4.2 城市与建筑生成

4.2 城市与建筑生成

本节摘要：程序化城市生成 = 地块划分 + 规则填充 + 变体控制。核心方法论与地形一脉相承：掩码定"哪里"、规则定"什么"、散布定"怎么摆"。本节从最小实验（一块地切分并填充建筑）走到街网生长策略，并讨论风格控制与真实城市数据两条路线的取舍。

最小实验：一块地长出楼

1. 画一块矩形地块（或从高度场的平缓掩码导出边界——城市天然长在地貌约束上）；
2. 接 Enumerate/ 或 Wrangle 打标签：这里用最直接的递归切分思路——Houdini 有现成的 Lots 类思路，也可用 Transform Pie/ For-Each 循环手工二分地块（每轮按随机比例切一刀，直到地块小于阈值）。用 For-Each with Feedback + 一个判断即可实现：

// 在循环体内对地块做一次随机二分（示意逻辑）
// 面积小于阈值则跳过，否则切一刀并把两半回填循环
float area = primintrinsic(0, 'measuredarea', @primnum);
if (area > chf('min_lot')) {
    int dir = rand(@primnum + detail(-1, 'iteration')) > 0.5;
    // ...按方向调用 clip 面或返回切线（实现细节随版本而异）
}
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3. 每个小地块上收缩边界（向内偏移出红线距离），中心即建筑足迹；
4. 足迹 Extrude 拉高——高度不是常数，而是属性：

// 离市中心越近越高 + 随机起伏：城市天际线的最小模型
float d = length(v@P - chv('center'));
@height = fit(d, 20, 400, 80, 8) * (0.6 + 0.8 * rand(@primnum));
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十几栋楼出来后你会立刻看到"市中心高、周边矮"的天际线雏形——天际线不是逐栋设计的，是距离场的输出。

图 4.2-1 城市生成的分层规则栈

街网生长：两种策略

地块切分之前得先有街。常见两派：

生长法与 3.4 的 L-System 一脉相承——道路网就是一棵改写规则驱动的树：每步延伸时按方向偏好（沿等高线、朝水源、避陡坡）分叉或转向。4.1 的 flow、slope 掩码在这里直接当成本函数用：地貌数据第二次上岗。

风格与真实数据

变体控制的三档投入：

• 纯规则：样式表（建筑高度带、材质调色板、屋顶类型）+ 种子。零数据成本，风格统一但"哪都像"；
• 规则+参考图：密度图、天际线轮廓图作为约束场喂给规则——保持艺术方向的控制权；
• 真实数据接入：路网与建筑轮廓从开放地理数据导入（用 2.3 的 Python 读入），程序化只负责"补全细节"（立面、楼层、损毁）。电影与 AAA 项目里这是常态——真实布局给可信度，程序化给规模。

⚠️ 常见坑：追求"每栋楼都程序化生成"的全自动执念。城市可信度来自宏观秩序（街区、天际线、路网逻辑），微观多样性可以靠有限的建筑变体+散布解决。规则层级越高的部分越值得程序化。

💡 关键直觉：城市不是"很多建筑"，是"被交通与经济规律切分过的空间"。先模拟切分，再填充建筑——顺序反了就是楼堆。

本节要点回顾

• 方法四步：掩码选址 → 街网 → 地块切分 → 足迹填充；
• 天际线=距离场的输出，不要逐栋调高度；
• 街网两派：网格法（秩序）与生长法（有机，本质是 L-System 思想）；
• 变体三档投入：纯规则、规则+参考、真实数据；
• 程序化做宏观秩序，变体库给微观多样性。

环境长好了。第 5 章让这座山谷"动起来"：约束与解算器。

延伸：地块划分的三步流水线

程序化城市的骨架是地块（Parcel）划分，标准流水线三步走：主干道（样条+噪声扰动）切出街区，偏移（Shrink）得到建筑红线，OBB/递归切分填满地块：

[地块流水线]
1. 道网: 曲线网络(自由绘制 or L-system 街区母版) ->Curvenet
2. 街区: Curvenet 提取面 -> Fuse -> Facet -> 面积过滤(去碎片)
3. 地块: Sort by area -> For-Each: 递归对半切(Orientation 沿长轴)
   直到 fit(面积, lot_min, lot_max) 命中目标区间
4. 退线: PolyExpand2D(负值) 得建筑足迹, 留出人行道
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这套流水线的价值在参数化城市形态：lot_min/lot_max 调大立即从曼哈顿变郊区独栋，路网密度参数一扫，城市的"性格"连续可调。

廕伸：建筑立面的语法装配

// 楼板生成后: 立面按朝向+楼层双循环装配(VEX 顶层逻辑示意)
int floor = i@floor_idx;
float w = f@tile_width;
int modules = max(1, int(w / ch("unit_w")));
i@style = i@floor_idx % 2;              // 奇偶层交替
// For-Each module 内按 style 分派: 窗/阳台/广告位 HDA 实例
s@module_tag = choose(["window","balcony","blank"],
                      int(rand(floor*31 + @elemnum)*3));
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城市生成的黄金分层是"路网→地块→体量→立面→细节"五层各自参数化、逐层冻结缓存，任何一层的需求变更都不会点燃整条管线——这个分层法将在第六章 PDG 里升级为正式的工作单元划分。

关于城市生成还有一个容易被低估的维度：地标与记忆点。纯参数化城市最大的风险是"处处都真实、处处都无聊"，因为真实城市的魅力来自历史的偶然——斜插的旧教堂、突然弯掉的主街。工程做法是"程序化打八成，手工占两成"：在参数系统里预留手工地标位（指定地块直接引用美术制作的 hero 资产，跳过装配管线），并把主街路径留给构图师的曲线输入。程序化提供广度，手工提供焦点，两成的手工通过引用接口进入八成的系统而非相反——这是所有大规模生成内容管线的黄金配比。