- PDF Free Download

Transkript

1 Pavel Pokorný BLENDER nauète se 3D grafiku 2. aktualizované a rozšíøené vydání Praha 2009

2 PODÌKOVÁNÍ Chtìl bych podìkovat pøedevším Pavlovi Èernohousovi, který mi pomohl se s Blenderem seznámit a poznat, o jak výborný program ve své oblasti jde. Pøedevším jeho èlánky, které jsem nalezl na internetu a rady mi velice pomohly proniknout hluboko do nitra Blenderu. Podìkování patøí i Veronice Bártové za pomoc pøi aktualizaci této knihy. Ale podìkování patøí i mnoha dalším lidem, kteøí se v nejrùznìjších návodech a diskusních fórech rádi podìlili o svoje poznatky i zkušenosti. V neposlední øadì bych chtìl podìkovat všem lidem v mém blízkém okolí, jejichž vìtší èi menší pomoc, trpìlivost a tolerance mi umožnily tuto knihu napsat. Autor Tato publikace vznikla za podpory výzkumného zámìru MSM Ing. Pavel Pokorný, Ph.D. Blender nauète se 3D grafiku Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována nebo rozmnožována jakoukoli formou (tisk, fotokopie, mikrofilm nebo jiný postup), zadána do informaèního systému nebo pøenášena v jiné formì èi jinými prostøedky. Autor a nakladatelství nepøejímají záruku za správnost tištìných materiálù. Pøedkládané informace jsou zveøejnìny bez ohledu na pøípadné patenty tøetích osob. Nároky na odškodnìní na základì zmìn, chyb nebo vynechání jsou zásadnì vylouèeny. Všechny registrované nebo jiné obchodní známky použité v této knize jsou majetkem jejich vlastníkù. Uvedením nejsou zpochybnìna z toho vyplývající vlastnická práva. Veškerá práva vyhrazena Ing. Pavel Pokorný Ph.D., Praha 2009 Nakladatelství BEN technická literatura, Vìšínova 5, Praha 10 Pavel Pokorný: Blender nauète se 3D grafiku BEN technická literatura, Praha vydání ISBN

3 Obsah 1 HISTORICKÝ VÝVOJ BLENDERU Verze 2.30 (øíjen 2003) Verze 2.35 (listopad 2004) Verze 2.40 (prosinec 2005) Verze 2.41 (leden 2006) Verze 2.42 (kvìten 2006) Verze 2.43 (únor 2007) Verze 2.44 (kvìten 2007) Verze 2.45 (listopad 2007) Verze 2.46 (kvìten 2008) Verze 2.47 (srpen 2008) CO LZE V BLENDERU PROVÁDÌT Rozhraní Modelování Animace Stínování a Rendering Fyzika, èásticové systémy a efekty Realtime 3D/tvorba her Soubory INSTALACE BLENDERU Windows Linux POPIS PROSTØEDÍ A ZÁKLADNÍ OVLÁDÁNÍ BLENDERU Typy oken Uživatelské nastavení Práce se soubory Nastavení vlastního prostøedí Základní práce s oknem 3D View A Obsah a úvod 3

4 4.6 Obrazovky a scény Hladiny Okno Buttons Window VYRENDEROVÁNÍ SCÉNY A VÝSTUPNÍ NASTAVENÍ Nastavení renderingu a renderování Tipy pro renderování OBJEKTY VE SCÉNÌ A ZÁKLADNÍ PRÁCE S NIMI Objektový a editaèní mód Základní editaèní pøíkazy Pøíkazy transformací Manipulátory Práce se støedovým bodem a zarovnávání Uchycení objektù Skupiny objektù Rodièovská vazba seskupení objektù Modifikátory Zpùsoby zobrazení PRÁCE S MESH OBJEKTY Mesh objekty a editaèní mód Práce s mesh objekty v editaèním módu Tažení (Extrude) Rozdìlení (Subdivide) Magnetické pole (Proportional editing tool) Zaoblování (Bevel) Modelovací zpùsob sculpt Zakøivení (Warp tool) Hák (Hooks) Subsurf Multires Decimátor (Decimate) Pavel Pokorný: Blender nauète se 3D grafiku A

5 7.13 Rozøezávání (Knife) Využití šumu pøi modelování Modifikátor Cast Modelování podle obrázku na pozadí Rotace profilu kolem osy (Spin, Spin Dup) Šroubovice (Screw) Modifikátor Array Lattice Modifikátor Mesh Deform Rip tool Váha vertexù Booleovské operace PRÁCE S KØIVKAMI, PLOCHAMI A TEXTY Køivky (Curves) Plochy (Surfaces) Práce s texty Tažení a tvarování u køivek Deformace objektu podle køivky META OBJEKTY MATERIÁLOVÉ NASTAVENÍ Materiály Ramp shadery Halo efekty Node editor a materiály TEXTURY Textury a materiál Tvorba textur Environment mapping Displacement mapping Vkládání 2D obrázku do 3D scény A Obsah a úvod 5

6 11.6 UV mapování Modifikátor UVProject SVÌTLA Typy svìtel Volumetrické svìtlo Umis ování svìtel do scény PRÁCE S KAMEROU OKOLÍ SCÉNY Mlha Hvìzdy Ambient occlusion ROZŠÍØENÉ MOŽNOSTI RENDERINGU Renderovací hladiny Kompozitní Node editor Zapékání textur Panoramatický rendering Rendering se zvýraznìnými hranami Ray tracing Radiosita OUTLINER ANIMACE Vytvoøení jednoduché animace Animace v IPO editoru Sledování objektu a pohyb objektu po køivce Animace deformací objektù Animace pohybù (character animation) Video sequence editor Pavel Pokorný: Blender nauète se 3D grafiku A

7 18 ÈÁSTICOVÉ SYSTÉMY A EFEKTY Objekty jako èástice Modifikátor Explode Statické èástice Simulace látek Simulace pružných objektù Fluidní dynamika Efekty Build a Wave PYTHON SKRIPTY L-system skript Skript Gen REJSTØÍK Kontakty na prodejny technické literatury A Obsah a úvod 7

8 ÚVOD Historie poèítaèové grafiky sahá do padesátých let minulého století. Stejnì jako jiné obory lidské èinnosti, i poèítaèová grafika prodìlala bouølivý vývoj, který byl ovlivnìn zejména možnostmi jejího uplatnìní. V dnešní dobì se s ní mùžeme setkat v mnoha oblastech napø. v reklamní a umìlecké tvorbì, pøípravì publikací (DTP), u konstrukèních návrhù (CAD), grafické komunikaci (ikony), pøi znázornìní údajù (grafy, diagramy) nebo zpracování obrazu (úprava fotografií apod.). S nárùstem výkonù poèítaèù se v dnešní dobì stále více využívá a uplatòuje 3D poèítaèová grafika. A to nejen v oblasti již zmínìných konstrukèních návrhù, ale i v oblastech poèítaèových her nebo filmové tvorby. Pro konkrétní úkony na poèítaèi se používají specializované softwarové nástroje. To stejné platí i v 3D poèítaèové grafice. Práce s takovými nástroji bývá pro zaèáteèníka velice obtížná. Zvládnutí pokroèilých grafických technik je otázkou intenzivního vìnování se danému programu mìsíce, ba i léta. A to nemluvíme o grafickém cítìní. Každý software je jen prostøedek, kterým nìco vytváøíme. Pokud se pouze nauèíme ovládat nìkterý z grafických programù (by na velmi vysoké úrovni), nemùžeme oèekávat, že budeme umìt vytváøet dokonalé filmové scény, které je možné vidìt na plátnech kin èi televizních obrazovkách. K tomu je tøeba znát i spoustu jiných vìcí, vìdìt nìco o kompozici a koncepci obrazu, atd. Ale to již odboèujeme. Kniha, kterou právì držíte v ruce, se tìmto tématùm nevìnuje. Celá je vìnována popisu jednoho 3D grafického programu. Tímto programem je Blender. Kniha je urèena pøedevším zaèáteèníkùm a zájemcùm o 3D grafiku, kteøí by do dané oblasti chtìli proniknout hloubìji. Zkušenìjší uživatelé zde možná nenajdou vše, co by potøebovali. Ono napsat takovou knihu, která by obsahovala všechno o takovém programu ani nejde. Publikace o Blenderu by mohla mít nìkolikanásobnì více stránek, a pøesto by neobsahovala vše. Kromì toho vznikají v pravidelných èasových intervalech nové verze s novými nástroji a pozmìnìnými nìkterými staršími. Taková publikace by pak ztrácela na aktuálnosti. Jak je uvedeno v pøedchozím odstavci, kniha je urèena pøedevším zaèáteèníkùm. Tìmi zaèáteèníky jsou mínìni uživatelé, kteøí se chtìjí nauèit pracovat s 3D grafikou v Blenderu. Nejsou jimi mínìni zaèínající poèítaèoví uživatelé. Pøi studiu této knihy pøedpokládáme, že uživatel ví, co je soubor, adresáø a zná základní práce s nimi. Taktéž pøedpokládáme, že má alespoò základní zkušenosti s grafickým prostøedím tøeba i jiného programu (ví co jsou to ikony, tlaèítka, jak fungují rozbalovací nabídky pøíkazù) a má základní vìdomosti o poèítaèové grafice (ví jaký je rozdíl mezi rastrovou a vektorovou grafikou, co je to a jak funguje 3D souøadnicový systém, atd.). Jednodušší studium budou mít také uživatelé, kteøí znají alespoò základy anglického jazyka. CO JE TO BLENDER? Blender je software pro 3D modelování, animaci, tvorbu her, rendering a pøehrávání. Je to program, který je založeny na grafické knihovnì OpenGL. Díky tomu je dostupný 8 Pavel Pokorný: Blender nauète se 3D grafiku A

9 pro velké množství operaèních systémù jako je Windows, Linux, Irix, Sun Solaris, FreeBSD nebo Mac OS X. Další výhodou Blenderu je, že je k dispozici zcela zdarma, a to vèetnì zdrojových kódù. Ti uživatelé, kteøí jsou zbìhlí v programování, si proto mohou program zkompilovat i sami. Samozøejmì, že existuje spousta jiných programù, které mají stejné èi podobné zamìøení jako Blender a disponují i silnìjšími nástroji. Jmenujme napøíklad 3D Studio Max, Maya, Lightwave, Cinema 4D, Rhinoceros. Tyto programy se øadí mezi profesionální a lze v nich provádìt pro laika až neskuteèné vìci, které lze vidìt v mnohých multimediálních prezentacích, poèítaèových hrách èi filmových scénách. Již nìkolik let se produkují filmy, které byly kompletnì vytvoøeny na poèítaèi s použitím nìkterého z tìchto jmenovaných programù. Takto vytvoøených filmù stále více narùstá a i v bìžnì vytváøených filmech se scény a efekty, vytvoøené tìmito programy, používají èím dál tím èastìji. Dùvodem nejsou jen možnosti souèasných poèítaèù, ale i ekonomické hledisko. Dá se tak ušetøit nemálo finanèních prostøedkù. Není možné pøesnì øíci, který z jmenovaných programù je nejlepší. Každý z nich má nìjaké charakteristické vlastnosti (tím pádem pøednosti a nedostatky). Obecnì lze øíci, že je celkem jedno, který program zaène zájemce o 3D grafiku používat, dùležité je nauèit se zvolený nástroj dokonale ovládat. Postupem èasu je možné pøejít na program, který se zdá lepší. PROÈ PRÁVÌ BLENDER Dùvodù, proè jsem se rozhodl napsat knihu Blenderu, bylo nìkolik. O prvním z nich jsem se již zmínil. Je zcela zdarma (jedna licence jiných, výše zmiòovaných komerèních programù, obvykle stojí desetitisíce až statisíce). Tím pádem otevírá oblast pro zaèínající zájemce o 3D grafiku, aniž by museli do programu investovat finanèní prostøedky. Dalším dùvodem je jeho velikost a hardwarová nenároènost. Velikost instalaèního souboru aktuální verze 2.46 je pøibližnì 9 MB a po instalaci zabírá místo na disku okolo 30 MB. Vzhledem k možnostem, kterými tento program disponuje, se to zdá až neuvìøitelné. Jeho rychlost a výkonnost pochopitelnì závisí na konfiguraci poèítaèe. Nejdùležitìjší komponentou pro takovýto program je samozøejmì grafická karta. Na domovských internetových stránkách Blenderu [1] se nachází velký test porovnání rychlosti pro rùzné operaèní systémy a grafické karty. Nicménì program funguje i na dnes již historických 3Dfx kartách Banshee ve Windows 98. Stejnì jako u jiných programù, je i Blender neustále vyvíjen a pravidelnì vznikají nové verze, ve kterých jsou implementované nové funkce a rozšíøené možnosti. Díky tomuto, a více než desetileté historii vývoje, jeho popularita neustále narùstá a pracuje s ním obrovské množství poèítaèových uživatelù. To dokládají i údaje od tvùrcù tohoto programu, kteøí na vývojáøských www stránkách Blenderu [1] uvedli, že za prvních osm mìsícù roku 2005 mìli více než 2 milióny downloadù. Vra me se ale zpìt k další charakteristice programu. Doposud jsme hovoøili pouze o výhodách Blenderu. Pokud bychom mìli jmenovat nìjakou nevýhodu programu, tak A Obsah a úvod 9

10 to na první pohled bude zøejmì uživatelské prostøedí. Abychom ale byli pøesní, ono to uživatelské prostøedí je vytvoøeno dobøe a tlaèítka pøíkazù jsou umístìna pøehlednì a logicky. To však oceníte, až se s programem blíže seznámíte. Pro úplného zaèáteèníka bude zorientovat se v prostøedí programu a nauèit se s ním pracovat možná trochu problém. To se týká pøedevším uživatelù Windows. Napøíklad funkèní klávesa F1 nevyvolá nápovìdu, tak, jak jsou uživatelé operaèního systému firmy Microsoft zvyklí, ale otevírá nový soubor (což je v programech vytvoøených pro Windows zpravidla kombinace kláves CTRL + O). Podobnì nelze napøíklad využít schránku na pøenášení objektù z jedné scény do druhé (vkládat objekty mezi scénami pochopitelnì jde, ale provádí se to jiným zpùsobem viz dále). Tento zpùsob ovládání je dán multiplatformností, o které bylo zmínìno na zaèátku této kapitoly. Proto, pokud se vám z tohoto dùvodu bude práce s tímto programem zdát zpoèátku obtížná, nenechte se odradit. KONCEPCE KNIHY Po obsahové stránce jsem knihu psal jako referenèní pøíruèku s postupným popisem nejpodstatnìjších funkcí programu v oblasti modelování, renderingu a animací, které najdete pro verzi 2.46 (v dobì psaní této knihy jde o nejnovìjší oficiální verzi programu). Nenajdete zde ovšem nic o tématu tvorby her v Blenderu, a také o Python skriptech je zde pojednáno jen velice struènì. Obì tato témata jsou pomìrnì rozsáhlá (zvláštì Python) a zasloužila by si samostatnou publikaci. Pøesto tedy, že je v této knize uveden zejména popis funkcí, snažil jsem se co nejvíce témat doplnit ukázkovými pøíklady. Ty by mìly pomoci zvláštì zaèáteèníkùm. Zároveò všem uživatelùm, kteøí to s 3D grafikou myslí opravdu vážnì, doporuèuji soubìžnì s touto publikací navštívit internetové adresy, jejichž seznam je uveden na konci této knihy. Na nich najdete nejen spoustu dalších pøíkladù a tutoriálù, ale i námìty, jakým smìrem se vydat dále v této oblasti, která je bezesporu velice zajímavá. Pøíklady, které jsou v této knize uvedeny, pochopitelnì mùžete vytváøet zcela sami. Pokud byste s nimi mìli potíže, mùžete pøíslušné soubory získat zdarma z internetu staèí navštívit www stránky vydavatelství BEN technická literatura. Snahou bylo, aby na sebe jednotlivé kapitoly navazovaly od poèáteèního seznámení s Blenderem až po proniknutí do hloubky tohoto vynikajícího programu. Protože jsou však jednotlivé èásti na sobì hodnì závislé, èasto se v textu ètenáø setká s odkazy do jiných pasáží textu. V pøípadì, že na takový text ètenáø narazí a na první pohled se nebude zdát pøíliš srozumitelný, mùže pøíslušnou èást pøeskoèit a vrátit se k ní poté, co budou osvìtleny pøíslušné navazující èásti. Protože je prostøedí programu ryze anglické, v knize jsou èasto použita anglická slova (soubory, pøíkazy, èi nabídky menu). Pro lepší èitelnost jsou tato slova oddìlena od okolního textu tak, že jsou psána kurzívou. Klávesové zkratky pøíkazù jsou v textu psány tuènì a velkými písmeny. Desetinná èísla jsou z programátorských dùvodù zapsána s desetinnou teèkou místo èárkou. 10 Pavel Pokorný: Blender nauète se 3D grafiku A

Roman Neruda a Tomáš Holan C++ BUILDER V PØÍKLADECH Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována nebo rozmnožo

OBJEKTOVÉ PROGRAMOVÁNÍ V C++ V PŘÍKLADECH 8 Proudová knihovna 8.1 Hierarchie proudů... 8-1 8.2 Standardně zavedené proudy... 8-1 8.

Podìkování: Výsledkù publikovaných v této knize bylo dosaženo také za podpory projektù GAÈR 101/06/P108 Výzkum simulaèního a experimentálního modelová

PROGRAMOVÁNÍ V JAZYCE C V PŘÍKLADECH 11 Dynamické datové struktury 11.1 Spojové struktury... 11-1 11.2 Příklad PROG_11-01... 11-2 11.

Autor by chtìl podìkovat všem svým spolupracovníkùm a kolegùm, kteøí mu pomohli s pøípravou textu. K vydání knihy pøispìla firma Newport Electronics s

Kniha je urèena všem zájemcùm o teorii elektrických obvodù Poslouží jako pøíruèka pro praxi, ale i jako uèebnice pro studenty støedních a vysokých ško

4 DIELEKTRICKÉ OBVODY ZÁKLADNÍ POJMY DIELEKTRICKÝCH OBVODŮ Základní veličiny a zákony Sériový a paralelní

Základy ultrazvuku A. ZÁKLADY ULTRAZVUKU 10

Monografie poskytuje v pøehledné a praktické formì znalosti a výpoèetní nástroje pro modelování šíøení rádiových vln v zástavbì, tedy vnì i uvnitø bud

Jan Hájek ELEKTRONICKÉ HLEDAÈE Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována nebo rozmnožována jakoukoli formou

kap..2 Plochy (Surfaces) Plochy jsou rozšíøením NURBS køivek. Zatímco køivka NURBS používala jednorozmìrnou interpolaci (U), u ploch je navíc pøidán d

Tato kniha popisuje výchozí stanoviska psychotroniky jako potenciální vìdní disciplíny Tvoøí ucelenou pracovní hypotézu pro realizaci základního výzku

Jan Humlhans NÁBOJOVÉ PUMPY funkce, pøehled a použití Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována nebo rozmno

ALGORITMY ČÍSLICOVÉHO ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLŮ

David Matoušek ÈÍSLICOVÁ TECHNIKA základy konstruktérské praxe Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována ne

ELEKTRONICKÉ PRVKY 7 Výkonové a spínací aplikace tranzistorů 7.1 Ztrátový výkon a chlazení součástky... 7-1 7.2 První a druhý průraz bipolárního

Gergelitsová, Holan: Zlatý řez pravítkem a kružítkem

Komerèní využití stavebních návodù je povoleno jen s písemným souhlasem autora a nakladatelství. Soubory na CD ROM mající pøímo vztah ke knize, které

APLIKACE MIKROKONTROLÉRŮ PIC32MX

MIKROPROCESOROVÁ TECHNIKA 9 Událostní systém 9.1 Události Síť ERN Časování událostí Filtrace

Translation from the English language edition: Passing the marker Understanding the New Millennium Energy Copyright 2000 Lee Carroll All Rights Reserv

Publikace prezentuje nìkteré poznatky z obsáhlé oblasti analogových soustav, které v poslední dobì prodìlávají rozvoj. Z toho dùvodu ani nemùže podat

Karel Zaplatílek a Bohuslav Doòar MATLAB zaèínáme se signály Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována nebo

NOiYHVQLFH SVDFtKR VWURMH Í (Q Ï Á. (VF ) )SURJUDPRYDWHOQpNOiYHV\) ) 3VF 6F/ 3DX NRQWURON\ ,QV +RPH 3J8S 7DE 'HO (QG 3J'Q &DSV/ (QWHU Í 6KLIW

Urèeno uživatelùm CB pásma, kteøí si chtìjí rozšíøit okruh vìdomostí, rádiovým posluchaèùm a všem, kteøí se pøipravují ke zkouškám pro povolení provoz

APLIKACE ALGORITMŮ ČÍSLICOVÉHO ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLŮ 1. DÍL

Jiøí Peèek, OK2QX. Radioamatérský provoz a pøedpisy

Ukázka knihy z internetového knihkupectví www.kosmas.cz

MIKROKONTROLÉRY PIC PRO POKROČILÉ

Ladislav Szántó: Maxwellovy rovnice, 2. vydání

1.2 Realizace èekání pomocí jednoduché programové smyèky Pøíklad 3: Chceme-li, aby dítì blikalo baterkou v co nejpøesnìjším intervalu, øekneme mu: Roz

0RW\O3LFWXUH%R[ 7LPHU7LPHU

Translation from the English language edition: The end times (New information for personal peace) Copyright Platinum Publishing House 2010 All Rights