Houdini — 3D редактор для математиков и программистов

TL;DR Houdini — это не «ещё один 3D‑пакет», а полноценная визуальная IDE, где вы создаете процедурную граф‑программу выполняющую и визуализирующую что угодно, а не "таскаете вертексы мышкой". Houdini - это не n8n-подобный NowСode-тул, а мощный низкоуровневый инструмент.
Я расскажу о самом софте и его особой парадигме, почему этим пакетом могут заинтересоваться не только 3D/FX‑артисты, но и инженеры, математики, дата‑сайентист, и много кто еще из технических кругов. О специалистах по компьютерной графике я тоже не забуду, хотя им текст будет менее полезен.

1. Почему слово «3D-редактор» здесь не работает

Обычные 3D‑приложения (3D Max, Blender) предлагают инструмент вроде скульптурной палочки: "хватаешь" мышкой модель, оттягиваешь полигоны, крутишь вид и всё. Houdini же ближе к компилятору:

каждое действие превращается в узел;
узлы складываются в ориентированный ациклический граф;
граф выполняется при любом изменении параметров узлов.

То есть сцена — не набор объектов, а воспроизводимый алгоритм. Двигаешь слайдер «Seed» — и получили ту же симуляцию дыма, только с новым шумом.

2. Процедуризм на примере 3D-стула

Представьте, что нужно «слепить» деревянный стул. (описано примерно)

Классический путь

1. Начать с куба.2. Вручную нарезать сетку и заэкструдить ножки.3. Скейлить и вертеть сиденье... 57. Копировать спинку.…

Houdini-путь

1. Создать Box SOP → задать размеры сиденья через Scale.

2. Copy to Points SOP → четыре копии коробки для ножек, размещенные по углам

...

5. Transform SOP — поднять сиденье выше ножек на 75 см..

6. Sweep SOP — сгенерировать из кривой спинку.

8. Запаковать граф в ассет и вытащить в GUI три параметра: высота ножек, ширина сиденья, угол наклона спинки.

Пример простейшего графа, который ресемплит кривую Безье и и на полученных от ресемплера точках размещает выровненные окружности

Получается, вы не «лепите» стул, а пишете маленькую программу‑генератор. Хотите табурет? Ставите высоту спинки в 0 — и готово. Один recipe — сотня вариантов.

На низком уровне Houdini оперирует последовательностью:

Points → Vertices → Primitives (Faces) → Objects → Scene

Любой узел может читать, фильтровать или генерировать дополнительные данные на любом этапе и на любой из вышеуказанных типов объекта и передавать их по графу дальше. Поэтому плагинов «чтобы добраться до вершин» не требуется — доступ открыт из коробки. Для этого софта в принципе не нужны ни какие плагины, любую фичу можно собрать и ручками (или LLM'кой, MCP тоже имеется). Те немногие плагины что есть по большей части являются внешними коммерческими рендер движками.

Пример для исследователей
В Jupyter‑ноутбуке кривую Лисажу строят так:

import numpy as np, matplotlib.pyplot as plt
n = 2000
t = np.linspace(0, 6*np.pi, n)
x, y, z = np.sin(t), np.cos(t), t/np.pi
ax = plt.axes(projection="3d"); ax.plot3D(x, y, z)

В Houdini то же достигается без единой строчки кода: три узла Attribute Create задают @P.x, @P.y, @P.z как функции от номера точки, Add SOP соединяет точки в кривую, а Polywire SOP превращает её в трубку. Меняете формулу прямо в полях узлов — и геометрия перестраивается мгновенно. Дальше можете сделать ее источником частиц, или магнитного поля на них влияющего.

Для 3D-шников да и не и только это дает такой плюс как non-breakable-changes, чтобы внести правку, не надо CTRL-Z'ить на 30 шагов назад и переделывать все нуля начиная от момента косяка, просто дернул ползунки, потыкал чекбоксы в ноде графа, вся остальная часть перестроится под изменения автоматом. Фрилансерам, кто часто правки вносит такой подход должен зайти.

3. Чем пишут эти «рецепты»

Собственно сам граф, Houdini‑сети бывают разных доменов: SOP (геометрия), DOP (динамика), VOP (шейдеры и вычисления), LOP (USD/Solaris, работа со светом. Lookdev в графике называют еще), CHOP (анимация), TOP/PDG (оркестратор задач). Их можно рисовать сверху‑вниз или слева‑направо, вкладывать один граф в другой, свободно параметризовать выражениями и ссылками, сгруппировать, зациклить, ветвить.
VEX — SIMD‑язык, напоминающий C с векторными типами. На нём создают шейдеры, деформеры и обработчики атрибутов. Визуальный граф при необходимости компилируется в VEX, поэтому работает почти со скоростью чистого C.

Пример линейно-алебраической функции в VEX
basis rotate(basis b; vector axis; float amount) { 
    matrix m = 1; 
    rotate(m, amount, axis); 
    basis result = b; 
    result.i *= m; 
    result.j *= m; 
    result.k *= m; 
    return result; 
} 
void rotate(basis b; vector axis; float amount) { 
    b = rotate(b, axis, amount); 
}

Python SOP/Module — полноценный CPython 3.x внутри Houdini. Подходит в том числе для ML‑или ETL‑пайплайнов: загрузили pandas, прожевали CSV, отдали облако точек дальше по графу, который ворочает с ними что угодно, хоть в статике хоть в динамике. В CGI традиционно использовался для пайплайнинга (CI/СD), но с приходом диффузионок, стал юзаться поинтереснее.
HDK (C++) — API для тех, кому нужен прямой доступ к микрокоду. 99 % задач решаются выше, но приятно, что «дырка в ядре» на самый крайняк всё-таки есть.

Все это вкладывается друг в друга произвольно и на любую глубину. Если не удобно задавать логику в графе, слишком много лапши, то можно пересобрать ее кодом на VEX и также связать с остальным графом.

⚡️ Любопытный факт: большинство нативных симуляторов, солверов на местных наречиях, таких как Pyro или Vellum сами написаны поверх VEX, а не «вшиты» в C++. Так что если не устраивает работа движка симуляции, можете влезть и в его логику, часто даже в виде графа.

4. Кстати, о симуляциях

Внутри Houdini из коробки есть солвер почти для любой физики: Pyro (дым, огонь), FLIP (жидкости и всплески), Vellum (ткани, волосы, мягкие тела), RBD Bullet (твёрдые тела и разрушения), FEM (пластика и резина), Grains (песок, снег), Crowd (многотысячные агенты) и это не все. Всё можно комбинировать и управлять одним графом, параметры, финальные и промежуточные значения из одной симуляции без проблем могут быть использованы в следующей. В целом можно основываясь на симуляции физики процесса, сэмулировать уже химический процесс, а потом еще и прогнать полученное вещество через физически-корректные оптические модели (срендерить).

Для 3D-артистов это прикольно тем, что тебе не надо дружить между собой кучу плагинов, заставляя чтобы пролетающие через дым куски бетона, реалистично этот дым развеивали, мучительно заставляя геометрию прогнанную через один плагин дрыгать дымы и партиклы совсем из другого плагина. В Houdini таких траблов нет - все вяжется между собой из коробки и с полной свободой.

5. Кому это может пригодиться

Научная визуализация

Комплексные поверхности, поля напряжений, топология потоков — всё строится теми же узлами, что сыпят снежок в рекламе CocaCola.

ML / Data Science

PDG‑цепочки (Procedural Dependency Graph — DAG‑оркестратор задач, встроенный прямо в Houdini) как оркестратор вычислений, прямое чтение USD и Alembic, визуализация облаков точек из LiDAR. Проведение симуляций и генерация физически-корректных синтетических данных для обучения, особенно в компьютерном зрении может пригодится. Вплоть до построения сети RL Gym'ов для роботов.

Гейм‑тех‑артист

Houdini Engine для Unreal/Unity: процедурные уровни, генерация ассетов, LOD‑ы. Дизайнер получает ассет с ползунками прям в интерфейсе движка, вместо, «сделай руками ещё два моста».

Корпоративным разработчикам

Тут явно напрашиваются т.н. цифровые двойники. По-сут, то же самое что и в пунктом выше, просто приправленная реальными данными. Визуализированные симуляции и модели для бизнес- и технологических процессов. Дается веб морда с Unity, которая фоном дергает Houdini, который считает поведение толпы в магазе в час пик, или то как будет измельчаться уголь в дробилке, если поменять тип зубьев. Вплоть до физически-корректных симуляций износа оборудования с учетом вязкости разных смазок, регулируемой ползунком из GUI и выплевывающему данные для дальнейшего репорта по ним в юпитер ноутбуке. И это не так уж прям сложно реализуется если реально сечешь физику и матан процесса.

VFX‑артист и 3D-артист

Взрывы, флюиды, разрушения. Pyro + Karma XPU рендерят тестовый огненный шар за минуты. Собственно если видите в фильме обилие цифровой пиротехники и затоплений Лос-Анджелесов, скорее всего это сделано именно тут. На самом деле для 3Dшника в пакете есть практически все инструменты для полного покрытия пайплайна небольшой студии одной прогой, можно и моделить и анимировать и красить и взрывать и свет выставлять, и мульти-пассно рендерить. Даже композить можно. При этом какой-то бешенный уровень связанности и параметризуемости всего этого.

6. Houdini как IDE

HDA = класс. Внутри хранится граф, снаружи — чистый интерфейс. Их можно экспортить и кидать коллегам как один файл .hda — можете версионировать через Git, перетащите в сцену, и инструмент готов. Очевидно, что такой подход породил целые сторы этого добра, как бесплатные так и не очень.
Refactoring‑friendly. Любую общую часть выносим в сабнет, подключаем ссылкой, пакуем, таскаем между проектами.
PDG = оркестратор. Запускает симуляции пачками, читает их статус, пушит в кластер через HQueue или Deadline.
Git‑diff‑able. .hiplc — текстовый JSON‑подобный формат; сравнивать версии удобно.
Имеет нативную интеграция с Python - модуль hou позволяет из Python создавать и связывать узлы, менять параметры, строить GUI‑панели, а headless‑интерпретатор hython легко запускается в CI.
«Pipelinable» из коробки: нативно читает и пишет USD, Alembic, OpenVDB, EXR, CSV. Можно вызывать любое API или CLI — от Stable Diffusion для автоматической генерации текстуры до PyTorch‑скрипта, выводящего attention‑карты BERT, — и тут же подхватывают результат обратно в граф.
Документация - до сих пор считаю ее как за эталон качественной доки к техническому софту. Это не просто PDF или кучка срендеренного маркдауна где-то в вебе, это Python веб-сервер, подымаемый локально вместе с самим софтом. C детальным и подробным содержимым, визуальными и часто даже интерактивными примерами, с удобными импортерами куска из доки в проект по одной кнопке. Прям мякотка.
Довольно стабильная и надежная софтина, а если сравнивать с остальным графическим софтом - так вообще. Ну это мое ИМХО.

7. Минусы

Кривая обучения крутая: без основ геометрии и программирования легко потеряться. 3Dшникам часто сюда перекатится даже сложнее чем программисту.
Коммерческая лицензия FX/Server стоит заметно дороже конкурентов. Но это проблема крупных 3D студий, есть и халявный нон-комершл, и версии с зеленых сайтов, куда-уж без этого.
Вьюпорт и солверы требуют мощную GPU и много ОЗУ. Хотя в CG используют много методов оптимизации. Всякие запекания, кеши, промежуточные сейвы - это все есть в коробке.
Без дисциплины узловые сети быстро превращаются в «макароны», которые трудно поддерживать. Тут как в обычном текстовом коде, будьте аккуратны, группируйте, документируйте, делайте навигацию, удобные интерфейсы и "чистые" API.
Character‑моделирование анимация (KineFX) всё ещё уступает Maya / Z-Brush по удобству. Хотя тут на вкус и цвет.

8. Итог

Houdini показывает, как выглядит «Infrastructure‑as‑Code», только в мире геометрии: меняешь параметр — пересобирается весь артефакт. Поэтому инструмент одинаково могут оценить и те, кто рисует взрывы, и те, кто обучает нейросеть восстанавливать 3D‑сцены или водить автомобиль.

У SideFX есть Apprentice (бесплатная некоммерческая лицензия). Пару вечеров на туториалы — и вы уже пишете свой первый «ShitPhotoGen-as a Service».

9. Ссылки

Если тема заинтересовала, то инфы в интернете полно, тут я просто приведу пару ссылок, которые лично бы рекомендовал.

Станислав Демченко (Houdini по-русски) - в основном рассказывает об основах, часто в стиле для моушн-дизайнеров, но иногда есть и по симуляции динамики и по научным визуализациям (https://www.youtube.com/@hipnc/)

Например есть по визуализации процессов в магнетроне:(https://www.youtube.com/live/T7HAKpaJglc)

Rohan Dalvi - у него в основном про процедурное моделирование, но есть и динамика, тут главное уловить, что в деле гудинщика главное понять как создаются эти процедурные графы и какие возможности есть, а эти знания перетекают из одного направление в другое, как два пальца. Так как единое API и парадигма распространяется на весь пакет.
(https://www.rohandalvi.net/)
Entagma - В основном RnD симуляции, может быть интересно как VFX-артисту так и ресерчерам, последним возможно даже в больше мере.
(https://entagma.com/)
SideFX Software - Собственно офф. сайт, там есть удобный каталог туториалов с фильтрами по теме.
(https://www.sidefx.com/tutorials/)