Benutzer:Toni Grappa/ Das Mesh verdrehen

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Diese Seite bezieht sich auf Blender v2.37a

Spin und SpinDup sind zwei sehr mächtige Modellierungswerkzeuge zur einfachen Erstellung von Rotationskörpern oder anderen drehsymetrischen Objekten wie Fahrrad-Speichen, Zahnrädern oder einem Großteil der Küchenausstattung (Teller, Tassen, Schüsseln, Dosen, Flaschen, Fässer, Gläser, Kannen... bis hin zur Guglhupf-Form)

Spin[Bearbeiten]

In der Literatur wird diese Funktion häufig als "Lathe-Tool" bezeichnet, nach dem englischen Wort für Drehbank. Mit dem Spin-Werkzeug entsteht ein zusammenhängendes, mehr oder weniger rundes Objekt, weil eine beliebige Auswahl von Vertices (Eckpunkten) und Edges (Kanten) nicht nur in einer frei einstellbaren Anzahl von Schritten um ein definierbares Zentrum gedreht, sondern gleichzeitig die erzeugten Kopien mit einander durch Edges und Faces (Flächen) verbunden werden. Im Gegensatz zur Variante Spin Dup entsteht hiermit eine neue Oberfläche, die durch Subsurfaces (oder eine ausreichend hohe Anzahl von Einzelschritten) geglättet werden kann und dann tatsächlich an Werkstücke von einer Drehbank oder einer Töpferscheibe erinnert.

Die Ursprungsform, aus der ein Spin-Objekt erstellt wird, enthält typischerweise selbst keine Faces, da diese durch die neu entstehende Oberfläche verdeckt würden. Die Drehung von vorhandenen Flächen ist nur in Ausnahmefällen sinnvoll. Während solche unsichtbaren Streben im Inneren des Körpers die Glättung der Oberfläche durch Subsurfaces verhindern, weil sie deren Berechnung beeinflussen, kann man sich diesen Effekt zunutze machen, um ein Objekt mit einer gerippten Oberfläche zu gestalten. Von solchen Ausnahmen abgesehen sollte man aber auf die Verwendung von Faces bei der Vorbereitung eines Spins verzichten.

Erzeugen Sie zuerst ein Drahtgitter (Mesh-Objekt), das die Kontur des Drehkörpers darstellt (genauer gesagt, des halben Körpers vom Rand bis zur Drehachse). Wenn Sie einen Hohlkörper erzeugen wollen, empfiehlt es sich, Außen- und Innenseite zu modellieren, und so die Materialdicke festzulegen. Abbildung 1 zeigt das Profil eines Weinglases, das wir hier als Beispiel modellieren wollen. Fügen Sie zunächst in der Frontsicht (Num1) einen Kreis ein (Leertaste >> Add >> Mesh >> Circle) und löschen Sie anschließend einen der Vertices (oder eine Kante), um den geschlossenen Kreis zu öffnen, da die Endpunkte des Profils nicht miteinander verbunden sein sollten, wenn es sich nicht um ein ringförmiges Objekt handelt. Aus den verbliebenen Vertices modellieren Sie die Silhouette einer Glashälfte. Sollten Sie zusätzliche Stützpunkte benötigen, lassen sich diese mittels Extrusion (E-Taste) an einen der beiden Endpunkte anfügen.

Abbildung 1a: Kontur eines Weinglases im Objekt-Mode...
Abbildung 1b: ...und im Editmode. Die rot markierten Endpunkte sind nicht miteinander verbunden.

Wechseln Sie in den Edit-Modus (Tab) und wählen Sie ggf. alle Vertices aus (A-Taste). Rufen Sie nun, falls nötig, den Editing Context auf (Mesh-Icon oder F9). Dort finden Sie u.a. das Mesh Tools Panel. Das Eingabefeld Degr [degree = Grad] legt die Winkelgröße des Rotationskörpers fest (in Abbildung 2 wird ein Viertelkreis modelliert. Wir ändern diesen Wert auf 360, damit später der Wein nicht ausläuft). Das Eingabefeld Steps [Schritte] definiert die Anzahl der "Tortenstücke", aus denen der Drehkörper zusammengesetzt ist.

Abbildung 2: Das Panel Mesh Tools mit den Spin Buttons


Wie auch bei der Funktion Spin Dup (siehe nächster Abschnitt) hängt die Erzeugung des Drehkörpers von der Plazierung des 3D-Cursors sowie von der Ausrichtung der aktuellen Ansicht ab. Die Rotation erfolgt um die Achse, die durch den Cursor markiert wird (weil die Drehachse von oben betrachtet als Punkt erscheint). Für unser Weinglas wechseln wir also mit Num7 in die Draufsicht, damit wir an der Drehachse entlang auf die Szene schauen.

Abbildung 3: Die Silhouette in der Draufsicht kurz vor der Drehung. Der 3D-Cursor markiert den Drehpunkt.
Schritt 1: Platzieren Sie den 3D-Cursor im Zentrum des Körpers, indem Sie einen der beiden Endpunkte des soeben erstellten Profils auswählen und im Snap-Menü (Shift-S) Cursor->Selection auswählen. Der Cursor sollte nun wie in Abbildung 3 positioniert sein.


Abbildung 4: Anzahl der Vertices
Bevor Sie fortfahren, beachten Sie die Anzahl der Vertices im Drahtgitter. Sie finden diese Angabe in der Infozeile oben rechts auf dem Bildschirm (vorausgesetzt, an den Voreinstellungen wurde nichts geändert, d.h. das oberste Fenster zeigt den Header des Info-Screens).
Schritt 2: Klicken Sie nun den Spin-Button.
Schritt 2a: Wenn Sie mehr als ein 3D-Fenster geöffnet haben, wechselt der Mauscursor zu einem Pfeil mit Fragezeichen, mit dem Sie jetzt das Fenster anklicken können, das die gewünschte Draufsicht zeigt. Ist nur ein einzelnes 3D-Fenster geöffnet, entfällt dieser Schritt und die Drehung wird sofort ausgeführt.
Abbildung 5: Markierung der Nahtstelle, um doppelte Vertices zu entfernen
Schritt 3: Der Vorgang erzeugt Dubletten der Vertices an der Nahtstelle, da bei einem Vollkreis die letzte Kopie deckungsgleich zum Ursprungsprofil ist, um den Drehkörper zu schließen. Entfernen Sie die überflüssigen Vertices, indem Sie alle Punkte an der Nahtstelle markieren (siehe Abbildung 5) und im Specials-Menü (Taste W) den Punkt Remove Doubles aufrufen oder im Panel Mesh-Tools den Button Rem Doubles anklicken.


Abbildung 6: Anzahl der Vertices vor und nach der Bereinigung
Achten Sie auf die Anzahl der ausgewählten Vertices vor und nach dieser Bereinigung. Wenn alles korrekt verlaufen ist, sollte die abschließende Anzahl (in unserem Beispiel 34 Vertices) mit dem Wert übereinstimmen, den Sie sich am Ende von Punkt 1 gemerkt haben. Der wahrscheinlichste Grund für die Differenz kann darin bestehen, dass einer der beiden Endpunkte (nämlich der, an dem Sie nicht in Schritt 1 den 3D-Cursor ausgerichtet haben) nicht exakt auf der Drehachse positioniert ist.
Abbildung 7: Bei einem fehlerhaft positionierten Endpunkt entsteht ein Kranz, der bei der Entfernung der Dubletten nicht berücksichtigt wird.
Deshalb wird in einem solchen Fall dieser Vertex nicht auf der Stelle rotiert, sondern bildet einen kleinen Kranz, der beim Entfernen der Dubletten unangetastet bleibt (siehe Abbildung 7).
Blender3D FreeTip.gif

Mehrere Vertices zu einem zusammenfassen

Um mehrere Vertices zu einem zu verschmelzen, wählen Sie diese aus (RMT und anschließend auf die weiteren Vertices Shift-RMT). Drücken Sie nun die S-Taste zum Skalieren und halten Sie anschließend die Strg-Taste gedrückt, während Sie den Abstand der Vertices auf 0 Einheiten herunter skalieren (die Koordinaten werden während der Aktion am unteren Rand des 3D-Fensters eingeblendet). Schließen Sie den Vorgang mit LMT ab und entfernen Sie überzählige Vertices wie gehabt mit der Funktion Remove Doubles.

Alternativ können Sie mit der W-Taste das Specials-Menü aufrufen und den Punkt Merge ausführen. In der darauffolgenden Auswahl können Sie bestimmen, ob der verschmolzene Vertex in der Mitte zwischen den markierten Vertices platziert werden soll oder an der Position des 3D-Cursors. Für unsere Reparaturarbeit ist die erste Option die sinnvollere.



Schritt 4: Lassen Sie abschließend die Flächen-Normalen mit Strg-N und Recalc Normals Outside neu berechnen. Nun können Sie den soeben erschaffenen Körper wie die Grundformen Würfel, Zylinder etc. weiter verwenden, also glätten, mit Material versehen, beleuchten oder was auch immer Sie damit anstellen möchten.


Blender3D FreeTip.gif

Wenn Sie sich mit dem Thema Rotationskörper beschäftigen, sollten Sie sich auch alternative Techniken zur Erstellung ansehen, die mittels Kurven funktionieren.


Spin Dup[Bearbeiten]

Mit Spin Dup werden Kopien ausgewählter Vertices auf einer Kreisbahn erzeugt, die diesmal jedoch nicht untereinander verbunden sind. Als Beispiel werden wir eine Uhr modellieren, ohne dass wir die Stundenstriche auf dem Zifferblatt einzeln justieren müssen.

  • Entwerfen Sie lediglich einen Stundenstrich (z.B. wie in Abbildung 10 gezeigt) und wählen Sie im Edit-Modus mit F9 den Edit-Context, um das Mesh Tool Panel anzuzeigen.
    Abbildung 10: Die Vorlage der Stundenstriche in der 12-Uhr-Position (im Edit-Mode, bereit zur Drehung
  • Setzen Sie das Eingabefeld Degr auf 360, um einen Vollkreis zu modellieren und Steps auf 12.
  • Wählen sie im 3D Fenster die Ansicht, in der Sie frontal auf das Zifferblatt schauen. Die Drehung wird auch hier wieder in der aktuellen Bildebene durchgeführt, d.h. auch hier schauen wir entlang der Drehachse auf die Szene. Positionieren Sie den 3D-Cursor im gewünschten Zentrum der Drehung, um die Achse zu markieren.
  • Markieren Sie den Stundenstrich durch Auswahl der relevanten Vertices.
Blender3D FreeTip.gif

Zur Erinnerung: Sie können alle Vertices eines Objekts mit der Taste A (All) auswählen oder alle miteinander verbundenen Vertices, indem Sie den 3D-Cursor über einem Vertex positionieren und mit der L-Taste (Linked) den zusammenhängenden Verbund auswählen.

Wenn Sie vor der Drehung im Edit-Modus mit der Tastenfolge SZ die Auswahl verschieben (hier wird vorausgesetz, Sie arbeiten in der Frontansicht, bei einem "liegenden" Zifferblatt benutzen Sie entsprechend SY für die Verschiebung), bleibt - im Gegensatz zu einer Verschiebung im Object-Modus - der Referenzpunkt des Objekts an seinem alten Ort. Mit dieser Verschiebung legen Sie den Radius der Drehung fest und können den Stundenstrich präzise auf die 12-Uhr-Position justieren. Durch diesen Trick können Sie schnell und exakt vor der Drehung den 3D-Cursor im Object-Modus mittels Shift-S >> Cursor->Selection positionieren (im Edit-Modus bezieht sich dagegen diese Positionierung auf einzelne ausgewählte Vertices, bzw. das geometrische Mittel einer Auswahl).


  • Stellen Sie sicher, dass Sie sich im Edit-Modus befinden (im Object-Modus ist das Panel Mesh Tools ausgeblendet) und drücken Sie den Button Spin Dup.
    • Auch hier können Sie wieder die Ansicht für die Drehung auswählen, falls Sie mehrere 3D-Fenster geöffnet haben. Der Mauscursor wechselt zu einem Pfeil mit einem Fragezeichen, damit Sie das entsprechende Fenster anklicken können (siehe Abbildung 11). Ist nur eine Ansicht vorhanden, wird die Drehung sofort ausgeführt.
Abbildung 11: Auswahl des 3D-Viewports für die Drehung


Nach der Drehung ist die letzte Kopie deckungsgleich mit dem Ursprungsobjekt auf der 12-Uhr-Position. Was für Sie wie ein einzelner Stundenstrich aussieht, ist in Wirklichkeit doppelt vorhanden. In der Version 2.37a ist die überflüssige Kopie markiert und kann unmittelbar nach der Drehung mit der X-Taste gelöscht werden. Das Drahtgitter verschwindet mit der Löschung nicht, sondern ändert nur scheinbar seine Farbe von gelb (selektierte Vertices) nach purpur (deselektierte Vertices), wenn hinter der gelöschten Kopie der ursprüngliche Stundenstrich zum Vorschein kommt.

Blender3D FreeDifficulty.gif
Abbildung 12: Abfragemenü zum Löschen einerr Auswahl
In der Original-Dokumentation, die sich auf Version 2.31 bezieht, ist ein anderes Verhalten beschrieben. Dort heißt es, die Original-Vertices seien selektiert, so dass nach dem Löschen die Kopie übrig bleibt. Solange Sie alle Vertices eines Objekts für die Drehung auswählen (das dürfte der Regelfall sein), ist dieser Unterschied ein akademischer. Wenn Sie jedoch nur einen Teil der Vertices für die Drehung auswählen wollen, ist die hier beschriebene neue Variante vernünftiger, da Sie wohl kaum mehr Vertices modellieren, als Sie für die Drehung benötigen, um diese Mehrarbeit anschließend zu zerstören. Die deselektierten Vertices bleiben zwar auch nach der Löschung erhalten (sie sind ja zum Löschen nicht markiert), aber die Edges und Faces, die diese mit den ausgewählten Vertices verbinden, überleben die Operation nicht!

Wenn Sie bei einer älteren Programmversion das Drahtgitter nicht wieder in Handarbeit aus den Resten des Originals und der Kopie zusammen pfriemeln wollen (oder alternativ das selektierte Original verschieben, die Kopie selektieren und löschen und das Original anschließend wieder - möglichst exakt - an seinen Platz zurück bugsieren), bleibt Ihnen nur als einzig praktikable Möglichkeit, die Drehung von vorn herein um den Winkel eines einzelnen Steps zu vermindern. In unserem Beispiel wären das also nur 11 Schritte über einen Gesamtwinkel (Degr) von 330°, also elf Zwölfteln der Volldrehung.

Allgemein lautet die Formel für eine volle Drehung in n Schritten: 360 / n * (n-1). Bei der aktuellen Version 2.37 braucht man sich wie gesagt diese Kopfschmerzen nicht zu machen.



Abbildung 13: Die fertig gerenderte Uhr

Links[Bearbeiten]

Die englischsprachige Vorlage dieser Seite


Das Screw-Tool fügt einem Spin eine fortlaufende Verschiebung entlang der Drehachse hinzu und eignet sich daher für die Modellierung von wendel- und/oder spiralförmigen Körpern, wie Schrauben, Schneckenhäuser, Korkenzieher oder Spiral- und Torsionsfedern.

Diese Funktion ist etwas heikel, da sich mit ihr nicht beliebige Konstrukte verwenden lassen. Um eine Schraubdrehung erfolgreich durchzuführen, sind exakt zwei freie Vertices in der zu drehenden Konstruktion erforderlich. "Frei" bedeutet dabei, dass diese beiden Vertices jeweils nur mit einer Kante (Edge) verbunden sein dürfen. Außerdem müssen diese beiden Vertices sich in einer bestimmten Position zueinander befinden, um die Drehung in der gewünschten Weise zu steuern. Ist diese Voraussetzung nicht gegeben, tritt das Programm ganz einfach in den Streik und speist Sie mit einer Fehlermeldung ab.


Bevor wir Sie jedoch weiter mit den Eigenheiten der Funktion einschüchtern, führen wir erst einmal eine einfache Schraubdrehung durch, um das Konzept zu verstehen.

Abbildung 1: Die Ausgangssituation für Screw

Beginnen wir also mit einer einfachen Sprungfeder, die hin und wieder ebenso volkstümlich wie falsch auch als Spiralfeder bezeichnet wird (Sprungfedern sind wendelförmig, eine Spirale werden wir weiter unten modellieren). Technisch werden die gleich geformten Sprung- und Zugfedern als Torsionsfedern bezeichnet.


Für die Erstellung benötigen wir zwingend als Erstes die Frontsicht (Num1). Fügen Sie ein Circle-Objekt als Profil der Feder ein. Da dieser Kreis nicht die beiden geforderten freien Vertices besitzt (jeder Vertex ist mit zwei Nachbarn verbunden), fügen Sie im Edit-Mode noch eine Plane hinzu und löschen davon zwei Vertices, so dass wie in Abbildung 1 eine aufrecht stehende Edge übrig bleibt. Die Position dieser beiden Vertices zueinander wird den Vortrieb unserer Drehung steuern, sie sind etwas abseits in Richtung Drehzentrum positioniert, damit wir diese Hilfskonstruktion später einfacher löschen können. Der Abstand zwischen ihnen sollte größer sein als der Durchmesser des Drehprofils, damit die Windungen sich nicht berühren. Markieren Sie dafür in der Frontsicht die beiden Vertices und skalieren Sie sie etwas größer (S), um den Abstand zu justieren. Ein LMT-Klick fixiert die Vertices an der gewünschten Position (siehe Abb. 1 für das Ergebnis).


Abbildung 2: Die Einstellungen für Segmente und Windungen

Schalten Sie mit Num7 in die Draufsicht und markieren Sie mit dem 3D-Cursor das Drehzentrum. Schalten Sie mit Num1 zurück in die Frontsicht.

Für die übrigen Einstellungen benötigen wir im Buttons-Fenster den Editing Context (F9) und müssen uns im Edit-Modus befinden (zur Erinnerung: mit Tab schalten Sie zwischen Object- und Edit-Modus um), um das Mesh Tools Panel anzuzeigen. Vor der Drehung werden noch Angaben über die Steps (Anzahl der Schritte für eine Windung) und Turns (Anzahl der Windungen) benötigt (siehe Abbildung 2). Das Eingabefeld Degr wird bei der Schraubdrehung ignoriert, da die Funktion nur volle 360°-Drehungen durchführt. Für unser Beispiel sollten 10 Kreissegmente (Steps) und 5 Windungen (Turns) ausreichen.


Abbildung 3: Die Röhre in der Mitte

Wählen Sie mit der A-Taste alle Vertices aus und drücken Sie nun den Screw-Button. Wenn Sie sich nicht in der Frontsicht befinden, weist sie eine Fehlermeldung darauf hin. Blender erlaubt ausschließlich die Drehung entlang der Z-Achse und verlangt zur Durchführung zwingend die Frontsicht, um die Berechnung des Vortriebs möglichst einfach und durchschaubar zu halten.

Zusätzlich zu unserer Sprungfeder erhalten wir in ihrem Zentrum eine Röhre, die aus den beiden Hilfs-Vertices aufgebaut wurde (Abbildung 3). Markieren Sie einen Vertex dieser Röhre und wählen Sie mit der Taste L alle anderen Vertices, die zu dieser Röhre gehören, aus. Mit der X-Taste können Sie diese Hilfskonstruktion jetzt entfernen.

Abbildung 4: Das Ergebnis

Das Ergebnis (Abbildung 4) wäre manuell wohl kaum mit vertretbarem Aufwand zu modellieren.

Bevor wir die bislang erforschten Bereiche zusammenfassen, sehen wir uns noch kurz eine weitere Standardsituation an. Der Aufbau (Abbildung 5) bleibt im Wesentlichen gleich, nur liegen die Steuerungs-Vertices diesmal nebeneinander, d.h. ihre Position ist diesmal in der Seitenansicht deckungsgleich, statt wie zuvor in der Draufsicht. Von dieser Ausnahme abgesehen, können Sie die Vorgehensweise aus dem ersten Beispiel komplett übernehmen.

Da die Position dieser beiden freien Vertices zueinander den Einfluss des Schraubeffekts auf die Drehbewegung bestimmt, können Sie sich wohl bereits denken, wie das Ergebnis aussehen wird. Wir erhalten eine flache Spirale. In Abbildung 6 wurde noch ein modifiziertes Drehprofil (statt des bisher benutzten Circle-Objekts) verwendet, um die Triebfeder einer mechanischen Uhr zu modellieren.


Abbildung 5: Ein horizontaler Screw
Abbildung 6: Ein Spiralgewinde


Abbildung 7: Ein Schraubengewinde

Was lässt sich aus den beiden Beispielen ableiten?

  • Die beiden freien Vertices, die Sie zur Steuerung des Vortriebs benötigen, sind nur in besonderen Fällen Teil des eigentlichen Drehprofils. Abbildung 7 zeigt das Profil eines Schraubengewindes, das aus drei Vertices konstruiert wurde. Dazu wurde das Kreis-Objekt aus dem ersten Beispiel entfernt und zwischen den beiden Steuer-Vertices ein weiteres eingefügt, das dem Gewindeprofil die Form gibt. Da die Endpunkte des Profils zugleich den Vortrieb steuern, werden die Windungen der Schraube lückenlos aneinander anschließen.
  • Für eine bestmögliche Kontrolle über die beiden Steuervertices werden Sie jedoch häufig auf eine Hilfskonstruktion zurückgreifen müssen, die nach der Screw-Drehung wieder entfernt wird.
  • Die Drehung erfolgt immer von unten nach oben. Ist der untere Steuervertex näher am Drehzentrum, wächst der Körper dabei nach außen, andernfalls nach innen.
  • Wenn es, wie im Beispiel 2, keinen unteren Vertex gibt wird die Drehung nur nach außen geführt, nicht nach oben.


Blender3D FreeTip.gif

Wenn Sie eine der beiden Grundformen aus den obigen Beispielen modellieren, ist es wichtig, die Steuervertices in einer der Ansichten deckungsgleich übereinander zu positionieren, wodurch sie dann auf zwei von drei Achsen gleich liegen. In Beipiel 1 besitzen beide Vertices die gleichen X- und Y-Koordinaten (sie überdecken sich in der Draufsicht), in Beispiel 2 die gleichen Y- und Z-Koordinaten (und sind damit in der Seitenansicht deckungsgleich). Wenn Sie in der Frontansicht eine Plane einfügen und davon die beiden überflüssigen Vertices löschen, ist dies von vorn herein der Fall.
Sollten Sie aber einen der Steuer-Vertices versehentlich verschoben haben (und können das nicht mehr mit der Rückgängig-Funkton Strg-Z beheben), dann markieren Sie einfach beide Vertices und skalieren sie entlang einer einzelnen Achse auf 0 Blendereinheiten herunter. Bei einer senkrechten Ausrichtung für Beispiel 1 benötigen Sie dafür die X-Achse (drücken Sie die Tastenfolge S-X-Num0-Enter). Eine waagerechte Ausrichtung für Beispiel 2 erreichen Sie entsprechend mit der Tastenfolge S-Z-Num0-Enter. Solange Ihnen der Fehler in der Frontsicht unterlaufen ist, hat sich an der Y-Position nichts geändert. Falls Sie nicht sicher sind, kontrollieren Sie ggf. die Ausrichtung in der Seitenansicht (Num3) oder in der Draufsicht (Num7). Vergessen Sie nicht, vor der Screw-Operation in die Frontsicht (Num1) zurück zu schalten.