LISTA 1

Grafika komputerowa: Zapoznanie ze środowiskiem programistycznym (EK:La1), Lista 1
1) Środowisko pracy oprogramowania Blender.
(Listy pisane na wersję 2.77, wrzesień 2016)
Zakres
2) Opanowanie poruszania się w trzech wymiarach oraz tworzenia płaszczyzn odniesienia.
materiału:
3) Tworzenie i edycja prostych obiektów 3D.
Autor : Dominik Drabik
1) Środowisko pracy oprogramowania Blender
Środowisko Blendera jest open-sourcowym oprogramowaniem służącym do tworzenia grafiki i animacji 3D do
zastosowań w filmach, grach i wizualizacjach eksperymentów. Jak każdy program o podobnym celu,
charakteryzuje się on stanowiącą wyzwanie krzywą uczenia – na początku korzystania z oprogramowania
trzeba zainwestować sporo czasu by dobrze poznać możliwości i funkcje programu, ale im bardziej
opanowane będzie oprogramowanie, tym szybciej i łatwiej poznaje się nowe rzeczy. Po otwarciu programu
ukazuje się następujące środowisko pracy.
Domyślnie po otwarciu programu pojawia się scena składająca się z sześcianu, lampy oraz kamery. Sześcian
jest podstawowym obiektem siatkowym (mesh), lampa oświetla scenę a kamera pozwala na oglądanie sceny z
określonej perspektywy. Kursor 3D znajdujący się w środku sześcianu określa, gdzie nowe obiekty
zostaną umieszczone. Można go przesuwać poprzez kliknięcie na ekranie lewego przycisku myszy
(LPM).
Personalizacja - Blender posiada szereg różnych pasków i okien, a każde z nich może być dostosowane w
zależności od potrzeb. Dodatkowo posiada on kilka przygotowanych układów okien, które można zmieniać w
zależności od potrzeb w górnym pasku - po włączeniu oprogramowania ustawiony jest układ domyślny
(Default). Ponadto samo działanie programu i skróty klawiszowe można dostosować w tak zwanym oknie
preferencji użytkownika (User Preferences Window). Jest on dostępny w zakładce File. Wprowadzone zmiany
odnoszą się tylko do danego pliku, chyba że zostaną zapisane jako domyślne. Blender działa dobrze z
domyślnymi ustawieniami, jednak użytkownicy laptopów, ze względu na brak klawiatury numerycznej i/lub 3
klawisza myszki mogą zechcieć włączyć sobie opcję emulacji trzeciego przycisku myszki oraz emulację
klawiatury numerycznej w zakładce Input. Dodatkowo można zmienić liczbę możliwych cofnięć akcji
(domyślnie jest ustawione 32) oraz zmienić motyw programu na inną zakładkę kolorów.
Zapisywanie pracy – Blender otwiera projekty w podobny sposób jak inne programy z poszczególnymi
wyjątkami. Jeśli chodzi o otwieranie projektów, można wykorzystać komendę Open do otwarcia pliku .blend
oraz komendy Append do wczytania do obecnego projektu obiektów z innego projektu. Komenda Open może
również zostać wykorzystana do zaimportowania projektów w innych formatach takich jak na przykład .DXF.
Jeśli chodzi o zapisywanie, tutaj sprawy się nieco komplikują. Do zapisywania podstawowego służy komenda
Save. W przypadku nadpisywania istniejącego pliku, poprzedni zapis zostanie przemieniony na plik
back-upowy z rozszerzeniem .blend1. Dzięki temu zawsze istnieje możliwość wczytania poprzedniej pracy w
razie wystąpienia problemu. Poniżej przedstawiono okienko zapisu po uruchomieniu komendy Save.
Dodatkowo w przypadku gdy projekt ma być otwierany na innych komputerach, konieczne jest spakowanie
danych. Tekstury i dźwięki nie są automatycznie dodawane do pliku projektu w celu zmniejszenia jego
rozmiaru. Za każdym razem jak projekt jest wczytywany, program wyszukuje użyte tekstury i dźwięki, a
następnie umieszcza je w projekcie. W przypadku spakowania danych, te pliki są załączone i wczytywane od
razu, jednak rozmiar pliku zwiększa się znacząco. Opcję spakowania danych uruchamia się komendą Pack
into .blend file z zakładki External Data w zakładce File. W przypadku jednak gdy plik jest pozbawiony
tekstur i dźwięków (a projekt na zaliczenie listy 1 będzie ich pozbawiony) zapisywanie komendą Save nie
doprowadza do straty danych.
2) Poruszanie się w 3D oraz płaszczyzny odniesienia (Viewpoints).
Poruszając się po przestrzeni trójwymiarowej trzeba nie tylko zwracać uwagę na wysokość i długość, ale także
na głębię. Do poruszania się po przestrzeni 3D w oprogramowaniu Blender wykorzystuje się zarówno myszkę
jak i klawiaturę numeryczną (num-pad, nie należy używać klawiszy znajdujących się u góry klawiatury jeśli
wcześniej nie włączyło się emulacji num-padu w preferencjach użytkownika gdyż normalnie służą one do
zmiany warstw). Klawisze 7, 1 i 3 służą kolejno do ortogonalnego widoku z góry, frontu oraz prawej strony. Z
kolei klawisz 0 pokazuje widok kamery (co „widzi” kamera). W domyśle kamera pokazuje, jaki fragment sceny
będzie renderowany (wyszarzony obszar nie będzie). Klawisz numeryczny 5 jest wykorzystywany do
przełączania między widokiem perspektywy (gdzie głębia jest wyrażana przez ‘zmniejszenie’ obiektu) oraz
widokiem ortogonalny (gdzie nie ma efektu głębi). Klawisze (2,4,6,8) obracają widok po przestrzeni 3D.
Klawisze + i – służą do przybliżania i oddalania. Klawisz numeryczny . wyśrodkowuje widok na zaznaczonym
obiekcie na ekranie. Kombinacje ctrl+7/1/3 dadzą przeciwne widoki. Kombinacje ctrl+2/4/6/8 przesuwają
centrum widoku lekko w danym kierunku.
Mysz posiada kilka funkcji. Lewy przycisk myszy (LPM) przesuwa kursor 3D po ekranie oraz przeciąga
zaznaczone obiekty. Położenie kursora 3D determinuje miejsce stworzenia nowego obiektu. Prawy przycisk
myszy (PPM) wykorzystywany jest do zaznaczania obiektu bądź wierzchołka (w trybie edycji). Scroll (kółko na
myszce) wykorzystywane jest na dwa sposoby – skrolowanie wprzód/tył działa na zasadzie
oddalania/przybliżania podobnie jak klawisze +/-. Ponadto trzymanie scrolla pozwala na swobodne obracanie
widoku. W przypadku braku scrolla można włączyć emulację trzeciego przycisku myszy i wtedy jego funkcje
przejmuje klawisz alt. Zalecane jest dobre opanowanie poruszania się w przestrzeni 3D, gdyż jest ono
krytyczne do efektywnego tworzenia i modyfikowania obiektów. Do swobodnego przemieszczania obrazu w 2D
można posłużyć się kombinacją shift+scroll+LPM (shift+alt+LPM przy włączonej emulacji 3 przycisku).
Zakładki narzędzi i transformacji – Przydatna dla pracy jest znajomość dwóch zakładek w programie.
Zakładkę narzędzi przywołuje/chowa się klawiszem T (albo za pomocą LPM zmniejsza się w celu schowania
lub przywołuje przyciskając niewielki + w górnym lewym rogu sceny. W zakładce tej występują podstawowe
transformacje oraz zakładki umożliwiające tworzenie prostych obiektów. Zakładkę transformacji
przywołuje/chowa się klawiszem N (albo za pomocą niewielkiego + w górnym prawym rogu sceny). Znajdują
się w niej numeryczne lokalizacji obiektu, rotacji oraz skali.
Tworzenie viewpointów – Przeważnie
jedno okno widoku nie wystarczy by
móc precyzyjnie umieścić i poskładać
obiekty na scenie. W tym celu
najczęściej stosuje się trzy rzuty sceny –
z góry, z przodu obiektu oraz z boku
(każdy
w
trybie
ortogonalnym,
num1,3,7). Pozwala to na dokładne
definiowanie i ustawianie obiektów, tak
by znajdywały się one tam gdzie
powinny być. Dodatkowo zalecane jest
sprawdzenie umieszczenia kursora 3D
na przynajmniej dwóch rzutach. I
chociaż da się stworzyć scenę bazując tylko na jednym viewpoincie, jest to znacząco bardziej czasochłonne.
W celu stworzenia dodatkowego viewpointu, a raczej podzielenia istniejącego, należy przesunąć
kursor na mały trójkąt w prawym górnym rogu sceny. Kiedy kursor zamieni się w + trzymając LPM
przesuwać kursor by podzielić okno na dwie części. Usuwanie podziału działa w podobny sposób, wystarczy
przesunąć podziałkę na okno, które chce się usunąć. Podział sceny może wyjaśnić dlaczego istnieje
konieczność chowania zakładek narzędzi i transformacji.
Dobrym ćwiczeniem przed przystąpieniem do dalszej części listy jest sformatowanie własnej sceny by
przedstawiał on 4 rzuty – z góry ortogonalny, z przodu ortogonalny, z prawego boku ortogonalny i widok
perspektywy zadany przez użytkownika bądź widok kamery. Warto także przetrenować przybliżanie i
oddalanie widoku, przesuwanie i poruszanie się po płaszczyźnie 2D i 3D oraz otwieranie zakładek narzędzi i
transformacji. Widok szkieletowy obiektów na danym viewpoincie włącza/wyłącza się klawiszem Z.
3) Tworzenie i edycja prostych obiektów siatkowych
Po zapoznaniu się z podstawami środowiska pracy oraz poruszania się w przestrzeni 3D można przejść do
podstaw tworzenia obiektów i projektowania scen. Na początku wytłumaczone zostaną tylko podstawowe
obiekty siatkowe (mesh). Jednak istnieje możliwość tworzenia innych obiektów, co zostanie wyjaśnione w
następnych listach.
Położenie kursora 3D określa miejsce, gdzie zostanie umieszczony nowy element
(kursor przemieszcza się używając LPM). Można zwiększyć precyzję umieszczenia
kursora stosując skrót shift+S. Po umieszczeniu kursora w zadowalającej lokalizacji,
nowy element można wybrać z zakładki Create w zakładce narzędzi (T) albo po prostu
wywołać odpowiednie okno skrótem shift+A. W celu stworzenia obiektu UV Sfery
należy zaznaczyć Add->Mesh->UV Sphere. Po stworzeniu obiektu pojawi się okienko, w
którym będzie można zdefiniować ile południków (segments) i równoleżników (rings)
posiada sfera (co funkcjonuje jako forma rusztowania, która definiuje wierzchołki od
których następnie wykreślane są łączące je płaszczyzny. Okno to pojawia się w oknie
narzędzi (jeśli nie jest włączone można je przywołać skrótem T).
Wartości można zmieniać albo poprzez ręczne wpisanie, albo
przeciągając mysz trzymając wciśnięty LPM w lewo i prawo. Sfera
będzie na bieżąco uaktualniana, by odzwierciedlić wprowadzane
zmiany. Istnieje szereg dostępnych podstawowych obiektów
siatkowych, każdy z nich charakteryzujący się innymi
właściwościami i kształtami. Są to płaszczyzna (plane), sześcian
(cube), circle (niewidoczny jako obiekt 3D do momentu
wypełnienia), Sfera UV (z określoną liczbą południków i
równoleżników), Icosfera (sfera triangulacyjna), cylinder, stożek
(cone), twarz małpki (monkey) oraz torus.
Po stworzeniu obiektu, jest on wprowadzany na scenę w trybie obiektowym (Object
Mode). Są dwa postawowe stany w Blenderze – tryb obiektowy i tryb edycyjny (Edit
Mode). Tryb edycyjny jest stosowany do zmiany kształtu obiektów poprzez
zaznaczanie wierzchołków na nim. Z kolei tryb obiektowy modyfikuje obiekt jako całość. Klawisz Tab przełącza
między dwoma trybami. Dodatkowo widać w jakim jest się trybie z dolnego paska. Po dodaniu nowego obiektu
warto się upewnić czy jest się w trybie obiektowym. W innym razie nowo stworzony obiekt będzie połączony z
poprzednim. W zakładce są widoczne także inne tryby, lecz te będą omówione w kolejnych listach.
Proste manipulacje obiektami – podstawowymi operacjami na obiektach, bez których bardzo trudno jest
skończyć projekt, są przesuwanie, obracanie i skalowanie obiektów. Trzy podstawowe manipulacje obiektami
wywołuje się następującymi skrótami klawiszowymi:
klawisz G – przesuwanie obiektu
klawisz S – skalowanie i wydłużanie obiektu
klawisz R – obracanie obiektu
W przypadku, gdy którekolwiek z tych manipulacji ma być bardzo precyzyjne (na przykład obrót na osi X o 90
stopni), zmian tych zawsze można dokonać z zakładki transformacji (klawisz N jeśli zakładka jest
niewidoczna). W tym oknie można też zablokować zmianę określonego parametru (za pomocą kłódki obok
wartości).
Zamiast używać klawiszy G/S/R możliwe jest manipulowanie obiektami tzw. widżetami. W przypadku tej opcji
możliwa jest zmiana współrzędnych z globalnych na lokalne czy normalne.
Zadanie na zaliczenie listy
Stwórz własny folder na dysku. Zapisz w nim swój projekt. W projekcie stwórz rzeźbę bądź złożony obiekt
zawierający przynajmniej po 1 typie każdego obiektu siatkowego (z wyłączeniem grid i circle). Pamiętaj, by
upewnić się, że jesteś w trybie obiektowym przed umieszczeniem nowego obiektu. Użyj płaszczyzny (plane) i
wyskaluj ją odpowiednio dużą, a następnie użyj jej jako podłoża. Potrenuj skalowanie, obracanie, przesuwanie
oraz odnajdywanie się na płaszczyźnie 3D. Możesz użyć skrótu klawiszowego shift+D by duplikować
istniejący obiekt (na samym końcu listy znajduje się tabela z skrótami klawiszowymi, która może być pomocna
przy tym zadaniu). Pamiętaj by skonfigurować sobie okna widoku tak, by móc jednocześnie obserwować
scenę z kilku rzutów. Często zapisuj swoją pracę.
Po stworzeniu obiektu możesz poprzesuwać i poobracać kamerę w celu lepszego widoku na scenę.
Poniżej dwa przykłady stworzonych obiektów złożonych (obiekt który tworzysz nie musi być podobny do
poniższych, musi jedynie zawierać po 1 typie każdego obiektu siatkowego oraz powinno być widoczne, że
zostały opanowane podstawowe manipulacje obiektami).
Poznane klawisze skrótowe
Skrót
numpad 7/1/3
numpad 0
numpad 5
numpad 2/4/6/8
ctrl+n7/1/3
ctrl+n2/4/6/8
scroll+LPM
shift+scroll+LPM
Z
T
N
shift+S
shift+A
Tab
G
S
R
Shift+D
Opis
widok z góry/boku/prawej strony
widok kamery
przełączanie się między widokiem ortogonalnym i perspektywą
obrót po przestrzeni 3D
widok z dołu/tyłu/lewej strony
przesunięcie po 2D w danym kierunku
swobodny obrót po przestrzeni 3D
swobodne przesunięcie po 2D
włączenie/wyłączenie widoku szkieletowego
przywołanie/schowanie zakładki narzędzi
przywołanie/schowanie zakładki transformacji
dodatkowe opcje precyzyjnego umieszczenia kursora 3D
przywołanie okienka tworzenia obiektów
przełączanie między trybem obiektowym a edycyjnym
przesuwanie obiektu
skalowanie/rozciąganie obiektu
obracanie obiektu
duplikowanie obieku
Materiały dodatkowe do listy 1
Książki:
1) Blain John, An Introduction to Blender 3D, A book for beginners, strony 8-42.
2) Blain John, The Complete Guide to Blender Graphics, strony 19-55.
Strony internetowe:
1) http://polskikursblendera.pl/
2) http://www.instructables.com/id/Beginners-Guide-to-Blender/ (steps 1-6)
Materiały video (ang):
1) http://gryllus.net/Blender/Lessons/Lesson01.html
2) http://gryllus.net/Blender/Lessons/Lesson02.html
3) https://cgcookie.com/course/blender-basics/