Touch Designer 直播挑戰 Vol.3｜動態油畫筆刷系統

課程概覽

本次直播旨在引導學員在 TouchDesigner（TD）的數位世界中，創造出具有浪漫動態油畫或水彩質感的視覺效果。課程將聚焦於筆刷系統的核心概念、基礎建構，以及如何利用 TD 的運算特性模擬傳統繪畫材料（如油畫、水彩）的有機筆觸與暈染效果。

• 核心目標： 實作一個基礎的動態筆刷系統，能夠在移動時留下軌跡，並逐漸產生有機的質感變化。
• 創作啟發： 創作者對傳統繪畫素材（油畫、水彩）的質感著迷，希望在數位世界中重現其動態繪製的感受，避免單純的純數位方塊感。
• 應用場景： 此筆刷系統曾用於 Tone Lab 的演出《夢境與孤寂的邊界》中，以聲音驅動筆刷的移動與繪製。

課程大綱 / Agenda

1. 開場與近況分享：
   • 問候與直播環境說明（東京連線）。
   • 分享東京 MUTEK JP 及 TouchDesigner Tokyo 參會見聞與心得。
   • 介紹台灣 TD 社群與資源現況（Touch Designer TW, C-LAB）。
2. 核心概念：動態繪畫展示：
   • 展示 TD 製作的水彩/油畫質感範例（模糊、混色、筆觸）。
   • 展示本次實作的「有機筆刷」最終效果。
3. 步驟教學：基礎筆刷系統建構：
   • 建立畫布與筆刷頭。
   • 用 Mouse In Chop 連結滑鼠控制。
   • 利用 Feedback Top 實現軌跡累積。
   • 調整 Level 參數模擬筆觸衰退。
   • 使用 Filter Chop 處理滑鼠訊號以產生圓滑軌跡。
4. 總結與未來展望：
   • 探討如何將單一筆刷系統擴展至粒子系統（Particle System）應用。
   • 回顧 TD Tokyo 見聞中得到的啟發，承諾未來分享更多細節。

💡 核心概念與理論

1. 視覺藝術材質的模擬

• 目標： 在數位運算環境中，模擬實體繪畫材料（如水彩的暈染、油畫的堆疊感）的有機感。
• 關鍵技巧： 結合 模糊（Blur）、混色（Blending）、軌跡累積（Feedback） 來模擬顏料在畫布上的物理特性。

2. Feedback 迴路原理 (軌跡生成)

• Feedback 迴路是 TD 中實現「過去」與「現在」畫面持續疊加的關鍵：
  • 過去 (Feedback)：儲存前一幀的畫面。
  • 現在 (Moving Brush)：當前幀移動的筆刷頭。
  • 疊加 (Composite - Maximum)：將過去的畫面和現在的筆刷頭疊加。
  • 衰退 (Level Opacity)：在將畫面送回 Feedback 之前，透過 Level Top 調整不透明度（Opacity/Gain，如 0.985），讓過去的軌跡逐漸變淡，模擬顏料的乾燥或衰退效果。

3. 訊號平滑處理

• 問題： 滑鼠輸入的訊號過於快速或跳躍，會導致軌跡出現明顯的斷點。
• 解決方案： 使用 Filter Chop 對輸入訊號（如 Mouse In）進行平滑處理，產生一個圓滑的曲線過渡到新的目標位置，避免軌跡生硬跳躍。

🛠️ 步驟教學（Step-by-Step）：基礎筆刷系統

Step 1: 建立畫布與筆刷頭

1. 建立畫布 (Constant Top)
   • 新增一個 Constant Top。
   • 設定解析度（如：2000 x 2000）。
   • 設定背景的 Alpha 值為 0 (透明)。
2. 建立筆刷頭 (Circle Top)
   • 新增一個 Circle Top。
   • 新增一個 Transform Top，將 Circle 縮小（如 Scale 設為 0.2），作為筆刷的刷頭。
   • 將 Circle/Transform 的輸出連接到一個 Composite Top 的輸入 1。

Step 2: 連結滑鼠輸入 (Mouse In Chop)

1. 新增滑鼠輸入
   • 新增一個 Mouse In Chop。
   • 此 Chop 會輸出滑鼠的 X/Y 座標。
2. 綁定座標
   • 將 Mouse In Chop 的 chan1（X 座標）拖曳到 Step 1 的 Transform Top 的 TX 參數上，選擇 Export Chop 或 Bind。
   • 將 Mouse In Chop 的 chan2（Y 座標）拖曳到 Transform Top 的 TY 參數上，選擇 Export Chop 或 Bind。

Step 3: 建立 Feedback 軌跡迴路

1. 新增 Feedback
   • 新增一個 Feedback Top。
   • 將 Constant Top 的輸出連接到 Feedback Top。
2. 連接 Composite
   • Feedback Top 的輸出連接到 Composite Top 的輸入 2。
   • 在 Composite Top 中，將 Operation 設為 Maximum (實現畫面疊加)。
3. 建立軌跡衰退 (Level Top)
   • 新增一個 Level Top。
   • 將 Composite Top 的輸出連接到 Level Top。
   • 在 Level Top 參數中，調整 Opacity 或 Post 頁籤下的 Gain 參數，設定一個接近 1 的值（如 0.99 或 0.985），使過去的軌跡緩慢變透明。
4. 閉合迴路
   • 將 Level Top 的輸出拖曳到 Feedback Top 的參數欄位中，形成一個迴路。
   • （可選） 新增一個 RGB Key Top 在 Level Top 之後，以便將背景設定為黑色（使畫面顯示在背景中）。

Step 4: 平滑滑鼠訊號 (Filter Chop)

1. 新增 Filter
   • 新增一個 Filter Chop。
   • 將 Mouse In Chop 的輸出連接到 Filter Chop。
2. 調整 Filter
   • 在 Filter Chop 參數中調整 Filter Width 或其他濾波參數，使移動訊號更平滑。
3. 重新綁定
   • 將 Filter Chop 的輸出重新綁定（取代 Mouse In Chop 的輸出）到 Step 2 的 Transform Top 的 TX/TY 參數上。

❓ 常見問題 & 解決方案

🚀 練習任務

1. 材質變化挑戰： 嘗試將 Circle Top 替換為 Noise Top（設定為黑白貼圖），並將其連接到 Transform，觀察筆刷頭產生有機紋理的變化。
2. 顏色動態化： 在 Circle Top 之後或 Feedback 之後，加入 HSL Adjust Top，並用 LFO Chop 或 Audio In Chop 驅動 Hue 參數，讓繪製出的線條顏色隨時間或聲音動態變化。
3. 筆刷形狀控制： 嘗試用 LFO Chop 或 Keyboard In Chop 連結筆刷頭 Transform Top 的 Scale 參數，實現筆刷大小的即時控制。

📝 總結

本次直播成功建構了一個基礎的動態筆刷系統，並強調了 Feedback 迴路在軌跡生成中的核心作用。

• Feedback 和 Level 是創造連續軌跡和視覺衰退的關鍵。
• Filter 讓數位輸入（滑鼠）的移動更具有機性。

通過這次的基礎建構，我們為未來的進階創作打下了堅實的基礎，例如將此單一筆刷系統應用到 Particle System (粒子系統)，即可同時產生多個獨立移動的筆刷，達成更豐富、更複雜的動態油畫效果。

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