Лабораторная работа № 1 ТРЕХМЕРНЫЙ ГРАФИЧЕСКИЙ РЕДАКТОР BLENDER Цель работы: изучение интерфейса и основных приемов работы в графическом редакторе Blender. 1. Краткие теоретические сведения Blender – это открытый и свободнораспространяемый графический редактор для создания трехмерной компьютерной графики, анимации и интерактивных приложений (сайт разработчика - http://www.blender.org/). 1 2. Интерфейс графического редактора Blender Запуск программы осуществляется через главное меню или по ярлыку на рабочем столе. Все пункты меню, команды и названия окон после запуска программы оказываются на английском языке, для выбора русскоязычного интерфейса следует выполнить действия: File – User preferences – вкладка System – в окне International fonts выбрать язык Русский, отметить пункты Interface, Tooltips, New Data и нажать кнопку «Сохранить настройки». Рабочее окно Blender после установки русскоязычного интерфейса показано на Рис. 1. Рис. 1 – Рабочее окно редактора Blender Центральное место в рабочем окне редактора занимает 3D-окно, в котором размещены следующие элементы: - Обозначения осей. - 3D-курсор - Отображаемый объект, по умолчанию – куб. в случае ненадобности куб можно удалить (клавиша Delete). 2 - Лампа, служит в качестве источника света, без нее конечное изображение будет черным. - Камера необходима для отображения конечного изображения. С помощью камеры мы видим изображение под тем или иным углом. Все вместе (в данном случае, куб, лампа, камера) формируют сцену – представление события. Область в нижней части рабочего окна Blender называется окном кнопок (Buttons window). И в самом верху, вдоль верхней границы рабочего окна редактора располагается заголовок окна настроек пользователя (User Preferences window). Понятие рендеринга Сцена, созданная в Blender – это еще не изображение. Чтобы получить из сцены графический файл необходимо «отрендерить» файл. Формирование изображения по созданной сцене называется рендерингом (отрисовкой). В Blender, чтобы посмотреть конечное изображение следует нажать клавишу F12. Отображаемая сторона, удаленность и др. на получившемся изображении зависят от того, где размещена и как повернута камера. На Рис. 2 показан результат рендеринга исходного объекта куб. Рис. 2 – Рендеринг изображения 3 Единицы Blender Blender использует единицу измерения с предсказуемым названием Единица Blender (Blender Unit, BU). Единица Blender это размер одного квадрата фоновой сетки в 3D-окне Blender. При работе с моделями в определенном масштабе, то нужно решить, какому реальному размеру будет соответствовать одна BU и выполнять работу в соответствующей пропорции. Задание 1. Изучить графические элементы рабочего окна Blender. Выполнить рендеринг объекта куб. 3. Основные операции по работе с объектами 3.1 Навигация с помощью клавиатуры и мыши Многие команды в Blender предпочтительно выполнять с клавиатуры. При этом следует помнить, что курсор мыши должен находиться именно в том окне, где планируется произвести изменения. Для просмотра созданного изображения используется функциональная клавиша F12. Для выхода из режима просмотра следует нажать клавишу Esc. Чтобы изменять вид в окне просмотра чаще всего используют клавиши NumPad (дополнительные цифры и знаки в правой части клавиатуры). Для того чтобы установить в 3D-окне вид из камеры следует нажать 0 (ноль). Для возврата в вид сверху – 7. Назначение других клавиш NumPad: 1 – вид спереди; 3 – вид справа; 2, 4, 6, 8 – поворот сцены; 5 – перспектива (повторное нажатие возвращает обратно); «.» и Enter – изменение масштаба относительно выбранного объекта; «+» и «-» - изменение масштаба сцены. Изменять вид окна просмотра можно не только с помощью клавиатуры, но и используя мышь (курсор мыши при этом должен находиться в 3D-окне): прокрутка колеса мыши меняет масштаб; движение мыши при нажатом колесе поворачивает сцену; движение мыши при нажатом колесе + Shift передвигает сцену. 4 3.2 Выделение объектов Присутствующие на сцене объекты можно передвигать, менять угол наклона и производить ряд дополнительных операций. Для этого необходимо выделить объект, выделение осуществляется правым щелчком мыши по выбранному объекту, в результате контур выделенного объекта будет окрашен другим цветом (например, оранжевым цветом). Чтобы выделить несколько объектов, надо по очереди щелкать правой кнопкой мыши удерживая клавишу Shift. Нажатие клавиши A приводит к сбрасыванию выделения с любых объектов (если что-нибудь было выделено), следующее нажатие - к выделению всех объектов. На Рис. 3 показан результат применения операции выделения к объектам куб, камера, лампа. Рис. 3 – Выделение группы объектов 3.3 Преобразования объектов Выполнять различные преобразования объектов, например, изменять местоположение, размер и разворот объектов можно как с помощью клавиатуры, так и с помощью кнопок, расположенных в меню 3D-окна. Для изменения размера объекта по всем осям с помощью клавиатуры необходимо выполнить следующие действия: 1. выделить объект; 2. выбрать режим просмотра «вид справа» (3); 3. расположить курсор мыши в 3D-окне в соответствии со следующей закономерностью: чем ближе курсор к центру объекта, тем больше будет производить изменения малейшее 5 движение мыши; чем дальше курсор от центра объекта, тем слабее будет влияние движения мыши. 4. нажать клавишу S (не удерживать); 5. перемещать курсор мыши, пока объект не достигнет необходимого размера; 6. щелкнуть левой клавишей мыши, чтобы согласиться с изменениями, или правой – чтобы отказаться от них. Если при перемещении курсора (п.5) зажать клавишу Ctrl, то любое изменение будет пошаговым (на определенную величину). Для изменения местоположения объекта на сцене используется клавиша G, для поворота – R. Данные клавиши S, G и R не случайно выбраны для выполнения действий: S – первая буква английского слова size (размер), G – go (движение), а R – rotation (вращение). Если изменения необходимо выполнить только по одной оси, то после клавиши S или др. следует нажать X или Y или Z, в зависимости от того, по какой оси требуется изменить объект. Для выполнения рассмотренных преобразований, можно использовать специальные кнопки в меню 3D-окна (Рис. 4) Рис. 4 – Кнопки для управления преобразованиями После включения любой из этих трех кнопок у выделенного объекта появляются маркеры. Для внесения изменений следует навести курсор мышь на маркер, нажать левую кнопку и перемешать мышь. Пример выполнения преобразований над объектами показан на Рис. 5. Рис. 5 – Пример преобразований над объектами 6 Задание 2. Разместить на сцене объекты из группы «Поверхность». Выполнить преобразования над объектами (Рис. 5). Пример 1. «Молекула воды» 1) Создать новый файл, удалить из сцены куб. 2) Добавить на сцену цилиндр, выполнив действия Добавить – Поверхность – Цилиндр. 3) Уменьшить цилиндр по всем осям до 0.3 единиц. Для этого нажать S, затем, удерживая Ctrl, двигать мышью пока значения в левом нижнем углу 3D-окна не станут равны 0.3 или установить точный размер в окне слева. Зафиксировать изменения, щелкнув левой клавишей мыши. 4) Установить просмотр в режиме вид спереди. 5) Увеличить цилиндр по оси Z. Для этого нажать S, затем Z, и, удерживая Ctrl, двигать мышью пока значения в левом нижнем углу 3D-окна не станет равно 7.5. Зафиксировать изменения, щелкнув левой клавишей мыши. 6) Повернуть цилиндр на 90 градусов по оси Y. Для этого нажать R, затем Y, и, удерживая Ctrl, двигать мышью пока значения в левом нижнем углу 3D-окна не станет равно 90. Зафиксировать изменения, щелкнув левой клавишей мыши. 7) Продублировать цилиндр. Копию переместить по оси X так, чтобы два цилиндра касались друг друга. Для этого следует выполнить действия: Объект – Дублировать. Возможно также использование клавиш: дублирование выполняется сочетанием клавиш Shift + D, далее клавиша X для выполнения сдвига, затем выполнить перемещение с помощью мыши. Результат показан на Рис. 6. Рис. 6 – Два совмещенных цилиндра 8) Т.к. в молекуле воды угол связи H-O-H равен 104.5 градусов, то первый цилиндр нужно развернуть по оси Y на 75.5 градусов (180104.5). Для этого используем клавиши R, далее Y и мышью 7 выполнить поворот. Подкорректировать угол наклона также можно в окне слева. Далее двигая стрелки совместить концы цилиндров, как показано на Рис. 7. Рис. 7 – Результат поворота и сдвига 9) Разместить 3D-курсор в точке соединения двух цилиндров. 10) Добавить сферу (она будет служить моделью атома кислорода). 11) Два раза продублировать сферу, а дубликаты перенести на концы цилиндров. Уменьшить размеры дубликатов до 0.8 (клавиша S и движение мышью). Результат показан Рис. 8. Рис. 8 – Результат добавления дубликатов в изображение 12) Объединить все элементы модели. Для этого следует выделить все объекты и выполнить действия Объект – Объединить. 13) Переключиться на вид из камеры. 14) С помощью инструментов перемещения и поворота откорректировать размещение модели на сцене. 15) Сохранить файл. Выполнить рендеринг. Результат моделирования показан на Рис. 9. 8 Рис. 9 – Рендеринг сцены модели молекулы воды Задание 3. Создать модель «Молекула воды». Выполнить рендеринг. Сохранить изображение. 3.4 Экструдирование объектов Экструдирование – это один из инструментов, позволяющих изменять имеющийся в редакторе ограниченный набор объектов, таких как куб, цилиндр, сфера и т.д. Инструмент Extrude (в переводе с англ. - выдавливать, выпячивать и т.п.) позволяет изменять объекты в режиме редактирования за счет создания копий вершин, ребер и граней и их последующего перемещения, а также изменения размеров (если это ребра или грани). Рассмотрим на примере объекта куб, как выполняется экструдирование. 9 Пример 2. Экструдирование объекта куб 1) Создать новый файл в Blender. Перейти в режим редактирования, нажав клавишу Tab. После этого в нижней части 3D-окна появятся кнопки для включения режима редактирования подобъектов: вершин, ребер и граней (Рис. 10). Каждая из указанных кнопок позволяет включить один из режимов редактирования. Рис. 10 – Кнопки редактирования вершин, ребер и граней Далее, для того чтобы выполнить экструдирование какого-либо подобъекта следует включить инструмент экструдирования. Включить инструмент экструдирования можно различными способами, наиболее удобным является использование клавиши «Е» (англ.). После этого следует выделить подобъект и движением мыши указать направление «выдавливания». Чтобы выдавить подобъект точно по требуемому направлению, после нажатия клавиши E с помощью клавиш X или Y или Z следует выбрать ось, по которой будет перемещаться подобъект. Для того чтобы зафиксировать изменения после перемещения нужно щелкнуть левой клавишей мыши (для отмены - правой). 2) Экструдирование вершины. Для этого следует выбрать соответствующий режим, выделить вершину и включить инструмент экструдирования. Местоположение новой вершины можно отрегулировать с помощью мыши. Вместе с новой вершиной, появится и еще одно ребро, связывающее эту вершину с исходной (Рис. 11). Рис. 11 – Экструдирование вершины 10 3) Экструдирование ребра. Пусть требуется выполнить выдавливание ребра по оси OZ. Для этого нужно включить режим редактирования ребра, включить инструмент экструдирования нажав клавишу Е и Z. После того как появился новый подобъект можно изменить его размер и угол наклона. Результат экструдирования ребра показан на Рис. 12. Рис. 12 – Экструдирование ребра 4) Экструдирование граней. В Blender возможно экструдирование как одной грани, так и нескольких граней одновременно. Выдавливание одной из граней выполняется аналогично приемам выдавливания вершин и ребер. Для выдавливания нескольких граней одновременно (необязательно соседних) необходимо сначала эти грани выделить: выделить первую грань, удерживая клавишу Shift, выделить вторую грань и включить инструмент экструдирования. На Рис. 13 показан результат экструдирования двух граней одновременно. Рис. 13 – Экструдирование граней 11 На Рис. 14 показан результат экструдирования объекта куб. Получившийся объект был сделан из куба путем его превращения в брусок (прямоугольный параллелепипед) и последующего экструдирования граней. Размер новых граней был изменен, также они были смещены. Рис. 14 – Пример экструдирование куба Задание 4. Изучить приемы работы по экструдированию объектов Создать объект, показанный на Рис. 14. 3.5 Подразделение (subdivide) объектов Имеющиеся в редакторе mesh-объекты имеют ограниченный набор подобъектов (вершин, ребер, граней) и их количество может оказаться недостаточным при создании сложных объектов. Еще одним из инструментов, позволяющих изменять исходные объекты, является инструмент подразделения или subdivide. Инструмент подразделения позволяет разделить объект на составные части (ребра и грани). Для подразделения исходного объекта на составные части необходимо выполнить следующие действия: включить режим редактирования выделить требуемый подобъект (грань или ребро) включить инструмент подразделения клавишей W и в открывшемся списке команд выбрать подразделить. 12 Если была выделена грань, то в результате подразделения образуется четыре грани. Если было выделено ребро – исходное ребро будет разделено на два ребра точкой посередине (получится два ребра). Инструмент подразделения можно применять неоднократно и тем самым получать большее количество более мелких составных частей. Далее к полученным составным частям можно применить инструмент экструдирования. Пример 3. Создание модели стола 1) Создать новый файл. Изменить объект куб (это будет столешница). 2) Применив инструменты подразделения и экструдирования получить ножки стола (Рис. 15). Рис. 15 – Промежуточный этап моделирования стола 3) Переключившись в режим объекта выполнить необходимые преобразования (например, вращение). Результат моделирования показан на Рис. 16. Рис. 16 – Модель стола 13 Задание 5. Изучить приемы работы по подразделению объектов. Создать модели стола и какого-нибудь другого объекта. 4. Задания на лабораторную работу Задание 1. Изучить графические элементы рабочего окна Blender. Выполнить рендеринг объекта куб. Задание 2. Разместить на сцене объекты из группы «Поверхность». Выполнить преобразования над объектами (Рис. 5). Задание 3. Создать модель «Молекула воды». Выполнить рендеринг. Сохранить изображение. Задание 4. Изучить приемы работы по экструдированию объектов. Создать объект, показанный на Рис. 14. Задание 5. Изучить приемы работы по подразделению объектов. Создать модели стола и какого-нибудь другого объекта. 5. Оформление отчета по лабораторной работе Отчет по лабораторной работе должен содержать титульный лист, название и цель работы, формулировку заданий и описание выполнения заданий, в конце отчета привести ответы на контрольные вопросы. 6. Контрольные вопросы 1) 2) 3) 4) 5) 6) Какие элементы содержит рабочее окно Blender? Как добавить новый объект в 3D-окно? Как выполнить выделение объекта или группы объектов? Как выполнить различные преобразования над объектами? Для чего используется инструмент экструдирования? Как выполнить экструдирование какого либо объекта? 14 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) Для чего используется инструмент подразделения? Для чего используется команда «Упростить» применительно к контурам? Что представляет собой редактор контурных эффектов? Приведите несколько примеров их использования. Что называют клоном? Какие команды содержит пункт меню Клон? Какие фильтры в Inkscape могут быть применены? Как создать свой собственный фильтр? Как работать со слоями в Inkscape? 15
