Introdução à Modelação 3D com Blender 2.5

DRAFT DRAWING

WIREFRAME MESH

SHADED VIEW

GI RENDER WITH AMBIENT OCCLUSION (BLENDER)

FULL GI RENDER WITH DOF (LUXRENDER)

Workshop de ModelaçãoBlender 3D

Slides para a formação na Audiência Zero (2ª ed.)© Pedro Amado, 2010-04-17, 2010-11-20

Este trabalho está licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição-Uso Não-Comercial-Partilha nos termos da mesma Licença 2.5 Portugal.

Para ver uma cópia desta licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pt/ ou envie uma carta para Creative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford, California 94305, USA.

Pedro Amado @ Audiência Zero, 2010-11-20

Modelação em Blender 3D

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ConteúdosPRIMEIRA SESSÃO

•Apresentação e exemplos•Introdução ao Blender e à modelação 3D (por meshes)•Conhecer a Interface (IDE)•Criação de objectos•Manipulação de objectos (Modelação)

SEGUNDA SESSÃO•Modelação•Iluminação, materiais e câmaras básicos•Composição e Render final

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Plano de trabalho das sessõesPRIMEIRA SESSÃO (SÁBADO)

•Hello [XYZ] World!•Meet Suzanne...•Home Sweet Home

SEGUNDA SESSÃO (DOMINGO)•Checkmate•On the spotlight•Making a Scene

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IntroduçãoCONCEITOS GERAIS DE 3D, HISTÓRIA E EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS

O conceito de gráficos 3D é um pouco diferente do conceito gráfico tradicional. Essencialmente porque se trata de uma abstracção, uma modelização da realidade.

•Modelação;•Layout e Animação;•Rendering;

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IntroduçãoUm projecto 3D é um conjunto de Cenas 3D.

Como no cinema, é tudo o que o artista/equipa/computador precisam para representar o conceito/modelo: Espaço (mundo 3D), Actores (Modelos/Geometria), Cenário (Objectos/Geometria), Iluminação, Câmaras e Efeitos Especiais.

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IntroduçãoConceitos importantes a reter são a “Origem do Mundo” – a intersecção dos três eixos de coordenadas – X, Y, Z – e a origem dos objectos – a localização de cada modelo – que também é baseado em 3 eixos sobre os quais operam todas as transformações.

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IntroduçãoUm modelo (ou a geometria) são os blocos de construção, os Legos da representação 3D. Não só de modelos vive a modelização tridimensional, mas é, por natureza, o principal foco de interesse – a representação de algo:

Wireframe;Mesh;Shaded;…

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IntroduçãoRENDERINGÉ uma acção de saída (output) gráfica para dispositivos (visualização ou armazenamento) de uma cena 3D ou de um objecto.

Especificações como geometria, materiais, iluminação, sombras, entre muitas outras possíveis afectam a qualidade do render final, mas acima de tudo relaciona-se com o tempo/processamento do render.

Pode ser feito o render de imagens estáticas ou sequências de vídeo.

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IntroduçãoMATERIAIS E TEXTURASPodemos controlar o aspecto dos objectos 3D apenas aplicando um material.

Um material tem propriedades como cor, índice de reflexão, textura, transparência, etc.

As texturas de uma material podem ser (e normalmente são) aplicadas/carregadas a partir de imagens bitmap como JPG ou TIF.

As imagens e potência de 2 normalmente funcionam melhor dado as características do software.

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IntroduçãoILUMINAÇÃOA iluminação é o que permite ao software “computar” o render da geometria, materiais e movimento dos objectos.

Podemos controlar os tipos de iluminação, bem como os objectos que iluminam, sejam eles “lâmpadas” ou mesmo os próprios objectos/materiais. Basta pensar em focos de luz (candeeiros) ou materiais fosforescentes.

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IntroduçãoCÂMARASAs câmaras são elementos centrais na visualização de toda a cena 3D. Os objectos são desenhados, modelados e animados, mas para fazer um render precisamos especificar um “ponto de vista” (POV) para o computador iniciar os cálculos de render.

Tal como as câmaras tradicionais, o ângulo e a distância focal da lente pode ser ajustadas entre outros parâmetros típicos do software 3D e dos Jogos de computador.

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IntroduçãoANIMAÇÃOUma animação é uma série de renders individuais de imagens colocados em sequência. É preciso ter bem presente a noção de Frames Per Second (FPS), formato de vídeo, codec de vídeo, frames e keyframes

O resultado vai ser uma sequência de frames renderizadas num contentor e vídeo comprimido num determinado formato para apresentar os modelos em movimentos, propriedades ou características especificados pelos vários keyframes (Keys) na Timeline.

A animação em render é muito diferente da animação em tempo real que o Blender apresenta para efeitos de edição e/ou pré-visualização das cenas.

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IntroduçãoPRINCIPAIS APLICAÇÕES E SOFTWARE (PROPRIETÁRIO E LIVRE)A lista abaixo não segue uma ordem nem preferência, mas apenas uma enumeração das principais aplicações existentes para modelação e animação:

3ds Max (Autodesk);Blender (Blender Foundation);Cinema 4D (MAXON);Maya (Autodesk);SketchUp (Google) na versão Básica e Pro;SolidWorks (SolidWorks Corporation);Rhinoceros 3D (McNeel);

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IntroduçãoCOMO OBTER E INSTALAR

Basta navegar até ao site oficial – http://www.blender.org/

Na secção de downloads, seleccionar a nossa plataforma de trabalho:Windows, Macintosh ou Linux

Já está disponível a versão 2.55 e a documentação final está a ser escrita para a versão estável— 2.6

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COMO OBTER E INSTALAR

•Basta navegar até ao site oficial – http://www.blender.org/ – (muito importante) e, na secção de downloads, seleccionar a nossa plataforma de trabalho.

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IntroduçãoINTRODUÇÃO AO BLENDER

O Blender é um pacote de software de criação edição 3D completo. Desde a criação de modelos simples à criação de jogos completos, o Blender possui as funcionalidades inerentes à maior parte dos melhores programas de edição de gráficos 3D (3DStudio Max, Lightwave, Cinema 4D, Maya, Rhinoceros,…)

É livre e gratuito – Open Source – e está disponível para as maiores (se não para todas) as plataformas e sistemas operativos.

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IntroduçãoINTRODUÇÃO AO BLENDER

A origem do Blender data de 1995 quando Ton Rosendaal assumiu as funções de recriar o pacote de edição de gráficos 3D usado internamente na empresa onde trabalhava na altura – a NeoGeo – e mais tarde a NaN, já assumindo o nome de código Blender. Foi em 1999 que o Blender foi apresentado ao Público geral na Siggraph.

Mais tarde, já na Blender Foundation Rosendaal iniciou a campanha de “libertar” o código do programa para continuar a desenvolve-lo e o Blender foi libertado sob a licença GNU GPL. Entre os vários sucessos e inúmeros utilizadores contam-se os projectos Orange e Peach como estandartes do programa e da iniciativa.

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IntroduçãoINTERFACE DO BLENDER

Conceitos da Interface e personalizaçãoNum primeiro contacto com a aplicação, o Blender parece uma aplicação fácil de dominar, mas é uma ilusão que desvanece rapidamente. A interface do Blender é pouco familiar, pouco intuitiva e muito difícil de abordar.

Antes de iniciar é importante frisar bem a necessidade da utilização de um rato com 3 Botões. Muitas das operações são realizadas com recurso a cada um dos três

A segunda especificidade prende-se com a utilização de teclados de desktop (com teclado numérico). Mais uma vez a utilização é facilitada por estes dispositivos de interface mais alargados do que o típico disponível nos computadores portáteis

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1. Preferências 2. Cabeçalhos (Headers)3. Janela 3D (Viewport)4. Cubo5. Cursor 3D (e eixos do objectos)6. Câmara7. Lâmpada8. Transform Widgets9. Menu (Window Type)10. Eixos do mundo11. Modo (Edição)12. Layers13. Botões e Contextos

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O teclado, rato e sistema de janelasQuanto às janelas da aplicação, o Blender tem uma interface muito particular, dado que qualquer janela (Viewport) se pode transformar num outro tipo. A configuração inicial apresenta 3 janelas – A do topo com as Toolbars, o Viewport 3D e os botões e contextos. No entanto, existem muitos tipos de janelas que podemos optar.

Abrir, guardar e preferênciasConfiguração, menus, painéis, contextos, botões e controlosInterface IO de sistema

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1. File Browser (auto-activa-se na maior parte das ocasiões) – gestão de ficheiros IO do computador

2. Botões e Contextos – manipulação dos parâmetros e propriedades dos modelos, cena e render final.

3. Preferências (mencionado acima)4. Editor de Vídeo (Não linear)5. Imagem 7 –Principais Viewports do

Blender6. Curvas IPO – para gerir a animação;7. Viewport 3D (e perspectivas) – Criar, editar e

animar os modelos;

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IntroduçãoHELP E RECURSOS ONLINE:

Recursos no site oficial (manuais, vídeos, links)http://www.blender.org/education-help/

Manual no Site Oficialhttp://wiki.blender.org/index.php/Manual

Tutoriais Blender Artistshttp://blenderartists.org/cms/content/view/17/53/

Modeloshttp://www.blendermodels.org/index.htmlhttp://www.katorlegaz.com/3d_models/http://e2-productions.com/repository/

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IntroduçãoALGUNS EXEMPLOS ONLINE

Galeria do Site oficialhttp://www.blender.org/features-gallery/gallery/art-gallery/

BlenderArtists.org:http://blenderartists.org/cms/content/view/15/34/

Big Buck Bunny http://www.bigbuckbunny.org/

Elephants Dreamhttp://www.elephantsdream.org/

Plumíferos http://www.plumiferos.com/

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IntroduçãoALGUNS EXEMPLOS ONLINE

Sintel — último Open Movie, Blender Foundationhttp://www.sintel.org/

Orion Tear — Rogério Perdizhttp://vimeo.com/788373

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Teclas de AtalhoEste software recorre muito à utilização do teclado e, embora no início esta seja muito difícil de conseguir, com a prática melhora a produtividade.

TAB Toggles between edit mode (vertex editing) and object select mode. If you’re in edit mode when you create a new object, it will be joined to the selected object.A While in edit mode it’s good for selecting all vertices for commands like remove doubles and subdivide. “A” twice will clear selected and reselect.B Gives you a box (window drag) to select multiple objects. In edit mode, works the same to select multiple vertices, but hitting “B” twice gives you a circle select that can be sized by scrolling the mouse wheel.SHIFT A Brings up the tools menu where you can add meshes, câmaras, lights, etc.Numpad Controls your views. “7” top, “1” front, “3” side, “0” câmara, “5” perspective, “.” Zooms on selected object, “+ and –“ zoom in and out. The +- buttons also control affected vertices size in proportional vertex editing.

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Teclas de Atalho

MouseLeft to manipulate, right to select, center wheel to zoom and rotate view. If you hold down “shift” and center wheel you can pan around on the screen.

R Rotates an object or selected vertices.

S Scales a selected object or vertices.

G Grabs or moves the object or selected vertices.

SHIFT+D Duplicates or copies selected objects or selected vertices.

X / DEL Delete selected objects, vertices or faces.

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http://wiki.blender.org/index.php/Doc:Reference/Hotkeys/Map

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http://wiki.blender.org/index.php/Doc:Reference/Hotkeys/Map

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IntroduçãoINTRODUÇÃO AOS VIEWPORTS E SISTEMAS DE COORDENADAS

Os Viewports são também chamados janelas em muitas situações, dado que o iremos fazer sem grande critério de selecção. A maior parte das vezes, precisamos de mais do que um Viewport para modelar em 3D. A maioria das aplicações de edição 3D recorre a múltiplos (normalmente 3 ou 4) Viewports diferentes. O Blender permite faze-lo de forma bastante dinâmica e inteligente do ponto de vista da produtividade final.

Quando o programa inicia temos acesso a 3 Viewports diferentes da nossa cena: As preferências, a janela 3D e os Botões e Contextos.

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IntroduçãoVER, E MOVER OBJECTOS NO VIEWPORT 3D

Não basta mexer os objectos nas 2 dimensões. Temos que nos preocupar com a profundidade. Isto pode levar algum tempo e requer algum conhecimento prévio de sistemas de desenho e manipulação 2D.

Os objectos podem ser controlados completamente através do rato (3 Botões) e do teclado (Numpad) – Vistas de Frente, Topo e Lateral activadas pelas teclas 1, 7 e 3 do Numpad. Utilizando a tecla zero do Numpad podemos visualizar o mundo 3D através da câmara disponível por omissão.

As restantes teclas 2, 4, 6 e 8 permitem rodar o mundo. As teclas + e – permitem fazer Zoom In e Out e a tecla . (ponto) permite centrar a vista à actual selecção ou cena.

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IntroduçãoBOTÕES E CONTEXTOS (PANELS)

Tradicionalmente os botões e contextos estão localizados na parte lateral direita do programa, mas podem ser rearranjados para qualquer outra localização.

Contextos:• Lógica (Jogos)• Scripting (programação)• Shading (Materiais e

Texturas)• Object (Modelos)• Editing (Geometria,

estruturas e meshes)• Scene (Mundo e Render)

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IntroduçãoBOTÕES E CONTEXTOS (PANELS)

Cada contexto pode ter um conjunto diferente de subcontextos que são específicos de cada área de trabalho.

1. Contextos2. Subcontextos3. Botões

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Introdução

1. Contextos2. Subcontextos3. Botões

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IntroduçãoLOCAL E GLOBAL VIEWS

Permite alternar ente a vista Global – todos os objectos e modelos do mundo – ou apenas Local – ver e editar apenas o objecto seleccionado

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IntroduçãoCURSOR 3D, LAYERS, EIXOS (LOCK EDITING) E PIVOT POINTS

Onde quer que o cursor 3D estiver colocado, é aí que irá ser criado um novo objecto 3D. O cursor 3D também serve para outras operações discutidas mais à frente.

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ModelaçãoGEOMETRIA SIMPLES (MESHES)

A edição de geometria (através de Meshes) serve para construir objectos e mundos assim como modelar alguns existentes.

Vamos utilizar formas e primitivas simples para começar a criar modelos progressivamente mais complexos. A aplicação de transformações e modificadores também vai ser utilizada.

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ModelaçãoA modelação faz-se por intermédio do acesso ao “interior” do objecto e manipulando a geometria que o compõem.

A manipulação vai ser feita através dos seus Vértices, Arestas e/ou Faces.

•Objectos•Meshes•Curvas•Superfícies (NURBS) / Faces•Texto•Meta Objects•Dupliverts / Dupliframes

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ModelaçãoSELECCIONAR E EDITAR OBJECTOS

Botão direito do rato (RMB) no objecto. Tecla G (Grab) e de seguida movemos o objecto para onde quisermos. Sabemos que o objecto está seleccionado, pois fica com um contorno cor-de-rosa e os eixos do objecto ficam activos.

Como na maior parte das aplicações gráficas, as teclas ALT, CTRL e SHIFT servem como modificadoras das ferramentas.

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ModelaçãoSELECCIONAR E EDITAR OBJECTOS

Para a alteração da escala > Tecla S Para a rotação > Tecla R.

Estes modificadores de propriedades/transformação podem ser acedidos através dos widgets no header do Viewport 3D.

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ModelaçãoCRIAR E EDITAR OBJECTOS

Não possuímos uma “Toolbox” tradicional. Temos que mover o Cursor 3D para a localização pretendida com o LMB e carregar no SHIFT A, ou usar as opções da Tool Shelf para fazer aparecer o Insert Menu > Add > Mesh > UV Sphere.

Podemos mudar estes campos/valores nos botões de incremento laterais, numericamente ou com incrementos a partir do input do rato Click+Drag.

Nas versões anteriores à 2.46, ele coloca o objecto e altera o estado para Edit Mode. Quando modelamos ou animamos, podemos usar, essencialmente, dois estados fundamentais da edição do Blender: os estados Edit e o Object Mode.

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ModelaçãoMESHES – ESTRUTURAS E PRIMITIVAS

Plane A simple two-dimensional shape ideal for grounds. Can be sub-divided

and used with

proportional vertex editing to make nice hilly terrain.

Cube Basic 3D shape. Nice object to start with to shape into rectangles and

other shapes.

Circle Won’t display as a 3D object, but can be extruded and shaped.

UV Sphere A sphere generated with rings and segments, like the latitude and

longitude of the earth.

Icosphere A sphere generated with triangular shapes. Like Epcot.

Cylinder Like a can, closed with a top and bottom.

Tube Just like the cylinder, except open at ends.

Cone Basic closed cone shape.

Grid Can be used and extruded like the plane.

Monkey Suzanne, a mascote ;)

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ModelaçãoOS MODIFICADORES (EM OBJECT MODE)

G Mover ou agarrar (Grab) um objecto;

S Escalar (Scale) ou redimensionar um objecto;

R Rodar (Rotate) um objecto.

Qualquer uma destas opções pode ser feita com rigor recorrendo à nossa já conhecida tecla modificadora da ferramenta – CTRL – ou então recorrendo a transformações rigorosas inseridas através do painel de Transform Properties (2) que pode ser acedido através da tecla N ou através do Menu Object (1) no header do Viewport 3D.

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Modelação

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ModelaçãoConstringir o movimento ou transformação num só eixo (X, Y ou Z) basta teclar o comando de transformação, p. ex. G para Grab e clicar no WMB/Scroll que o objecto irá “bloquear” o movimento a um eixo específico.

Ou pressionando G (para mover) e depois a letra correspondente aos eixos a bloquear, p. ex. X para restringir o movimento lateral. Ou pressionando SHIFT+Y para restringir o movimento nos eixos X e Z.

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ModelaçãoUtilização dos Transform Widgets - Podemos apenas clicar e arrastar os eixos que queremos modificar no objecto para mover, rodar e escalar.

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ModelaçãoEDGES, FACES E VERTEX (BOX MODELLING)

Entrar em Edit Mode (Tecla TAB) e modificar as propriedades de cada vértice, aresta ou face da geometria de modo a personalizar a forma.

Quando entramos em modo de edição, a cor cor-de-rosa dá lugar ao aos pontos e linhas amarelos (objectos seleccionados).

Nesta fase é muito importante dominar o Undo (Tecla U) e o ESC para cancelar acções.

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ModelaçãoSELECCIONAR E EDITAR VÉRTICES

Em Edit Mode, RMB num vértice.

Para seleccionar múltiplos é necessário carregar em B (Border Select) e Click+Drag (LMB)

Para seleccionar tudo, basta utilizar a tecla A (Select/Deselect All).

Nota: atenção ao View Mode. Os modos Wireframe, Solid ou Shaded permitem selecções diferentes.

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ModelaçãoCRIAR NOVOS VÉRTICES NO NOSSO MODELO*

Seleccionar os vértices (face) que queremos subdividir (para ampliar/modificar). Uma vez seleccionado no modo de edição, navegamos até ao contexto Editing (F9) na janela de botões e procuramos a opção Subdivide (2) no painel Mesh Tools (1).

A opção de subdivisão de faces (3) e arestas também pode ser acedida através do teclado pela tecla de função W – Specials (4).

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Modelação

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ModelaçãoVIEWPORT SHADING

O Blender inicia com o Shading em Solid Mode.

Colocar o View Mode em Wireframe, Shaded, Textured, etc.

Estes modos afectam é o modo como visualizamos os nossos modelos. Só os vértices visíveis serão seleccionados (os vértices por trás de um modelo sólido serão ignorados).

Alternar entre o modo Wireframe e Solid basta pressionar a tecla Z, ou utilizar o View Mode menu no header do Viewport 3D.

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ModelaçãoSET SMOOTH E SET SOLID

Os objectos curvos/redondos não são “suaves”. No painel Links and Materials do contexto Editing iremos encontrar dois botões denominados Set Smooth (1), Set Solid (2).

Estes afectam não só o modo como vemos os objectos no ecrã, mas também o resultado final da imagem renderizada.

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Modelação

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ModelaçãoEDIÇÃO PROPORCIONAL DE VÉRTICES

Serve para criar alguma fluidez na modificação/edição dos nossos modelos quando editamos os vértices. Para ligar a edição proporcional basta carregar na tecla O em Edit Mode ou seleccionando o pequeno círculo na Toolbar (1) do header do Viewport 3D (Edit Mode)

O número de vértices afectados (em influência, ou força) é controlado pelas teclas + e – no Numpad ou simplesmente fazendo scroll com o rato.

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Modelação

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ModelaçãoTEXTO

Há duas formas essenciais de incluir texto – uma é usar o editor de texto do Blender. A outra é usar um editor profissional externo como o Adobe Illustrator e importar a geometria para o Blender. A vantagem de usar o editor interno do Blender é que podemos sempre editar e corrigir o texto.

Carregar Spacebar > Add > Text. A palavra Text aparece em Edit Mode. Editamos e corrigimos o texto a apresentar, saímos de Edit Mode (TAB) e podemos alterar as propriedades do texto (como a extrusão) como se de uma primitiva se tratasse.

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Modelação

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ModelaçãoEXTRUSÃO E BEVELLING

O Extrude está disponível através do comando E e confirmando no OK. Assim cria-se um duplicado unido dos vértices puxados aos anteriores.

Podemos mover escalar e rodar os novos vértices. O Blender ainda tem um conjunto extra de opções para o menu de extrusão. Quando seleccionamos a opção Region os vértices serão extrudidos ao longo de um eixo bloqueado. Para libertar os vértices basta move-los em qualquer outra direcção e clicar no WMB/Scroll um ou duas vezes (sem fazer scroll).

A edição e extrusão de formas é extremamente rápida e fluida através dos comandos de teclado p. ex. E, G (mover), S (redimensionar), R (rodar), E (novamente), G,…

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Modelação

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ModelaçãoLAYERS

Podemos activar/desenhar/renderizar vários objectos em diferentes layers da nossa cena. Basta seleccionar a layer pretendida e editar nessa. Se quisermos editar seleccionar ou partilhar objectos pelas várias layers, basta SHIFT+LMB nas diferentes layers.

As 20 layers disponibilizadas pelo Blender podem ser controladas pelos botões no header do Viewport 3D ou navegando através das teclas 0-9 ou ALT+0-9 do teclado normal

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Modelação*MODIFICADORES E DEFORMAÇÕES SIMPLES (SUBSURF)

Para suavizar o aspecto do nosso modelo podemos utilizar modificadores especiais da geometria chamados Subdivision Surfaces – subsurfs (2). O aspecto final é bem melhor do que o Set Smooth (1), mas implica um maior poder de processamento por parte do computador.

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ModelaçãoCOMBINAR OBJECTOS

Unir Meshes - SHIFT ou ao Border Select (B) e carregar em CTRL+J para as juntar.

Separar Meshes - entrar em Edit Mode (TAB) e seleccionar os vários vértices afectados de forma a separa-los do resto. Carregar em P (como em “particionar”) e seleccionar a nossa opção.

Apagar vértices - seleccionar os vértices pretendidos e DEL ou X

Adicionar faces - Em Edit Mode seleccionar os vértices que se pretende unir e carregar em F. Uma nova face irá ser formada.

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Modelação*GRUPOS E PARENTING

Um Parent é como um grupo avançado. Sendo um grupo uma união de elementos apenas por motivos práticos de edição.

Para agrupar dois objectos, basta selecciona-los e carregar CTRL+G

Já um Parent é uma relação hierárquica entre dois objectos. Uma transformação ao Parent irá reflectir-se no Child Object, mas não o inverso. Seleccionamos o Child, depois o Parent e carregamos em CTRL+P

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BibliografiaHESS, Roland; ROSENDAAL, Ton - The Essential Blender: Guide to 3D Creation with the Open Source Suite Blender. No Starch Press: San Francisco, 2007. ISBN 978-1593271664

HESS, Roland – Blender Foundations: The Esential Guide to Learning Blender 2.6. Focal Press: Oxford, 2010. ISBN 978-0-240-81-430-8

CHRONISTER, James – Blender Basics – Classroom Tutorial Book, 3ª Edição. 2009. URL: http://cdschools.org

GLASSNER, Andrew — 3D Computer Graphics. Design Press: New York, 1989. ISBN 1-55821-305-8

BASTOS, Pedro — Produção 3D com Blender. FCA: Lisboa, 2010. ISBN 978-972-722-652-8

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