Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Wiwkin

.pdf
Скачиваний:
22
Добавлен:
18.03.2015
Размер:
4.82 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В. В. Шишкин, С. Т. Гераськина, О. Ю. Шишкина

Трехмерное моделирование в среде Blender

Учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности 23020165

«Информационные системы и технологии»

Ульяновск

2010

УДК 004.928(075) ББК 32.973.26-018.2я7

Ш 65

Рецензенты:

Профессор УлГУ, д-р техн. наук Семушин И. В.

Профессор кафедры ВТ УлГТУ, канд. техн. наук Афанасьев А. Н.

Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия

Шишкин, В. В.

Ш65 Трехмерное моделирование в среде Blender : учебное пособие / В. В. Шишкин, С. Т. Гераськина, О. Ю. Шишкина. Ульяновск :

УлГТУ, 2010. – 185 с.

ISBN 978-5-9795-0580-0

Пособие написано в соответствии с рабочей программой курса «Видеокомпьютерная анимация и системы виртуальной реальности» для специальности 23020165 «Информационные системы и технологии». В нем представлены основы видеокомпьютерной анимации и начала трехмерного моделирования в программном комплексе трехмерной графики Blender.

Приведенный материал может быть использован студентами для самостоятельной работы, подготовки к лабораторным занятиям и экзаменам.

Учебное пособие подготовлено на кафедре «Измерительно-вычислительные комплексы».

УДК 004.928(075) ББК 32.973.26-018.2я7

 

© Шишкин В.В., Гераськина С.Т.,

 

Шишкина О.Ю., 2010.

ISBN 978-5-9795-0580-0

© Оформление. УлГТУ, 2010.

Оглавление

 

Предисловие ...............................................................................................................

6

Раздел 1. Основы видеокомпьютерной анимации..............................................

8

1.1. Некоторые понятия анимации.........................................................................

8

1.2. Классификация основных видов компьютерной анимации.........................

9

1.3. GIF-анимация....................................................................................................

9

1.4. Flash-анимация................................................................................................

10

1.5. Трехмерная графика и анимация...................................................................

11

Контрольные вопросы ...........................................................................................

14

Раздел 2. Программный комплекс трехмерной графики Blender.................

15

2.1. Интерфейс Blender ..........................................................................................

15

2.1.1. Экран Blender............................................................................................

15

2.1.2. Типы окон..................................................................................................

19

2.1.3. Конфигурация, пользовательские настройки........................................

20

2.1.4. Основные функции...................................................................................

23

2.2. Работа с окнами...............................................................................................

29

2.2.1. Создание дополнительных окон.............................................................

29

2.2.2. Работа с окном кнопок.............................................................................

30

2.2.3. Передвижение по 3D-пространству .......................................................

32

2.3. Создание и редактирование объектов...........................................................

33

2.3.1. Работа с основными Mesh-объектами....................................................

33

2.3.2. Редактирование вершин Mesh-объекта..................................................

40

2.3.3. Режим пропорционального редактирования вершин...........................

47

2.3.4. Объединение/разделение Mesh-объектов, булевы операции ..............

50

2.4. Лампы и камеры..............................................................................................

56

2.4.1. Типы и настройки ламп...........................................................................

56

2.4.2. Опции и настройки камеры.....................................................................

61

2.5. Материалы и текстуры...................................................................................

62

2.5.1. Основные настройки материала .............................................................

62

2.5.2. Настройки Halo (ореол) ...........................................................................

65

2.5.3. Основные настройки текстуры...............................................................

67

2.5.4. Использование Jpeg изображения в качестве текстуры.......................

71

2.5.5. Карта смещения........................................................................................

75

2.6. Настройки окружения.....................................................................................

77

2.6.1. Использование цвета, звезд и тумана.....................................................

77

3

2.6.2. Создание облаков.....................................................................................

81

2.6.3. Использование изображения в качестве фона.......................................

82

2.7. Настройки окна «Render»...............................................................................

84

2.7.1. Основные опции, рендер Jpg изображения ...........................................

84

2.7.2. Создание видео файла..............................................................................

87

2.8. Raytracing (трассировка лучей) .....................................................................

88

2.8.1. Создание тени...........................................................................................

89

2.8.2. Зеркальное отражение (рефлекторность) и преломление

 

(прозрачность) ....................................................................................................

89

2.9. Основы анимации ...........................................................................................

91

2.9.1. Синхронность, движение, вращение и масштабирование...................

91

2.9.2. Работа с окном IPO...................................................................................

92

2.9.3. Анимирование материалов, ламп и настроек окружения....................

98

2.9.4. Автоматическое закрепление кадра (Keyframing) ..............................

100

2.10. Создание 3D-текста ....................................................................................

101

2.10.1. Настройки 3D-текста в Blender...........................................................

101

2.10.2. Деформация текста с помощью кривой.............................................

103

2.10.3. Использование программы Elefont для создания 3D-текста ...........

105

2.11. Основы NURBS- и Meta-поверхностей....................................................

107

2.11.1. Использование NURBS для создания изогнутых форм...................

107

2.11.2. Эффект капель с использованием Meta-поверхностей.....................

110

2.12. Модификаторы............................................................................................

111

2.12.1. Модификатор «Subsurf» (сглаживание Mesh-объектов) ..................

112

2.12.2. Эффект построения («Build»)..............................................................

113

2.12.3. Зеркальное отображение Mesh-объектов («Mirror») ........................

115

2.12.4. Эффект волны («Wave») ......................................................................

117

2.12.5. Булевы операции «Boolean» (добавление и вычитание)..................

118

2.13. Система частиц............................................................................................

120

2.13.1. Настройка частиц .................................................................................

120

2.13.2. Влияние материала на систему частиц..............................................

127

2.13.3. Взаимодействие частиц с объектами..................................................

129

2.13.4. Образцы настроек частиц....................................................................

135

2.14. Связывание объектов методом «родитель-потомок»..............................

141

2.15. Работа с ограничителями...........................................................................

143

2.15.1. Слежение за объектом .........................................................................

143

2.15.2. Путь следования и кривые...................................................................

145

2.15.3. Использование кривых для создания поверхности объекта............

150

4

2.16. Арматуры (кости и скелет) ........................................................................

151

2.16.1. Использование арматуры для деформирования Mesh-объекта.......

151

2.16.2. Создание групп вершин.......................................................................

155

2.16.3. Использование IK («Inverse Kinomatics»)..........................................

158

2.17. Относительные клавиши вершин..............................................................

162

2.18. Редактор видеопоследовательностей........................................................

165

2.18.1. Создание фильма из отдельных клипов.............................................

165

2.18.2. Добавление аудиодорожки..................................................................

169

Контрольные вопросы .........................................................................................

170

Заключение.............................................................................................................

171

Приложение 1. Основные команды и функциональные клавиши

 

программного комплекса Blender......................................................................

172

Приложение 2. Глоссарий программного комплекса Blender .....................

176

Рекомендуемая литература.................................................................................

185

5

Предисловие

Компьютерная анимация – это один из видов компьютерного искусства наряду с компьютерной графикой, компьютерной музыкой, компьютерным перфомансом. Компьютер выступает здесь в роли универсального посредника, позволяющего развить и расширить само понятие искусства благодаря возможностям новых информационных технологий.

В такой специфической области, как компьютерная графика и анимация есть фактор развития, несколько изменяющий наше представление о возможностях компьютерной анимации. Создатели видеопродукции в последние годы настолько освоили компьютерные способы создания образов, что видеопродукцию стало трудно отличить от «чистой» компьютерной анимации. В результате профессиональное видео все больше использует технику компьютерной разработки фактуры материалов и приемы компьютерной анимации, что позволяет создавать видеофильмы еще более специфические, чем плоды «чистых» компьютерных технологий. В результате создание видеопродукции уже не мыслится без компьютера.

Это проникновение технологии компьютерной анимации в видео повлекло за собой существенное увеличение количества пользователей компьютерной графики и анимации как среди профессионалов, так и среди обычных пользователей, а также рост изобретательности и тех, и других. Однако специалисты часто указывают на причины, не позволяющие ожидать достижения высоких художественных вершин в компьютерной анимации. Дело в том, что большая часть компьютерной графики и анимации, даже и не предназначенная для телевидения или коммерческих целей, имеет подражательный характер и часто имитирует работы предыдущих лет и стилей, типичные для других, не компьютерных медиа. При этом освоение новых технологий всегда начинается с попыток имитации с их помощью достижений привычных технических средств предыдущих поколений, поэтому можно считать подражательность издержкой начального периода.

Компьютерная анимация прошла несколько фаз: первая из них соответствовала зеленым проволочным сооружениям и поверхностям, затем последовали гладкие летающие полированные объекты с тенями, на следующем этапе появились цветные и темные глубокие тени, совсем недавно – стеклянный мир и псевдореализм. Сегодня компьютерные художники близки к возможности создания очень реалистичных сцен и анимации, однако получающиеся фильмы порой приближают искусство компьютерной анимации к пересказу историй либо к традиционному кино. Дело в том, что возможности компьютерной тех-

6

ники уже настолько велики, что почти непреодолимым для художников становится искушение эксплуатировать не собственное воображение и содержательные идеи, а модные спецэффекты, доступные очередному программному пакету или новой машине.

Сегодня компьютерной анимацией занимаются очень многие: от всемирно известных экспертов, пользующихся великолепной техникой, до неизвестных независимых художников, использующих технику низкого качества и не имеющих никакой внешней помощи. Идеальными в техническом смысле считаются анимационные фильмы, которые предъявляют полностью отредактированные трехмерные образы в сочетании с хорошим живым движением. Восторг по поводу элементарного владения техникой уже давно прошел, поэтому некие имитации передвижения произвольно окрашенных объектов, отличающихся отсутствием оригинальности и признаков мысли, никого не привлекают.

Компьютер вообще стоит рассматривать не просто как средство производства произведений искусства, но и как средство расширения границ художественного пространства. В идеале компьютер должен позволить создавать виртуальные миры и образы без ограничения уровня их сложности.

Компьютерная анимация должна быть сделана так, чтобы зритель ощущал потребность в многоразовом просмотре – глубина фильма должна быть больше глубины используемой в нем техники и трюков. Понятно также, что даже анимация, созданная в традиционном стиле, но несущая в себе глубокую художественную идею, может быть сильной демонстрацией того, что толика юмора и мягкий взгляд на человеческое бытие способствуют созданию хороших работ. И вызывает недоумение фильм, начавшийся с интересного профессионального моделирования и окончившийся сомнительной историей в духе сокращенной анимации.

Овладение техникой создания даже небольшого анимационного фильма требует больших знаний. В данном пособии собраны начальные знания по технике создания такого фильма или небольшого ролика, которые помогут вам войти в увлекательный мир, который вы можете создать своими руками.

Пособие состоит из двух разделов, двух приложений и списка рекомендованных интернет-ресурсов. В первом разделе приводятся основные сведения по видеокомпьютерной анимации. Второй раздел посвящен описанию принципов работы с программным комплексом трехмерной графики Blender.

7

Раздел 1. Основы видеокомпьютерной анимации

1.1. Некоторые понятия анимации

Анимация (animation) – производное от латинского «anima» – душа, следовательно, анимация означает одушевление или оживление.

Анимация – это технология, позволяющая при помощи неодушевленных, неподвижных объектов создавать иллюзию движения.

Наиболее популярная форма анимации представляет собой серию рисованных изображений.

ВРоссии анимацию долгое время называли мультипликацией (дословно – «размножение»), а в англоязычном мире она была известна как «cartoons» – карикатура или «animated cartoons» – одушевленная карикатура, но в последнее время все чаще обозначается общим термином «анимация».

Анимация – вид киноискусства, произведения которого создаются путем покадровой съемки отдельных рисунков (в том числе составных) – для рисованных фильмов, или покадровой съемки отдельных театральных сцен – для кукольных фильмов.

Это искусство прошло многовековой путь развития сначала до мультипликации, а потом до сложной компьютерной анимации. В графической мультипликации кадры – это последовательные фазы движения рисованных объектов (графических, теневых (силуэтных)), основанные на плоских марионетках и «перекладках», включая и фотовырезки. В объемной мультипликации кадры являются фотографиями объемных объектов – кукольных, барельефных, пластилиновых.

В90-х годах прошлого столетия в России стали активно внедряться информационные технологии анимации. Благодаря им, процесс «одушевления» объектов стал намного проще, у профессионального мультипликатора появилась возможность сделать ролик с гораздо меньшими затратами времени, чем на студии. Однако не так много аниматоров стали пользоваться этой возможностью, не говоря уже о том, чтобы наладить серийное производство.

Мультимедийные анимированные ролики, создававшиеся, как правило, программистами, стали добавляться в игры и другие программы, что сделало интерфейс более привлекательным: красочным и впечатляющим. В настоящее время нельзя представить игры, обучающие программы и ролики, рекламные презентации без анимации. Это привело к появлению большого количества любительской анимации, особенно в интернете – самом большом на сегодня потребителе анимационных роликов.

8

1.2. Классификация основных видов компьютерной анимации

Современная компьютерная анимация может быть 2D (двумерной, плоской), 3D (трехмерной, объемной) и даже 4D. Любая из них может быть интерактивной, то есть обеспечивающей взаимодействие между анимированной средой, персонажами и зрителем.

2D-анимация может основываться как на растровой, так и на векторной графике, хотя в редакторах, обрабатывающих растровое изображение, могут присутствовать приемы обработки векторной графики и наоборот.

3D-анимация создается из трехмерных объектов в 3D-редакторах. 4D-анимация – новейшая технология, базирующаяся на 3D-анимации.

Основные отличия в том, что зритель может не только видеть и слышать мультфильм, но и чувствовать. Это достигается путем добавления функций зрительному залу – происходит движение кресел, появляются запахи и т. д. Этой новой технологией на данный момент пользуются всего несколько компаний.

1.3.GIF-анимация

Воснове GIF-анимации лежит не зависящий от аппаратного обеспечения формат GIF, который был разработан в 1987 году (GIF87a) фирмой CompuServe для передачи растровых изображений по сетям. В 1989-м формат был модифицирован (GIF89a), были добавлены поддержка прозрачности и анимации. GIF использует LZW-компрессию, что позволяет неплохо сжимать файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы).

Метод сжатия LZW (Lempel-Ziv-Welch) разработан в 1978 году. Сжимает данные путем поиска одинаковых последовательностей (они называются фразы) во всем файле. Выявленные последовательности сохраняются в таблице, им присваиваются более короткие маркеры (ключи). Так, если в изображении имеются наборы из розового, оранжевого и зеленого пикселов, повторяющиеся 50 раз, LZW выявляет это, присваивает данному набору отдельное число (например, 7) и затем сохраняет эти данные 50 раз в виде числа 7. Метод LZW, также как и RLE, более корректно действует на участках однородных, свободных от шума цветов, однако при сжатии произвольных графических данных процесс кодирования и распаковки происходит медленнее.

GIF позволяет записывать изображение «через строчку» (Interlaced), благодаря чему, имея только часть файла, можно увидеть изображение целиком, но с меньшим разрешением. Это достигается за счет записи, а затем подгрузки,

9

сначала 1, 5, 10 и т. д. строчек пикселов и растягивания данных между ними, вторым проходом следуют 2, 6, 11 строчки, разрешение изображения в интернетовском браузере увеличивается. Таким образом, задолго до окончания загрузки файла пользователь может понять, стоит ли ждать, когда файл поднимется весь. Чересстрочная запись незначительно увеличивает размер файла, но это, как правило, оправдывается приобретаемым свойством.

В GIF можно назначить один или более цветов прозрачными, они станут невидимыми в интернетовских браузерах и некоторых других программах. Прозрачность обеспечивается за счет дополнительного Alpha-канала, сохраняемого вместе с файлом. Кроме того, файл GIF может содержать не одну, а несколько растровых картинок, которые браузеры могут подгружать одну за другой с указанной в файле частотой. Так достигается иллюзия движения (GIFанимация).

Основное ограничение формата GIF состоит в том, что цветное изображение может быть записано только в режиме 256 цветов. Для полиграфии этого явно недостаточно.

Для создания анимационных сюжетов из GIF изображений разрабатываются программы, называемые GIF-аниматорами. Среди множества таких программных средств можно выделить следующие: Gif Construction Set(tm) Professional, Animagic Gif, Ulead Gif Animator, WWW Gif Animator, Gif Movie Gear, ImageReady, GIMP.

1.4. Flash-анимация

Значительным этапом в развитии компьютерной анимации было создание технологии Flash-анимации. В 1995 году эта программа была выпущена компа-

нией Future Animation и называлась Future Splash Animator. Она была пригодна для создания анимированных кнопок и логотипов. Для показа прыгающей и моргающей кнопки на маломощном компьютере заказчика нужно было установить plugin, а чтобы пользователь увидел эту кнопку, нужно было написать пояснение на сайте.

Потом программу купила и надстроила компания Macromedia, и оказалось, что ее можно использовать и для производства настоящих анимационных роликов. Возможности программы в анимации очень широки – можно делать классическую анимацию «компоновками», покадровую анимацию, перекладку с использованием motion tweening, совмещать их в разных пропорциях. Доступны и монтажные эффекты – наплывы, затемнения и пр.

10