Kurs tworzenia grafiki 3D w Blenderze

Blender to darmowy (ale za to bardzo zaawansowany) program, który pozwala tworzyć obrazy i animacje w 3D. W trakcie pisania tego artykułu dostępna była wersja 3.92 i na niej będę pracował. Całkiem niedawno zmienił się mocno jego interfejs, więc obecny powinien obowiązywać jeszcze długo. Jest to duże narzędzie i dlatego omówię tylko kilka podstawowych aspektów z nim związanych w poniższym kursie tworzenia grafiki 3D.

Interfejs Blendera

Po uruchomieniu programu Blender na środku ekranu zobaczysz kostkę. Omówię tylko kilka kluczowych elementów interfejsu z których będziesz korzystać na początku.

Obiekt umieszczony jest w przestrzeni [x, y, z]. Reprezentują ją 3 linie (czerwona – x, zielona – y, niebieska – z).

Po lewej stronie znajdują się elementy związane ze zmianą trybu pracy (napis Object Mode) oraz narzędzia do manipulacji wybranym obiektem / dodawanie nowego obiektu. Te elementy będą różne w zależności od aktualnego trybu pracy (o tym za chwilę).

Po prawej stronie na górze widzisz listę obiektów. W tym momencie są 3 – kamera, kostka (cube) oraz światło (light). Tuż obok na górze (kule i kwadrat) znajdują się przyciski, które odpowiadają za to co widzisz na ekranie. Im bardziej w prawo tym zobaczysz więcej szczegółów – obraz będzie zbliżony do końcowego.

Po prawej stronie znajdują się opcje i dodatkowe narzędzia. W tym momencie zaznaczony jest kwadracik co pozwala nam zmieniać kostkę widoczną na ekranie – jej położenie, obrót, skalę.

Poruszanie się

Aby poruszać się po scenie używasz najczęściej myszki. Na obracanie się wokół obiektu pozwoli przyciśnięty – środkowy przycisk myszki. Lewy służy do zaznaczania, a pod prawym znajduje się menu. Poruszając rolką będziesz się przybliżał lub oddalał. Jeżeli podczas poruszania się (z wciśniętą rolką) przytrzymasz dodatkowo SHIFT to możesz wykonywać ruchy na boki.

Zmiana widoku jest możliwa również z poziomu klawiatury numerycznej – przyciski 0 do 9. Znak kropki centruje obiekt (przydaje się bardzo – szczególnie przy rozbudowanych scenach).

Na koniec utwórz nowy projekt – menu górne – File -> New -> General

Manipulacja obiektami

Manipulacja obiektami 3D w Blenderze bez znajomości skrótów klawiszowych jest trudniejsza i bardziej czasochłonna. W zasadzie nie wyobrażam sobie pracy bez ich znajomości. Proponuję Ci byś kliknął na kostce i wypróbował

• G (grab) – chwyta i przenosi obiekt
• S (scale) – zmienia rozmiar obiektu
• R (rotate) – obraca obiekt
• X, Y, Z – te klawisze używa się do zrobienia czegoś w osi X, Y lub Z, ale dopiero po wybraniu operacji np. naciskasz G i następnie X co pozwoli Ci przesuwać obiekt tylko w pozycji X. Ta reguła dotyczy większości poleceń.
• X (eXtraction) – usuwa obiekt

Tryby pracy

Istnieją dwa podstawowe tryby pracy – Object Mode i Edit Mode. Najprościej przełączać się między nimi naciskając klawisz tabulatora (TAB). Alternatywnie można to zrobić wybierając właściwy w menu na górze, po lewej stronie.

Tryb obiektowy (Object Mode) służy do pracy nad całymi obiektami. Nie możemy tutaj bezpośrednio modyfikować poszczególnych elementów. Dozwolone są tutaj wszystkie operacje wymienione w poprzednim punkcie.

Tryb Edycji (Edit Mode) służy do pracy z elementami z których obiekt się składa – krawędziami, wierzchołkami i ścianami. Możemy tutaj je dowolnie dzielić, wyciągać itd.

Zanim będziemy mogli dokonać edycji jakiegoś obiektu musi być wybrany w trybie obiektowym. Wybieramy go klikając lewy przycisk myszy. W trybie edycji (przypomnę – naciskamy TAB) mamy znowu 3 możliwe tryby – tryb edycji wierzchołków, krawędzi i ścian. Do przełączania między nimi służą klawisze 1, 2, 3 (uwaga – nie na klawiaturze numerycznej, a standardowej). Przełączaj tryby i spróbuj zmienić położenie, skalę i rotację każdego z elementów – korzystając z klawiszy z poprzedniego podpunku (G, S, R, X, Y, Z). Wystarczy, że klikniesz w niego, aby go wybrać.

Operacje w trybie edycji

Obiekty możemy „ciąć” i modyfikować. Odpowiednie polecenia znajdują się w menu po lewej stronie:

• Select – operacje zaznaczenia elementów obiektu
• Add – dodanie obiektu. Jeżeli dodamy obiekt w trybie edycji to stanie się częścią bieżącego
• Mesh – operacje na obiekcie (jako całości)
• Vertex – operacje na wierzchołkach
• Edge – operacje na krawędziach
• Face – operacje na ścianach
• UV – operacje związane z teksturowaniem

Obok każdego polecenia znajduje się skrót klawiszowy. Nie musisz pamiętać wszystkich, ale kilka z pewnością warto znać:

• CTRL+R – pozwala przeciąć coś na wiele części. Ruszając środkową gałką myszki możesz zwiększyć ilość cięć. Spróbuj to zrobić na edycji ściany (3)
• zaznaczanie z CTRL – zaznaczasz pierwszą i ostatni element, a Blender o ile będzie taka możliwość zaznaczy wszystkie, które są po drodze. Jeżeli pociąłeś kostkę na wiele kawałków to spróbuj to zrobić zaznaczając krawędź z jednej strony i po np. przeciwnej stronie
• zaznaczanie z ALT – Blender będzie próbował stworzyć zapętlone zaznaczenie tzn. zaznaczenie jednego elementu na kostce spowoduje zaznaczenie naokoło kostki. Nieco inny efekt uzyskasz naciskając jednocześnie ALT i CTRL, ale jakoś nie miałem okazji tego używać.
• zaznaczenie z SHIFT – pozwala zaznaczyć wiele różnych elementów na raz
• E (extrude) – chyba najczęściej używany klawisz przy modelowaniu. Pozwala wyciągnąć kawałek obiektu. Ta operacja faktycznie kopiuje go, więc kiedy będziesz chciał przerwać to tak naprawdę utworzysz np. 2 ściany nakładające się na siebie. Nadmiarową możesz usunąć używając X lub specjalnym poleceniem, które wyczyści cały obiekt. Możesz również kontynuować naciskając G. Ściany nie powinny nachodzić się na siebie, gdyż generuje to „błędy” przy renderowaniu.
• I (intersect) – pozwala stworzyć ścianę wewnątrz ściany.
• A – zaznacza wszystko
• ALT+A – odznacza wszystko
• CTRL+Z – cofa ostatnią operację
• CTRL+SHIFT+Z – ponawia ostatnią operację

Oczywiście skrótów z których się korzysta jest znacznie więcej, ale te są w miarę podstawowe i na początek wystarczą. Korzystając tylko z tego możemy modelować całkiem sporo.

Opcje widoku

Widoki pozwalają zmienić jakość wyświetlanego podglądu. W pierwszym nie widzimy ścian – dodatkowo włączyłem opcję X-Ray co pozwoli mi zobaczyć i zaznaczyć także ściany z tyłu (przydaje się to dosyć często). W kolejnym widzimy ściany, później tekstury i cienie tekstur, a na końcu przybliżony obraz końcowy.

Modyfikatory

Modyfikatory zmieniają obiekt całościowo w różny sposób. Dodanie go nie zmienia jednak samego obiektu bezpośrednio. Inaczej mówiąc – jeżeli coś popsujemy dodając modyfikator to zawsze możemy go usunąć i efekt też zniknie. Działają na końcowym obiekcie, czyli jak np. zmienimy kształt to modyfikator zadziała na zmieniony przez nas obiekt. Każdą zmianę modyfikatora można zamienić na rzeczywisty obiekt, ale jeżeli nie ma takiej potrzeby to nie jest to zalecane.

Na poniższym zdjęciu obiekt przed zastosowaniem modyfikatora (po lewej). Po prawej po zastosowaniu modyfikatora (tutaj – multiresolution)

Ustawia się je w menu po prawej stronie, tylko w trybie obiektowym. Po kliknięciu na obiekt wybierasz z menu znak klucza. Z tego poziomu możesz dodawać modyfikatory (Add Modifier). Ikonka ekranu pozwala Ci wyłączyć efekt jego działania z widoku, a znak aparatu – z renderu. Jest to przydatne kiedy masz wiele obiektów i używasz wielu modyfikatorów – Blender zmniejsza ilość potrzebnej pamięci i tym samym przyspiesza (a nawet wręcz umożliwia) pracę na obiektach. Możesz również zmieniać ich kolejność – chwytasz za belkę i przenosisz. Jeżeli chcesz, aby obiekt zmienił się na stałe po wykonaniu efektu – naciśnij przycisk V znajdujący się obok aparatu. Modyfikator zniknie, a efekt zostanie „zastosowany” na stałe.

• Subdivision Surface – dzieli obiekt na mniejsze części (maksymalnie 6 podziałów za jednym zastosowaniem). Pozwala zwiększać jego szczegółowość
• Multiresolution – działa podobnie jak Subdivision Surface, ale znacznie mocniej
• Array – pozwala powielić obiekt w osi x, y, z.
• Solidify – pogrubia ściany
• Mirror (lustro) – kopiuje i odwraca obiekt w osi x, y, z. Doskonałe do tworzenia obiektów symetrycznych np. samochodów („widać” jego użycie na wcześniejszym zdjęciu)
• Displace – zniekształca obiekt w oparciu o teksturę. Przydaje się do zwiększania szczegółowości.
• Remesh – zmienia strukturę obiektu (rysuje go na nowo)
• Boolean – pozwala wycinać fragmenty obiektów innymi obiektami
• Smooth – wygładza obiekt
• Decimate – obniża ilość elementów z jakich składa się obiekt (pogarsza jego jakość)

Materiały

Materiał określa wygląd powłoki danego obiektu – np. czy coś jest błyszczące, matowe, przezroczyste, kolorowe, chropowate itd. Obiekt może składać się z wielu materiałów. Prawie każdy posiada jakiś (wyjątkiem będą te składające się z linii i kropek).

Najprostszym sposobem dodawania materiałów w Blenderze do obiektów jest skorzystanie z menu bocznego (ostatnia ikonka z kulą). Standardowo będzie tutaj dodany jeden materiał, który dotyczy całej kostki. Zmieniłem jego nazwę na Kostka – dwukrotnie na nią klikając. Następnie dodałem nowy materiał (znak plusika i New na kolejnym ekranie) . W ten sposób utworzyła się nowa pozycja na liście, którą nazwałem Górna ściana. W menu Base kolor ustawiłem kolor. Następnie wszedłem w tryb edycji ścian (TAB i później 3) i zaznaczyłem górną ścianę. Wybrałem Górna ściana z tekstur i kliknąłem Assign. To spowodowało, że do zaznaczonej ściany przypisał się właściwy materiał. Procedurę powtórzyłem dla każdej ze ścian.

Teksturowanie i mapowanie UV

Każdy materiał może posiadać teksturę. Tekstura to najczęściej jakiś obraz (może być wygenerowany przez Blender). Mapowanie UV zaś to proces nakładania tekstury na obiekt. Obiekty są trójwymiarowe, a tekstury dwuwymiarowe.

Istnieje wiele rodzajów tekstur, ale skupimy się tymczasem na podstawowej. Pobierz proszę zestaw tekstur (wybierz jedną z kategorii) ze strony z której korzystam wiele lat (choć kiedyś nie było na niej tylu reklam): https://3dtextures.me/. Link do pobrania znajduje się na dole (niebieski przycisk, między reklamami – Download All The Maps). Wypakuj pliki do jakiegoś katalogu. Na ten moment będzie Cię tylko interesował obraz „diffuse map”. Jest to zwykłe kolorowe zdjęcie. Więcej stron z teksturami znajdziesz w dziale Zasoby – Grafiki i rysunki

Aby nie mieszać – utwórz nowy projekt z pustą kostką i kliknij na nią (aby po prostu była zaznaczona). Na samej górze masz menu Layout, Modeling, Sculpting, UV Editing... Ciebie interesuje Shading – kliknij. Na dole pojawi się nowe okno z ustawieniami materiału przypisanego do obiektu. Do naszej nudnej kostki dodaj teksturę. Możesz to zrobić na dwa sposoby – albo przeciągnąć plik do dolnego okna, albo w dolnym menu wybrać Add -> Texture -> Image Texture co spowoduje pojawienie się nowego węzła o nazwie Image Texture. W nim klikasz Open i ładujesz plik. Następnie musisz połączyć Color z BaseColor – wystarczy kliknąć i trzymając lewy przycisk myszki – połączyć. To co zrobiłeś to sprawiłeś, że zamiast jednolitego koloru materiał kostki ma wiele kolorów – obrazek.

Edytor węzłów to potężne narzędzie Blendera i osobiście spędzam w nim dużo czasu podczas modelowania. Zanim dodasz kolejne pobrane pliki i sprawisz, że Twoja kostka będzie wyglądała jak zbudowana z prawdziwego materiału, omówię po krótce ważniejsze właściwości materiału (węzeł Principled BSDF), które możesz ustawiać. Poruszaj obiektem i sprawdzaj z bliska jak odbija się światło

• Base Color – kolor obiektu
• Subsurface – siła rozpraszania koloru po materiale
• Subsurface Color – jaki kolor ma być „rozproszony”
• Metallic – metaliczność
• Specular – siła odbicia światła
• Roughness – chropowatość
• Sheen – połysk (używany przy materiałach takich jak ubrania)
• Clearcoat – nakłada biały lakier na materiał
• Clearcoat roughness – chropowatość białego lakieru
• IOR – współczynnik załamania światła dla transmisji
• Transmission – transmisja światła
• Emission – kolor emitowanego światła (świecenia)
• Emission Strength – siła świecenie
• Alpha – przezroczystość

Korzystając ze strony https://pixelandpoly.com/ior.html można sprawdzić jakich wartości IOR użyć, aby materiał wyglądał realistycznie. Dodatkowo należy ustawić Specular, który wyliczysz ze wzoru:

Specular = ( ( IOR − 1 ) / ( IOR + 1 ) ) ² / 0.08

Aktualizacja 09.06.2023

Miał nastąpić ciąg dalszy, ale przekazałem niedługo potem komputer komuś innemu, a na moim sprzęcie ledwo idzie uruchomić Blender-a. Z tego powodu artykuł nie został w pełni ukończony. Niemniej zostało pokazanych wiele istotnych elementów.