Benutzer:Toni Grappa/ Testartikel

Wie man 3d Objekte erstellt

In Blender haben Sie es mit sieben Kategorien von Grundobjekten zu tun. Den Meshes, Kurven, Nurbs, Metaballs, Texten, Partikeln und Flüssigkeiten. Diese Trennung in einzelne Kategorien ist jedoch nicht schnittscharf, da man die verschiedenen Typen auch ineinander umwandeln kann, wie z.B. Kurven in Meshes oder Texte in Kurven. Allerdings unterliegen diese Änderungen gewissen Beschränkungen, da einige Aktionen nicht mehr rückholbar sind. Wandelt man Kurven in Meshes, so kann man sie nicht mehr in Kurven zurück verwandeln, außer man macht die letzte Aktion rückgängig. Allein aus dieser Tatsache heraus ergibt sich eine große methodische Vielfalt an (Misch-)techniken und damit verbunden die Schwierigkeit, "Königswege" zum Erreichen eines bestimmtes Ziels zu beschreiben. Dennoch lassen sich unzweifelhaft Tendenzen formulieren, wo die Benutzung eines bestimmten Typs oder einer gewissen Technik naheliegt.

• Fast alle Objekte werden in Blender als Meshes [Netze] erstellt. Ein Mesh-Objekt besteht aus einzelnen Punkten, zwischen denen Kanten gezogen sind, die wiederum Flächen aufspannen können. Die Kunst besteht darin, die Punkte an die richtigen Stellen zu platzieren. Mesh-Objekte bieten die größte Flexibilität beim Bearbeiten, Texturieren und Animieren. Nur für Spezialfälle wird man einen anderen Objekttyp benutzen. Als Mesh-Objekte werden fast alle nichtorganischen (Häuser, Felsen, Roboter, Flugzeuge usw.) und organischen Objekte (Pflanzen, Tiere, Menschen) erstellt. Auch wenn man mit einem anderen Objekttyp anfängt, wird dieser häufig später in ein Mesh konvertiert.
• Für Haare, Gras und immer wenn viele Kopien eines Objektes benötigt werden, verwendet man Partikel.
• Für Texte gibt es einen eigenen Objekttyp Text.
• Schläuche, Kabel und 2D-Objekte die nur eine gewisse Dicke benötigen, erzeugt man am einfachsten mithilfe von Kurven.
• Wasser und andere Flüssigkeiten kann man zwar automatisch mit Fluids berechnen lassen, und insbesondere für bestimmte Animationstypen ist das sehr gut geeignet. Die automatische Berechnung ist aber sehr rechenintensiv. Eine Kombination von einfachem Mesh zusammen mit Texturen erzielt für z.B. für Meerwasser ebenfalls schöne Ergebnisse. Hervorragende Tutorials für diese Technik finden Sie auf [1].
• Gartenzäune, Ketten, und andere sich regelmäßig wiederholende Objekte werden mit dem Array-Modifier erzeugt.
• Bäume kann man mit einem Plugin (z.B. Gen3) erzeugen, wenn man sie nicht von Hand modellieren möchte.
• Rauch erzeugt man entweder als Partikeleffekt, oder man benutzt einfach animierte Bilder, also Texturen. Für mehr Kontrolle über den Rauch kann man auch Shape Keys einsetzen. Ein kleines Tutorial zeigt einige der Möglichkeiten auf.
• Kleidung wird als ganz normales Mesh-Objekt erstellt und wie andere Mesh-Objekte auch mit Armatures animiert. Nur in Spezialfällen (weit schwingender Mantel usw.) kann man zusätzlich Softbodys einsetzen.
• Softbodys eignen sich aber gut für Fahnen, fliegende Tücher usw.
• Rotationssymmetrische Objekte können auf verschiedene Arten in Blender erzeugt werden. Man erstellt ein Segment eines Objektes, und lässt dieses um einen gegebenen Punkt rotieren. Normalerweise verwendet man dafür:

• einen Array-Modifier. Das bietet sich dann an, wenn einzelne, nicht zusammenhängende Kopien eines Objektes erzeugt werden sollen. Besonders schön daran ist, dass man z.B. den Radius animieren kann.
• Spin und SpinDup. Spin insbesondere für zusammenhängende, völlig rotationssymmetrische Objekte.

Die Größe, Anzahl und Komplexität der Objekte

Die Größe der Objekte

Blender ist "im Grunde" ein dimensionsloses Programm. Zwar existiert ein hinterlegtes Gittersystem, aber diesem ist kein konkretes Maß zugeordnet. Die Dimensionen müssen vom Benutzer selbst vergeben werden. Er muss entscheiden, ob eine Blendereinheit 1 Zentimeter, 1 Meter oder ein Kilometer darstellen soll. Dennoch gibt es in Blender einige Funktionsbereiche wie z.B. Physik (Bullet) in der Gameengine, die Fluids und SSS, die sehr wohl mit festen physikalischen Größen arbeiten und deshalb gibt es im Augenblick intensive Diskussionen darüber, ein einheitliches Maßsystem in Blender einzuführen (Stand 2.44)

Diese Festlegung ist nötig, um:

• logischen Grenzen der Softwaregenauigkeit gerecht zu werden
• konsistente Größenverhältnisse in unterschiedlichen Szenen, Objekten und Materialien sicher zu stellen
• Objekte in anderer Software weiter zu verwenden . Von Gameengine bis zur Produktion von realen Objekten.

Damit Blender-Einheiten realen SI-Einheiten (internationalen Standardmaßeinheiten) entsprechen, ist es notwendig, den Blender-Einheiten ein Bezugsmaß entsprechend in Metern festzulegen. Sobald Blender gestartet ist, wird der Standardwürfel mit zwei Blender-Einheiten Kantenlänge gezeigt.

Die genaue Eingabe mit nummerischen Werten ist mit dem Transform Properties Panel möglich, welches mit "N" über einer 3D-Ansicht aufgerufen wird.

Die 3D-Welt innerhalb von Blender ist kein unbegrenzter Raum und es bestehen Beschränkungen bezüglich der Größe eines Objekts. Das Ausmaß der sichtbaren Szene ist limitiert durch die vorhandene Leistung des Rechners, der Lichtabnahme von Lichtquellen und des Sichtbereichs der Kamera in der 3D-Ansicht bzw. beim Rendering (Camera Clipping).

Für Architekturvisualisierungen ist es allgemein gebräuchlich, eine Skalierung von "eine Blender-Einheit gleich ein Meter" zu verwenden, was einem sichtbaren Arbeitsbereich von 10 km² und eine Genauigkeit von 1 mm entspricht.

Bei Präzisionsteilen mit einer höhere Genauigkeit wird meist mit einem Verhältnis von "1 Blender-Einheit gleich 1 mm" gearbeitet. Dieses bietet eine Arbeitsfläche von 100 m² bei einer Genauigkeit von 1/10 µm (Mikrometer). Für Präzisionsarbeiten können auch andere Verhältnisse gewählt werden, beispielsweise "1 Blender-Einheit gleich 10 mm". Dieses ist aber nur in Sonderfällen sinnvoll, da die Umrechnung schnell zu Fehlern führen kann.

Anzahl und Komplexität

Die Komplexität von Modellen ist begrenzt durch die Anzahl an Vertices (Knoten), die der Rechner verarbeiten kann. Je mehr Rechenleistung der Computer hat, umso mehr Vertices (Knoten) können bearbeitet werden, bevor der Rechner länger zur Darstellung als für die Bearbeitung benötigt. Durch diese Obergrenze ist dann auch die Anzahl der Objekte beschränkt, die aus Vertices aufgebaut sind. Vorsicht ist auch bei den Partikeln empfohlen, die, in hoher Zahl verwendet, zwar nicht die (Vorschau) Darstellung am Bildschirm lahmlegen, aber die abschließende Berechnung des gerenderten Bildes sehr stark beeinflussen. Die mögliche Genauigkeit ergibt sich aus der Blender-Genauigkeit von drei Dezimalstellen (0,000). Damit können zwei Vertices (Knoten) einen minimalen Abstand von 0,001 Blender-Einheiten haben.

Viele gleichartige Objekte erstellen

• Wenn Sie nur viele Kopien eines Objektes benötigen, die sich an unterschiedlichen Orten im Raum befinden sollen, können Sie verlinkte Kopien anfertigen. Bei Mesh-Objekten lässt sich das Mesh an einem Objekt bearbeiten, da sich alle Objekte das gleiche Mesh teilen, werden alle Objekte gleichzeitig geändert. Entsprechendes gilt für die Energie von Lampen usw.
• Sie können auch ein weiteres Mesh-Objekt benutzen, und anstelle dessen Vertices Kopien eines beliebigen Objektes anzeigen lassen (Dupliverts). Schön ist das in Kombination mit einem Partikeleffekt, da anstelle eines Partikels ein ganzes Objekt angezeigt wird (Fischschwarm, Vogelschwarm).
• Mit einem Array-Modifier können Sie interaktiv die Anzahl an Kopien einstellen, den Abstand zwischen den Objekten frei wählen und vieles mehr. Eine Kette kann z.B. die Anzahl ihrer Kettenglieder automatisch an ihre Länge anpassen.

Themengebiet Meshes

Retopo, Sculpt Mit dem in Version 2.43 eingeführten Sculpt Werkzeug [Link] und Retopo [Link] werden die Möglichkeiten des Mesh Modelling erneut ausgeweitet. Bedeutend ist hierbei, dass Änderungen am Mesh nicht mehr im "klassischen" Sinn durch Verschieben der Vertices von Hand erfolgen, sondern durch das bloße Malen mit einem Pinsel. Bei Sculpt wird dabei die darunter liegende Struktur automatisch verändert. Damit können z.B. Falten in einem Gesicht sehr realistisch modelliert werden. Bei Retopo werden Meshstrukturen als Linien gemalt und anschließend in reale Objekte umgewandelt. Damit ist in Blender ein neuer Bereich nutzerfreundlicher Modellingmethoden hinzugefügt worden, der die Arbeit mit Meshes grundlegend erweitert und sicherlich auch vereinfachen wird.

Objekte im Ganzen verformen

• Mit Lattices kann man ein gegebenes Objekt von außen verformen, so als würde man es zusammendrücken oder auseinanderziehen. Wenn Sie also mal etwas in eine Flasche stecken möchten, kommen Sie mit einem Lattice weiter (auch animiert).
• Sie können Mesh-Objekte entlang Kurven verformen. Dabei gibt eine Kurve (Bezier- oder Nurbs-Kurve) die Verformung des Objektes vor. So können Sie z.B. einem Objekt eine Krümmung verpassen. Das schöne dabei ist, dass diese Änderungen reversibel und animierbar sind.
• Das Warp-Werkzeug kann Objekte an einem Kreis verformen.

Kanten bearbeiten

Bevel-Modifier ab Version 2.5, Bevel-Funktion (nur für alle Kanten), SubSurf-Modifier und Smooth-Modifier für begrenztes Beveln. Spin, Spin Sup

Themengebiet Kurven-Objekte

An Kurven ausziehen - Sweep II (Extrudieren entlang eines Pfades?)

Schlauchförmige Objekte sind im Grunde nur durch zwei Parameter bestimmt, ihrer Länge und ihr Profil, aus dem auch der Umfang resultiert. Die Parameter können von jeweils einer Kurve dargestellt und miteinander verrechnet werden. Führt man einen Bezierkreis entlang einer Bezierkurve, so entsteht, je nach Beschaffenheit der Kurve, ein gewundenes, schlauchförmiges Objekt. Statt eines Bezierkreises kann auch jede andere geschlossene oder offene Kurve benutzt werden. Mit Version 2.43 ist eine weitere interessante Möglichkeit der Bearbeitung hinzugefügt worden. Die Knotenpunkte der zugrunde liegenden Kurve können "skaliert" [Alt-S] werden und damit direkten und interaktiven Einfluss auf den Umfang an dieser Stelle nehmen. In dem ersten Beispiel wurde ein Bezierkreis entlang einer Bezierkurve geführt, aber es ist auch der umgekehrte Vorgang möglich, nämlich eine Bezierkurve entlang eines Bezierkreises zu führen. Dabei entstehen rotationssymmetrische Objekte.

Der Vorteil dieser Arbeitsmethode liegt darin, das man die Form jederzeit ändern kann. Allerdings sollte man die Bearbeitungsmethoden für Kurven sicher beherrschen, um zu schnellen und zufriedenstellenden Ergebnissen zu kommen.

Kurven haben ihre unangefochtene Stellung aber im Bereich Animation behalten wenn es darum geht, geschwungene Pfade anzulegen. Um z.B. weiche Kamerafahrten zu animieren, sind Kurven immer noch das erste Mittel der Wahl. Alle Informationen über Veränderungen der Objekte bei Animationen werden in IPO-Kurven hinterlegt.

Abbildung 1:

Deswegen gehören die Kurven zu den Grundbausteinen in Blender, deren Technik sie unbedingt beherrschen müssen, um weite Teile des Programms bedienen und anwenden zu können.

Themengebiet Nurbs

Nurbs [Link] spielen in Blender leider kaum eine Rolle, was sicherlich auch darin liegt, das ihre Funktionalität in dem Programm schlecht entwickelt ist. Dabei bieten Sie phantastische Möglichkeiten, die nicht oder nur annähernd mit Mesh Modelling erreicht werden können. Wenn glatte Kurvenverläufe auf Oberflächen verbunden mit korrekten Schnitten gefordert sind (die sogenannten Boolschen Operationen [Link]), werden von der Industrie und vielen CAD Programmen Nurbs verwendet. Boolsche Operationen sind mit Nurbs problemlos zu bewerkstelligen, bei Meshes hingegen ist diese Technik nur mit großer Vorsicht anzuwenden, da sehr stark in den Aufbau des Meshes eingegriffen wird und es in manchen Fällen sogar zu "unerwarteten Betriebszuständen" bei Blender kommen kann. Ihren Platz habe Nurbs bei Pfadanimationen und dem sogenannten "Skinning" [Link], wo mit wenigen Kurven Flächen oder Körper aufgespannt werden. In den letzten Jahren gab es immer wieder vielversprechende Anläufe, Nurbs besser in Blender zu integrieren, aber bisher sind alle Versuche im Sand verlaufen.

Abbildung 1: Bilder von Modellen, die mit Nurbs Kurven und dem Programm Moi3d erstellt wurden. Veröffentlicht mit freundlicher Genehmigung von "Schbeurd"

Themengebiet Metaball

Metaballs sind Körper, die sich bei Annäherung gegenseitig beeinflussen und miteinander verbinden, wenn ein gewisser Abstand unterschritten wird. Wenn sie eingesetzt wurden, dann als zähe Flüssigkeiten oder für gelantineartig zerflossene Körper. Mit den Möglichkeiten des Fluidsystems [Link] und der Softbodys [Link] gerät diese Gruppe aber immer weiter ins Abseits.

Textobjekte können sowohl zum schreiben von Fließtext als auch als eigenständige Objekte behandelt werden. Als eigenständige Objekte müssen sie jedoch zuerst in Kurven gewandelt werden. Anschließend kann man sie wie jedes andere Kurvenobjekt auch behandeln und modifizieren.