Generátor objektov

Trvanie:

1 hod

Náročnosť:

pokročilý

Zručnosti:

transformácie, cykly, podmienky, funkcie, práca s bpy

Nástroje:

Blender

Inštrukcie pre učiteľov:

Generovanie objektov

Jendným z hlavných metodík parametrického a generatívneho dizajnu je potrebné vedieť generovať mnoho objektov a vedieť ich rýchlo upravovať. Preto sme zahrnuli aj toto cvičenie, kde si ukážeme ako vieme rýchlo v Blenderi generovať objekty a apliklovať na ne viaceré zmeny.

Zadanie úlohy

Cieľom je predstaviť si bázové programovacie koncepty v Pythone, ktoré potrebujeme ak chceme generovať v Blenderi veľa objektov rýchlo a modifikovať ich za behu.

Odkazy na materiály

V tejto sekcii nájdete odkazy na materiály, ktoré vám môžu pomôcť pri riešení daných problémov a naučia vás ako používať požívané nástroje:

Teória - rozcestník stručnej teórie pre koncepty, ktoré potrebujeme
Rozcestník dokumentácií Blendera - nájdete tu dokumentáciu pre vývojárov, používateľskú ríručku a aj Python API dokumentáciu
Python syntax - tu nájdete syntax a použitie jazyka Python s ukážkami použitia
Blender Python API - dokumentácia Python API v Blenderi - nájdete tu všetko čo sa týka programovania s Python API (s knižnicou bpy) v Blenderi

Inštrukcie

Zapneme si nástroj Blender a z horných tabov si vyberieme ten s názvom "Scripting" pre otvorenie okna na písanie programu.
Klikneme na ikonku "New," ktorou si vytvoríme nový súbor.
Uistíme sa, že v druhom okne máme otvorenú časť "3D viewport" s módom "Object Mode." Naše rozloženie okien by malo vyzerať nasledovne:
S takto nastaveným prostredím môžeme začať písať kód. Prvým krokom je importovať si knižnice, ktoré budeme potrebovať, hlavnou je knižnica bpy, ktorá nám sprostredkúva funkcionality pre prácu s Blenderom. Importujeme a použijeme ju nasledovne:

Takýmto volaním vieme získať objekt, ktorý máme aktuálne v scéne, kde pomocou "print" si dávame do konzoly vypísať jeho meno. Aby sme videli tento výstup v konzole, musíme si ju otvoriť v okne a to spravíme nasledovne:
Pre pokračovanie je potrebné naštudovať si Blender Python API, aby sme vedeli používať funkcie, ktoré potrebujeme.

Najprv sa pokúsime vytvoriť si objekt v scéne priamo z kódu. Toto môžeme dosiahnuť napríklad spustením nasledovného skriptu v Blenderi:

import bpy

# Vytvorenie nového objektu - kocky
bpy.ops.mesh.primitive_cube_add(size=2)

# Presunutie kocky na inú pozíciu
bpy.context.object.location = (0, 0, 2)

Potom chceme týchto modelov vygenerovať viac vedľa seba a uložiť si ich napríklad do poľa. Vieme to spraviť napríklad takto:

import bpy

# Veľkosť kocky
size = 2

# Vytvorenie prvej kocky
bpy.ops.mesh.primitive_cube_add(size=size)
cube1 = bpy.context.object

# Uloženie referencie na aktuálny návrh
scene = bpy.context.scene

# Pozícia prvej kocky
pos_x = 0

# Vytvorenie a umiestnenie ďalších kociek
for i in range(1, 5):
    # Vytvorenie novej kocky
    bpy.ops.mesh.primitive_cube_add(size=size)
    cube = bpy.context.object
    
    # Nastavenie pozície
    pos_x += size * 1.33  # Medzera o tretine priemeru
    cube.location.x = pos_x

    # Pridanie do scény
    scene.collection.objects.link(cube)

Následne chceme implementovať modifikáciu týchto objektov, skúsme to spraviť tak, že každý jeden objekt v scéne modifikujeme iným spôsobom. Na jeden môdel môžme aplikovať jednu aj viac mien. Vytvorenie a aplikácia modifikátora na model (konkrétne pre modifikátor wireframe a subdivision) vyzerajú nasledovne:

import bpy

# Vytvorenie nového objektu - kocky
bpy.ops.mesh.primitive_cube_add(size=2)

# Získanie odkazu na vytvorený objekt
cube = bpy.context.object

# Pridanie Wireframe modifikátora
wireframe_mod = cube.modifiers.new(name="Wireframe", type='WIREFRAME')
wireframe_mod.thickness = 0.1  # hrúbka drôtového rámu

# Pridanie Subdivision modifikátora
subdivision_mod = cube.modifiers.new(name="Subdivision", type='SUBSURF')
subdivision_mod.levels = 2  # počet úrovní podrobností

# Presunutie kocky na inú pozíciu
cube.location = (0, 0, 2)

Hlavným princípom, ktorý budeme využívať na modifikovanie objektov budeme využívať Blender modifiers, o ktorých sa dozvieme viac v časti Blender modifiers. Skúste si preto viac modifikátorov a vyskúšajte si ich aplikovať viac na viaceré objekty samostatne alebo súčasne.
Ak máme vytvorených viac modifikácií a viac objektov, pokúsme sa tieto modifikácie aplikovať na dané objekty kým s nimi nie sme spokojní.

Testovanie a úpravy

Prezrite a skontrolujte si objekt a odpovedzte si na to či daný 3D model zodpovedá zadaniu a či ste s ním spokojní. Ak chcete skúsiť model upraviť, navrhujeme:

skúste kód optimalizovať aby bol dostatočne prehľadný - rozmiestniť jednotlivé modifikácie do funkcií a podobne
pri aplikácií viacerých modifikácií môže byť problém s výkonom, skúste implementovať podmienky, ktoré zamedzia príliš veľkým alebo príliš nízkym hodnotám parametrov - vieme, že modifikároti majú urené rozdahy, ktoré môžeme aplikovať, napríklad "SUBSURF" úrovne môžu nadobúdať hodnotu <0,6>
pokúste sa vytvoriť postupné renderovanie objektu a pri každej iterácií ho nejak viac modifikovať ako napríklad:
modifikovať môžeme aj objekty, ktoré si vieme importovať do scény, vyskúšajte si teda importovanie a modifikáciu aj takéhoto objektu:

Spätná väzba

Ak ste spokojní so svojím výsledným modelom, prezentujte ho ostatným, zhodnoťte koncepty, ktoré ste použili a ako ste ho implementovali, buďte otvorení k hodnoteniam od ostatných a k prípadným návrhom na zlepšenie.

Vzorové riešenie

Ak budete potrebovať motiváciu alebo si skontrolovať váš výsledný model, v nasledujúcich odkazoch nájdete implementáciu daného modelu v nástrojoch, ktoré ste na implementáciu mohli použiť:

Python

Záver

V úlohe sme si predstavili akými spôsobmi môžeme generovať viac objektov naraz, manipulovať s nimi v scéne, modifikovať ich za behu programu či ako si isch uschovávať a prehľadávať. Tieto základy sú potrebné k tvorbe plnohodnotného generatívneho dizajnu.