Blender
Guía creada para el curso CC52B, Computación Gráfica.
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.
(en construcción)
Blender es un programa de modelamiento 3D gratuito y fácil de usar. Esta programado en phyton y esta disponible para varias plataformas como Windows, Linux, Mac y Solaris entre otros. Se puede ver su pagina principal desde aquí pueden descargar la ultima versión desde aquí (la presente guía fue hecha bajo Blender 2.43). En su pagina se puede encontrar variada información, así como tutoriales mas avanzados de modelamiento y tópicos como rendering, animación, iluminación, etc.
Cabe notar que el ramo CC52B no es un curso de modelamiento, pero el proceso de realizar las tareas y el proyecto del curso, algunas veces requerirá la utilización de un modelador. La presente guía básica pretende facilitar este trabajo a las personas que no han tenido una experiencia previa con este tipo de programas.
Los modelos para el curso, pueden ser creados por uno mismo, o bajados de Internet, en este ultimo caso, Blender puede ayudar a retocar el modelo o para pasar a un formato de archivo a otro que nos acomode mas para trabajar.
Al ejecutar el programa, lo primero que veremos será una pantalla como esta:
En ella se aprecia el típico menú superior y un panel en la zona inferior, en tono mas oscuro entre las 2 zonas esta el sector de trabajo. Blender inicializa el modelador con un cubo (numero 1), se puede apreciar en el centro con una vista superior, también esta la posición de la fuente de luz (numero 2), y la cámara (numero 3). En el sector inferior izquierdo del área de trabajo, están las coordenadas de la visualización actual (numero 4), así como el nombre del objeto seleccionado.
Para efectos del curso, no nos interesará la cámara ni la fuente de luz, solamente se usarán para visualizar en el momento como esta quedando el modelo, pues en las tareas y el proyecto, tanto la luz, como la cámara deben ser creadas y administradas por uno mismo por ejemplo bajo Opengl.
Ángulo de visión:
Para una mejor visualización a la hora de editar el modelo, se puede cambiar el ángulo de visión a través de la opción 'View' en el panel inferior, pero veamos enseguida las teclas de acceso rápido para esto, debido a que será mucho mas útil a la hora de editar. Todos los cambios de ángulo se pueden realizar con el panel numérico del teclado, hay que tener cuidado al realizar esto de que el cursor este dentro de la zona de trabajo o no funcionará:
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'4' y '6', '8' y '2', Rotan la vista de la zona de trabajo de izquierda a derecha y de arriba abajo respectivamente.
'1', Vista frontal.
'3', Vista lateral.
'7', Vista superior.
Signos 'mas' y 'menos', realizan un zoom-in y un zoom-out de la zona. 'Intro', resetea el zoom.
Signo 'división', fija la vista en el objeto seleccionado.
'5', Cambia entre una vista en perspectiva y ortográfica de la zona de trabajo y viceversa.
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Con esto ya podemos ver el objeto desde cualquier ángulo, notar que esto no es mover el objeto en si, solamente se cambia la forma en que lo vemos para poder trabajar con el mas cómodamente. Para mas formas de cambiar la visualización, se puede ver el menú 'View' ahí salen mas opciones.
Por ultimo algo muy útil para mover el ángulo de la vista libremente es hacer clic en cualquier parte de la zona de trabajo y arrastrar el cursor mientras se tiene presionada la tecla 'Alt'. Además para aquellos que tengan un ratón con rueda, se puede hacer zoom fácilmente rotando la misma.
Tipo de visualización:
Por defecto uno ve los objetos sólidos, esto se puede cambiar para ver con mayor comodidad los vértices o ver una textura aplicada, para esto se debe presionar el símbolo que se aprecia en la imagen (Viewport Shading) el cual nos desplegara un menú:
Textured muestra el modelo con texturas, Shaded lo muestra con efecto de luz, Solid objeto sólido, Wireframe muestra la malla y Bounding Box muestra cualquier objeto que no se este editando como una caja (útil en escenas muy complejas)
Cambiar el centro de visión:
El centro de visión al cual se mira esta marcado por:
que
llamaremos "Cursor 3d", por defecto se encuentra en la coordenada (0,0,0), pero
se puede cambiar haciendo clic con el botón izquierdo en la posición en la que
se desee poner, una vez hecho esto la posición quedara marcada. Se podrá fijar
dicha posición como nuevo centro de visión, presionando la letra
'C'. Mas adelante se hablará mas sobre el
Cursor 3D.
Estos son los movimientos básicos en Blender. Como se puede apreciar en la imagen, un objeto posee 3 flechas direccionales que salen de el, estas representan los 3 ejes de coordenada:
Algo a tener en cuenta; no importa que posición y que ángulo de visión tengamos, el color rojo representa al eje X, el color verde al eje Y y el color azul al eje Z. Además las direcciones de las flechas siempre apuntan hacia el lado positivo de cada eje.
Ya sea para desplazar, rotar o escalar el objeto, debemos presionar el icono correspondiente a la acción:
Por defecto la acción marcada es 'mover' por lo que el objeto tiene esas flechas de dirección, al marcar 'rotar' las flechas son sustituidas por líneas que circundan el objeto. Como con el caso de las flechas, el color rojo circunda al eje X, el verde al Y y el azul al Z. Si seleccionamos 'escalar' la punta de las flechas serán sustituidas por cubos para diferenciar el escalamiento con el desplazamiento. Notar que hay un circulo blanco en el objeto, este siempre será perpendicular al ángulo de visión que tengamos. Veamos unos ejemplos al seleccionar mover, rotar y escalar:
Mover: Simplemente se selecciona la flecha de la dirección que se quiere desplazar y se arrastra el ratón hasta la posición deseada. Si se hace esto con la circunferencia blanca, el objeto se moverá en el plano perpendicular al ángulo de visión. Si al hacer esto se mantiene presionada la tecla 'Ctrl', el objeto se moverá en incrementos proporcionales al tamaño de la rejilla guía del fondo del espacio de trabajo.
Rotar: Se elije la línea que envuelve al eje en el que se quiere realizar la rotación y se desplaza. Si se hace esto con la circunferencia blanca el objeto rotara en el plano perpendicular al ángulo de visión. Si al hacer esto se mantiene presionada la tecla 'Ctrl', la rotación será de 5 en 5 grados.
Escalar: Se elije la línea que esta en el eje que se quiere expandir o contraer y se desplaza. Si se hace esto con el circulo blanco, el objeto se escalara en todas direcciones por igual. Si al hacer esto se mantiene presionada la tecla 'Ctrl', el incremento o disminución de tamaño se hará a saltos regulares.
En los 3 casos anteriores si mantenemos presionada la tecla 'Shift', el movimiento será mas fino, es decir el incremento de una posición será menor a lo normal, esto es para cuando trabajamos en detalles que deben quedar en una posición justa y se necesita mayor precisión. Veamos un ejemplo de las 3 acciones:
Se puede cancelar la modificación de cualquier movimiento si se presiona el botón derecho del ratón al momento de estar moviendo, o si se realizó un movimiento errado, se puede volver atrás con undo (Ctrl + Z). Al estar editando un objeto, su nivel de undo es independiente de los demás objetos.
Seleccionar objetos:
Para seleccionar un determinado objeto se debe hacer clic con el botón derecho del ratón sobre el, con esto el objeto quedará seleccionado, aparecerá destacado y con las líneas de edición. (Esto es así pues estamos en Object Mode, se vera que es esto un poco mas adelante)
Borrar un objeto:
Se debe seleccionar dicho objeto y luego presionar 'Suprimir', Blender siempre pedirá confirmación para esta acción.
Crear un nuevo objeto:
Para crear un nuevo objeto, se debe ingresar al menú 'Add' en la parte superior de la pantalla. Saldrá una lista de posibles objetos a crear. Entre ellos están, Mesh, crea un objeto mediante vértices formando polígonos. Curve, crea una curva que puede ser de tipo Bezier, NURBS o un path. Surface, crea una superficie NURBS. Además de meta objetos y otros como cámaras y luces.
Centraremos nuestra atención en los Mesh, como se dijo, estos son un conjunto de vértices con el que se forman polígonos. Veamos un ejemplo, borremos el cubo (1) y creemos una esfera. Para ello ir a Add -> Mesh -> UVsphere (2), una vez seleccionada nos pedirá el numero de segmentos y anillos de la esfera (3). En el ejemplo se pondrán 16 segmentos y 16 anillos, luego aparecerá en el centro el nuevo objeto creado (4).
También se puede acceder al menú "Add" y a otros menús útiles simplemente presionando la 'barra de espacio'. Algo importante es que el nuevo objeto siempre se posiciona en el lugar en donde esta el cursor 3d, en este caso estaba al centro. Cada objeto puede pedir parámetros al inicio como en este caso, por ejemplo si se crea un cilindro, pedirá el numero de vértices que definirán su circunferencia.
La posición del Cursor 3D al crear un nuevo objeto, determinara la posición y centro de dicho objeto, no importa si al editar se desplaza su posición o se mueve de lugar el Cursor 3D. Es decir, siempre que se seleccione, o rote dicho objeto lo hará con respecto a ese centro.
Edición del Objeto:
Para ello contamos con múltiples herramientas, solo se señalaran las básicas, antes de empezar cabe señalar un aspecto importante, existen varios modos de edición, se verán los 2 que nos interesan mas, "Object Mode" y "Edit Mode".
Object Mode: En este modo se ve cada objeto como un todo, si se crea un nuevo Mesh en este modo se creara como un nuevo objeto, las modificaciones o rotaciones realizadas al objeto, afectaran cada componente de este y serán independiente del resto de los objetos.
Edit Mode: En este modo se puede editar cada objeto independientemente, así como tener acceso a sus componentes básicos, en el caso de los Mesh son los vértices. Si se crea un nuevo Mesh en este modo pasara a formar parte del objeto que se esta editando y no como un nuevo objeto.
Por defecto Blender inicia en Object Mode, y al crear un nuevo Mesh en este estado se crea como un nuevo objeto. Al crearlo entra automáticamente a Edit Mode para editarlo (desde el menú se puede cambiar entre los 2 modos cuando se necesite).
Ya tenemos nuestra esfera creada y estamos en Edit Mode, en este modo se destacan en amarillo los vértices seleccionados y las líneas que los unen. En otro tono también se aprecian las caras que se forman:
Notar que se ven los vértices y las líneas incluso del fondo del objeto, si por claridad a la hora de editar solo se quieren ver los vértices del frente se puede anular la representación de los de atrás presionando 'Limit selection to Visible':
Selección de vértices:
Por defecto aparecen todos los vértices seleccionados, por eso están destacados de color amarillo, si se desea deseleccionar todos los vértices, se debe presionar la tecla 'A' los vértices y líneas se verán de un tono mas oscuro. Al volver a presionar dicha tecla, todos los vértices volverán a seleccionarse.
Para seleccionar un vértice en particular se debe hacer clic con el botón derecho del ratón sobre él (Como con la selección de objetos en Object Mode pero en este caso se seleccionan vértices), una vez seleccionado aparecerá destacado en color amarillo. Para deseleccionarlo se debe volver a hacer clic con el botón derecho sobre el mismo vértice.
Se pueden seleccionar mas de un vértice manteniendo presionada la tecla 'Shift' al momento de seleccionar un nuevo vértice. Para deseleccionar un vértice, se puede hacer clic nuevamente sobre él con 'Shift' presionado.
Todo lo anteriormente expuesto sobre borrar, mover, rotar y escalar, se aplica a la edición de vértices. La acción se aplicara sobre él o los vértices que estén seleccionados en ese momento. Veamos un ejemplo de esto:
También se pueden seleccionar múltiples vértices, para ello se debe presionar una vez la tecla 'B' y luego arrastrar el ratón marcando un rectángulo de selección, todos los vértices al interior de dicho cuadro se seleccionarán.
Si en vez de crear el cuadro, se presiona la tecla 'B' por segunda vez, aparecerá un circulo de selección, al moverlo sobre los vértices mientras se presiona el botón izquierdo del ratón se marcarán los que estén dentro del circulo. Para desmarcar se hace lo mismo pero presionando 'Alt':
Seleccionar líneas y caras:
Por defecto al momento de editar, se pueden seleccionar vértices, pero también se pueden seleccionar líneas y caras. Para hacer esto se debe hacer clic en el icono correspondiente, todo lo aplicado anteriormente para vértices, se aplica también a caras y líneas.
Duplicar:
Se pueden duplicar tanto vértices como objetos con el menú 'Object -> Duplicate', o simplemente con 'Shift + D'. En el caso de duplicar un objeto, se creara otro objeto totalmente independiente del anterior. En caso de duplicar vértices, líneas o caras, estos seguirán formando parte del objeto actual.
Borrar Vértices / líneas / Caras:
Anteriormente apreciamos que se puede borrar un objeto con la tecla 'Suprimir', esto también es cierto con la edición de vértices, sin embargo al presionar dicha tecla se desplegara un menú, en este se debe especificar que es lo que hay que borrar, si un vértices, una línea o una cara, además de otras opciones.
Para facilitar la creación de objetos se pueden usar operadores boléanos, estas son: Unión, Intersección y Diferencia. Se puede acceder a estas opciones en el menú 'Object -> Boolean Operation' o mas rápidamente con la tecla 'W'.
Estas operación son entre objetos, es decir se debe estar en modo 'Object Mode', luego seleccionar los 2 objetos a los cuales se le aplicara el proceso. Para seleccionar mas de un objeto el método es igual al de seleccionar varios vértices, se debe tener presionada la tecla 'Shift' mientras se seleccionan los objetos.
Union: Este procedimiento une 2 objetos en uno solo, no necesariamente deben estar juntos, pero si se sobreponen se fusionarán. Al terminar de unir, se tendrán los 2 objetos originales mas el objeto resultante de la unión.
Intersect: Para esto, ambos objetos deben estar sobrepuestos en algún punto. Al aplicar la intersección, se creara otro objeto que consistirá en la parte de los objetos que estaban superpuestas.
Difference: Sirve para "restar" parte de un objeto a otro. La parte que quita es equivalente a la intersección de ambos objetos. Algo muy importante, siempre hay que seleccionar primero el objeto que va a restar al otro, y seleccionar como segundo objeto el objeto al cual se desea quitar una parte.
Veamos un ejemplo para clarificar las cosas:
La palabra se deriva del termino en inglés 'Render' que significa ilustración, es el proceso en que el programa interpreta la información dada por las coordenadas de los vértices, normales y todos los datos de la escena creando una imagen en 2D.
Para la modelación en Blender solo nos servirá para ver como esta quedando el objeto de una manera mas pulcra y detallada. Notar que en principio, en el render que hagamos siempre se vera lo que este viendo la cámara. La cámara se puede modificar de posición y orientación de la misma manera que cualquier objeto.
Veamos como se "renderiza", se debe ir al menú superior en la opción 'Render -> Render Current Frame' , o simplemente apretando 'F12'. Con ello se desplegará otra ventana en la que comenzará el render, este proceso puede llevar mucho tiempo dependiendo de la complejidad de la escena.
Por defecto en el Render, esta activado un proceso llamado "Ray Tracing" (en el curso se verá que es esto). Si el modelo es muy complejo, el tiempo de calculo puede ser demasiado largo para una simple visualización por lo que se puede desactivar entrando a las opciones de Render, y desmarcando Ray:
Mencionaré este tema, por si alguien en algún proyecto que tenga que ver con iluminación, sombras o rendering, le sea útil contar con las normales pre-calculadas.
Las normales son necesarias para realizar iluminación en una escena o aplicar ciertas técnicas a los objetos. Blender precalcula las normales para sus propios procesos, pero se pueden exportar para usarlas (siempre que el formato de archivo al que se exporta lo soporte). Lo único que hay que tener en cuenta a este respecto es que se pueden distinguir 2 tipos de normales, las normales al polígono que forma parte del objeto, o normales al objeto en sí. Para entenderlo mejor, veamos el corte lateral de una esfera, la primera tiene normales a las caras, la segunda a la superficie de la esfera:
(DIBUJO)
Notar que las normales al objeto pueden ser obtenidas también a partir de las otras, como el promedio de las normales que hay en un vértice. Para cambiar entre normales en Blender, hay que seleccionar todos los vértices a los que se quiere cambiar la normal y luego seleccionar 'Set Smooth' o 'Set Solid' en el menú inferior 'Mesh -> Faces', también aparecen estas opciones con la tecla de acceso rápido 'W' (en Edit Mode) :
En la siguiente imagen apreciamos que con las normales perpendiculares a las cara, obtenemos una iluminación que no es suave. Con el otro tipo de normales que son perpendiculares al objeto, se consiguen superficies suaves. Al realizar el render se puede apreciar mejor la diferencia:
Ojo que al hacer esto Blender no menciona que se están alterando las normales, solo que se están poniendo caras sólidas o suaves, pues a nivel de usuario de un modelador esto no importa mucho. Pero a nosotros si nos interesará puesto que al exportar el modelo, las normales serán distintas en cada caso.
Algunos formatos de archivos soportan texturas como el formato 3DS entre otros, esto se puede usar en el proyecto si es que se necesita (en tareas lo ideal es que las texturas sean puestas por uno mismo de igual forma que la iluminación), o para editar texturas de un modelo previamente creado.
Crearemos una textura. Primero se selecciona el objeto, luego se le deben dar propiedades de material, para ello vamos al icono 'Shading' y después a 'Add New' (La opción Add New, aparecerá solo si el objeto no tenia propiedades previamente):
Ya tenemos el objeto con propiedades de material, luego clic en 'Texture Buttons' y 'Add New', esto dirá a blender que el objeto seleccionado tendrá una textura
Una vez hecho esto, se podrá seleccionar el tipo de textura que tendrá. Existen algunas pre-diseñadas como madera, nubes, etc. Asignaremos como textura un dibujo que esta en un archivo, para ello ir a 'Texture Type' y seleccionar 'Image':
Ahora solo resta cargar la imagen que deseamos, para ello ir a 'load' en el panel 'Image' y elegir desde un directorio la imagen deseada. Si todo a salido bien, la imagen podrá verse en el cuadro 'Preview', en este caso era la textura de una hoja con el fondo negro:
Se puede modificar el tamaño, posición, cuantas veces se repite y varios parámetros de la textura desde este panel 'Map Image':
Veamos como quedo la hoja en la esfera, la primera imagen es con 'Set Solid' y la segunda con 'Set Smooth':
Brevemente describiré algunos elementos de edición adicionales que pueden resultar útiles, las opciones que se señalarán también están disponibles en los paneles inferiores del programa:
Orientación de transformaciones: Anteriormente revisamos mover, rotar y escalar. Estos movimiento se hacen por defecto sobre las coordenadas globales, es hacer esto mismo pero también en las coordenadas del objeto y en las de la vista. Para ello se debe cambiar el sistema en que se realizan las transformaciones. Esto se hace cambiando la opción 'Orientation' que esta al lado de los botones de transformación a 'Global' para un sistema global, 'Local' para un sistema de coordenadas basado en el objeto y 'View' para un sistema en que las coordenadas están alineadas según como se esté mirando el objeto:
Center new y Center Cursor: Estas opciones están en el menú 'Mesh Transform'. Center cursor asigna como nuevo centro del objeto la posición del Cursor 3D, todas las transformaciones se realizarán con respecto a este centro, Center new lo sitúa en el centro geométrico del objeto (Notar que la posición del centro de un objeto, esta dado por un pequeño circulo rosado). Se puede conseguir el mismo efecto sin cambiar el centro del objeto cambiando el pivote en 'Pivot' al lado izquierdo de los botones de transformación a '3D Cursor':
Crear líneas y caras: Se puede crear nuevas líneas seleccionando 2 vértices y presionando 'F' (o menú Mesh -> Faces) . Si se seleccionan 3 o 4 vértices, 'F' creará una cara. Triangulo para 3 vértices y Cuadrilátero para 4 vértices. Si hay una serie de vértices unidos por líneas, se puede crear una cara completa seleccionándolos y presionando 'Shift+F', con esto la cara se rellenará de triángulos:
Subdivide: En 'Edit Mode', ir al menú 'Mesh -> Edges' o presionando 'W', ahí se encuentran las opciones: 'Subdivide', que divide en 2 los vértices seleccionados, 'Subdivide Multi' que subdivide los vértices la cantidad de veces especificada y 'Subdivide Multi Fractal', que subdivide la cantidad de veces especificada pero añadiendo posiciones al azar de los nuevos vértices agregados para obtener algunos efectos como rugosidad:
Extrude: Extiende la o las caras seleccionadas, pueden ser según la región, las caras o los vértices. Se accede a esta opción, desde el menú 'Mesh' en 'Edit Mode', o simplemente presionando la tecla 'E'. Como siempre se puede regular el movimiento con 'Shift' para precisión o 'Ctrl' para aumentar a pasos determinados:
Multires: Sirve para suavizar bordes y objetos, se van agregando niveles de resolución, entre mas niveles mas suave será la superficie, para aplicar en el panel inferior 'Multires', clic en 'Add MultiRes' y luego 'Add Level' para agregar niveles:
10. Cargar/Guardar, Importar/Exportar
Por ultimo algunos ejemplos sencillos de la utilización de las herramientas antes descritas para ver como se pueden usar en la practica.
Engranajes: (Movimientos básicos, Seleccionar, Duplicar, Operaciones boleanas, Spin Dup) Se crean 2 cilindros y con el segundo se hace un hoyo en el primero mediante difference y se escala, luego se crea un cuadrado y se modifica sus vértices, se coloca al borde del cilindro y se plica Spin Dup, luego union. Se duplica y se reposicionan un par mas de engranajes:
Estrella de mar: (Creación de caras, Extrude, Multires) Primero se crea un circulo con 5 vértices, luego con Extrude se le da volumen, se crean las caras superior e inferior, se seleccionan las 5 caras laterales y nuevamente con extrude se extienden, se ajusta el tamaño y posición de las puntas y luego con MultiRes y Set Smooth se le da suavidad:
Cuenco con agua: (Operaciones boleanas, Multires, Subdivide Multi Fractal) Se crea un plano como apoyo, luego un cilindro que se duplica y se le resta el centro, después se crea un plano al que se le aplica Subdivide Multi Fractal, se suaviza con Multires y se quita el exceso mediante operaciones boleanas con 2 cilindros, después se aplica Multires al futuro cuenco, se asignan materiales y se muestra el render.
Esta guía debería bastar para aplicar en las tareas y/o proyecto del curso en la mayoría de los casos. Si se necesita algo mas o si se interesa mas en el tema del modelado y el rendering, se puede obtener mas información en las siguientes paginas:
Tutoriales oficiales:
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Mas tutoriales:
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Paginas donde obtener modelos:
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