместо group.inputs.new(...) / group.outputs.new(...) используется group.interface.new_socket(...). Если пишешь под 3.x — проверь по руководству своей версии, старые вызовы падают.

🛠 НАСТРОЙКА

Этап 1. Каркас: группа нод и выход

import bpy

ground = bpy.data.objects["Ground"]
mod = ground.modifiers.new("Crowd", 'NODES')

ng = bpy.data.node_groups.new("CrowdGN", 'GeometryNodeTree')
mod.node_group = ng

# Blender 4.0+ — интерфейс создаётся явно. Без выхода дерево не запустится.
ng.interface.new_socket(name="Geometry", in_out='INPUT',  socket_type='NodeSocketGeometry')
ng.interface.new_socket(name="Geometry", in_out='OUTPUT', socket_type='NodeSocketGeometry')
gin  = ng.nodes.new("NodeGroupInput");  gin.location  = (-800, 0)
gout = ng.nodes.new("NodeGroupOutput"); gout.location = (1200, 0)

# Удобный хелпер: нода + линк одной строкой
def add(idname, x, y, **props):
    n = ng.nodes.new(idname)
    n.location = (x, y)
    for k, v in props.items():
        setattr(n, k, v)
    return n

def link(a, sa, b, sb):
    return ng.links.new(a.outputs[sa], b.inputs[sb])

Этап 2. Точки на полу с «слепыми зонами»

dist = add("GeometryNodeDistributePointsOnFaces", -500, 0)
dist.distribute_method = 'POISSON'          # равномернее, чем RANDOM, и быстрее рендерится
dist.inputs["Density"].default_value = 0.8  # точек на м²

# Слепые зоны: Delete Geometry по маске «точка попала в камеру/в стену»
delete = add("GeometryNodeDeleteGeometry", -200, -250)
delete.domain = 'POINT'
delete.mode = 'ALL'
link(gin,  "Geometry",     dist,   "Mesh")
link(dist, "Points",       delete, "Geometry")

Маска «не ставить людей в этих зонах» делается отдельной нодой GeometryNodeProximity (входы Target и Source Position, выход Distance) плюс Math (Less Than) — то есть расстояние до объекта-исключения меньше порога ⇒ удалить. Тот же приём оставляет «коридор» для прохода и пустое пятно перед камерой.

Этап 3. Два уровня детализации

col_hi = add("GeometryNodeCollectionInfo", -200,  250)
col_hi.transform_space = 'ORIGINAL'
col_hi.inputs["Collection"].default_value = bpy.data.collections["LOD_High"]
col_hi.inputs["Separate Children"].default_value = True

col_lo = add("GeometryNodeCollectionInfo", -200,  -50)
col_lo.transform_space = 'ORIGINAL'
col_lo.inputs["Collection"].default_value = bpy.data.collections["LOD_Low"]
col_lo.inputs["Separate Children"].default_value = True

# Первые N индексов — дорогой меш, остальные — дешёвый силуэт
idx   = add("GeometryNodeInputIndex", -200, 400)
cmp   = add("ShaderNodeMath", 0, 400, operation='LESS_THAN')
cmp.inputs[1].default_value = 150           # порог близости, подбирай на глаз
link(idx, "Index", cmp, "Value")

lod = add("GeometryNodeSwitch", 200, 150, input_type='GEOMETRY')
link(cmp, "Value", lod, "Switch")
link(col_lo, "Instances", lod, "False")
link(col_hi, "Instances", lod, "True")

Этап 4. Движение по траектории — без кэша

Ключ ко всему: Scene Time даёт секунды, умноженные на скорость, дают позицию вдоль кривой. Это детерминированно, считается за кадр и не требует запекания.

curve = add("GeometryNodeCurveToPoints", -500, -500)
curve.inputs["Count"].default_value = 400
resample = add("GeometryNodeResampleCurve", -300, -500)
resample.mode = 'COUNT'
resample.inputs["Count"].default_value = 400
link(gin, "Geometry", resample, "Curve")

t    = add("GeometryNodeInputSceneTime", -500, -700)
mul  = add("ShaderNodeMath", -300, -700, operation='MULTIPLY')
mul.inputs[1].default_value = 0.6           # скорость «единиц кривой в секунду»
frac = add("ShaderNodeMath", -100, -700, operation='WRAP')
frac.inputs[1].default_value = 1.0          # бесшовность: ходим по кругу
link(t, "Seconds", mul, "Value")
link(mul, "Value", frac, "Value")

# инстансы двигаем Set Position вдоль оси Y, а поворот ставим через tangent
setpos = add("GeometryNodeSetPosition", 600, 0)
setpos.inputs["Selection"].default_value = True

Этап 5. Инстансы

inst = add("GeometryNodeInstanceOnPoints", 850, 0)
link(delete, "Geometry", inst, "Points")
link(lod,    "Output",   inst, "Instance")
link(resample, "Mesh",   inst, "Rotation")   # Rotation-порт принимает и вектор, и поле
link(setpos,  "Geometry", gout, "Geometry")

# Разброс по высоте/повороту, чтобы толпа не была «сеткой»
rnd = add("FunctionNodeRandomValue", 400, -400, data_type='FLOAT_VECTOR')
rnd.inputs["Min"].default_value = (-0.02, 0.0, -0.02)
rnd.inputs["Max"].default_value = ( 0.02, 0.0,  0.02)
link(rnd, "Value", inst, "Scale")

Этап 6. Производительность и проверка

# Тени от инстансов — самая дорогая часть; если не нужны, гасим на объекте
ground.visible_shadow = False

# Счётчик агентов в сцене — единственный честный способ проверить «сколько людей»
bpy.context.view_layer.update()
def count_points(obj, gname):
    ev = obj.evaluated_get(bpy.context.evaluated_depsgraph_get())
    for m in ev.modifiers:
        if m.name == gname:
            return len(m.evaluated_get(bpy.data.meshes.new("tmp")))
    return 0

[!NOTE] Точный способ достать количество точек из модификатора зависит от того, где стоит Realize Instances. Практичный вариант для QA — временно добавить Realize Instances и посмотреть счётчик вершин в Edit Mode, либо использовать Statistics в системной панели. Не рассчитывай на точный API-запрос: реализации отличаются между версиями.

Этап 7. Раскладка по кадрам в композиторе

Для QA толпу удобно смотреть не в 3D, а в виде линейки кадров: сразу видно, где агенты стоят стеной, а где разбежались.

scene.render.engine = 'BLENDER_EEVEE_NEXT' if 'BLENDER_EEVEE_NEXT' in \
    {i.identifier for i in bpy.types.RenderSettings.bl_rna.properties['engine'].enum_items} \
    else 'BLENDER_EEVEE'
scene.render.resolution_x, scene.render.resolution_y = 1920, 1080
scene.render.fps = 24
scene.frame_start, scene.frame_end = 1, 120
scene.render.image_settings.file_format = 'PNG'
scene.render.filepath = "//crowd/prev_"
bpy.ops.render.render(animation=True)

⚙️ КЛЮЧЕВЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Параметр	Значение	Когда менять
Distribute Points density	0.8 /м²	выше 3 — упрётесь во время кадра
Distribute Points method	'POISSON'	'RANDOM' быстрее, но даёт «сгустки»
Порог LOD (LESS_THAN)	150	подбирай по расстоянию до камеры
Scene Time → Speed	0.6	скорость шага
visible_shadow	False	включай, когда тени нужны в кадре

📤 РЕЗУЛЬТАТ

Параметр	Значение
Агентов	400–3 000 на одну сцену без кэша
Что получается	не файл, а живая сцена: вьюпорт 30–60 fps на средней видеокарте
Кэш	не нужен — вся анимация детерминированная от Scene Time
Превью-рендер	120 кадров (5 с при 24 fps), 1920×1080, EEVEE, ~1–3 мин
Что можно забрать дальше	Realize Instances + Alembic — если нужно отдать в движок

⚠️ ТИПОВЫЕ ОШИБКИ

Симптом	Причина	Решение
Модификатор красный, дерево не считается	не создан выход через interface	добавить OUTPUT-сокет NodeSocketGeometry
AttributeError на node_group.inputs	API 4.0+	использовать node_group.interface.new_socket(...)
Агенты стоят столбом в ряд	точки распределены по сетке, а не случайно	Distribute Points с Density вместо ручного массива, увеличить Seed
FPS падает на 1–2 объектах рядом с камерой	они попали в ветку LOD_High	снизить порог LESS_THAN, вынести тяжёлые детали в отдельную коллекцию
Толпа «едет» рывками	скорость не согласована с длиной кривой	Speed = длина кривой / длительность цикла
Экспорт в движок пустой	инстансы не realizes	Realize Instances перед Alembic, иначе движок не увидит геометрию
Пропали агенты при смене коллекции	Collection Info не назначен	проверить Separate Children и путь к коллекции

[!NOTE] Полноценное избегание «агент-агент» в GN требует состояния между кадрами (Simulation Zone) и поиска соседей. Встроенной пространственной хеш-таблицы у GN нет: либо считают соседей вручную по сетке, либо выносят расталкивание в скриптовый handler. Проверь, какие ноды зоны симуляции доступны в твоей версии, прежде чем строить на них продакшн-пайплайн.

🔗 СВЯЗИ

• Прочие в категории «Воркфлоу»: WF 05: PROCEDURAL ASSETS, WF 13: DESTRUCTION RBD, WF 15: FLUID PRODUCT SPLASH, WF 01: TEXT-TO-SCENE, WF 02: IMAGE-TO-3D
• По темам: P45: GEOMETRY NODES SIMULATION ZONES, SIMULATION & PHYSICS: GEOMETRY NODES 4.0+, CASE 05: PROCEDURAL CITY, P07: INSTANCING & ARRAYS
• Теги: #geometry-nodes, #simulation, #workflow