Modellieren von (Freiform-) Flächen

Modellieren von Flächen durch Animation

Es soll als einfaches Beispiel ein Torus konstruiert werden, der durch Rotation eines Kreises um eine Achse entsteht (zur Erklärung, der Torus ist als eigenes Objekt vorhanden).
In Blender wird dazu der Profilkreis am Pfadkreis entlang geführt und zwar so, dass seine Achse (=Normale auf die Kreisebene durch den Mittelpunkt) Tangente der Pfadkurve ist.
  • Im Objektmodus eine beliebige Bahnkurve entwerfen (Bezier- oder Nurbskurve). Gegebenenfalls im Editmodus nach Bedarf weiter bearbeiten.
  • Im Objektmodus eine Profilkurve einfügen mit:
    LT – Add – Surface – Nurbskurve oder –kreis. Nimmt man eine Nurbskurve so bindet man die Endpunkte an das Stützpolygon mit EndpunktU.
    Gegebenenfalls im Editmodus weiter bearbeiten.
  • Die Profilkurve wird an die Bahnkurve gebunden (Schema Hund – Leine – Herrl) durch:
    A (alles demarkieren) – RMT auf Profilkurve – Großschreib + RMT auf Bahnkurve – Object _ Parent – Normal Parent oder:
    F9 - Curve and Surface panel - Curve Path and Curve Follow (Curve’s settings: Curve Path and Curve Follow).
    Dann Alt O – Clear Origin
  • Alt S startet eine Animation. Mit TrackX/Y/Z and UpX/Y/Z tracking buttons kann man die Profilkurve rechtwinkelig zur Bahnkurve stellen oder nicht.
  • Im Objektmodus markiert man die Profilkurve, im Anim settings panel drückt man auf DupliFrames, dann werden alle Zwischenlagen angezeigt.
  • Weiter im Objekt Modus: durch Strg+Großschreib+A werden die einzelnen Lagen „real“
  • Im Objektmodus alle Lagen markieren mit A und verbinden mit Strg+J
  • Im Editmodus alles markieren und mit F zu einer Fläche verbinden
  • Aus dem Nurbs Surface-Objekt wird nun ein Meshobjekt gemacht: in den Objekt-Modus wechseln und mit Object->Convert Object Type in ein Meshobjekt umwandeln.
  • Falls das Modell eine Lücke hat: In den Edit-Modus wechseln, die Vertices an den offenen Enden die Vertices auswählen und durch den Menübefehl Mesh->Faces->Make Edge/Face im Pop-up-Fenster Make Faces . und den Eintrag Skin Faces/Edge-Loops anwenden.
    Der Bezierkreis wird nicht mehr benötigt und kann entfernt werden.

Skinning

Darunter versteht man die Gestaltung einer Oberfläche, die durch mehrere Profile festgelegt ist. In Blender geschieht das, indem man mehrere Kurven mit den gewünschten Formen erstellt, und diese dann durch eine einzige NURBS Oberfläche verbindet.
  • Zunächst wird im Objekt Modus die erste Flächenkurve, eine Surface Kurve entworfen durch: LT ->Add->Surface->NURBS Curve (KEINE Bézierkurve und auch keine reine NURBS-Kurve !!!).
  • Anschließend wird sie auf den Typ Endpoint U und Endpoint V gesetzt (auf dem Curve Tools-Panel der Editing-Buttons bei F9. Dann geht sie nämlich durch den ersten und letzten Stützpunkt und berührt dort die jeweilige Seite des Stützpolygones.
  • Diese wird im Edit Modus so lange verformt, bis sie die gewünschte Form erreicht hat. Dazu kann man neue Stutzpunkte einfügen durch Subdivide, die Kurve verlängern, die bestehenden Stützpunkte verlagern usw., auch vorgegebene Koordinaten könnte man eingeben über das Normpaneel N.
  • Danach verlässt man den Edit Mode mit Tab. Jetzt kopiert man mit SHIFT-D die Kurve und verlagert die Kopie beliebig. Im Edit-Modus kann man sie auch noch einzeln verändern, allerdings darf die Anzahl der Stützpunkte nicht verändert werden. Wegen des Glättungseffektes muss man, um scharfe Kanten zu erzeugen, die Querschnitte sehr nahe beisammen anordnen. So verfährt man entsprechend oft, bis man das Gerippe der Fläche erstellt hat.
  • Nun wählt man im Objektmodus alle Kurven aus (der Reihe nach mit RMT bzw. Shift+RMT oder mit A demarkieren und durch Block-Select mit B, wobei man darauf achten muß, dass Kamera und Lichtquelle oder sonstige fremde Objekte nicht mitmarkiert sind, und verbindet sie zu einem Objekt durch STRG+J (Join selected NURBS).
  • Jetzt wechseln wir in den Edit Mode (TAB) und wählen mit A alle Kontrollpunkte aus. Um Flächen zwischen den Profilen zu erzeugen (das eigentliche Skinnen) drückt man F. Die Oberfläche kann nun durch Bearbeiten der Kontrollpunkte weiter verformt werden. Damit die Oberfläche glatter wird, muss ResolU und ResolV erhöht werden.
  • Wichtig ist hier, dass alle Profile dieselbe Anzahl von Kontrollpunkten haben.
    Durch Aktivieren von EndpoinU, UniformU, BezierU erhält man weitere Interpolationsflächen, darunter (anscheinend) auch eine Bezierfläche (geht durch die Ecken des Stützpolygones).

Extrusion entlang einer Kurve

  • Man führt dabei eine Profilkurve an einem Pfad entlang. Sowohl Profil als auch Pfad können eine Bézier oder eine NURBS Kurve sein. Man beginnt also mit zwei derartigen Kurven, die als separate Objekte in die Szene eingefügt werden.
  • Die Profilkurve kann man (in ihrem Edit-Modus nach Belieben verändern, vor allem sollte man sich ihren standardmäßig vorgegebenen Namen merken bzw. ihn im Normepaneel N ändern; von der Pfadkurve sollte man aber vorerst seine Finger lassen.
  • Nun sollte man den Pfad auswählen und in seinen Edit-Buttons (F9) als BevOb: den Namen der Profilkurve eintragen. Als Ergebnis erhält man eine durch das Profil definierte Oberfläche, die entlang des Pfades verläuft. Dabei ist seine Z-Achse tangential zum Pfad ist ausgerichtet, über die Lage der anderen Achsen ist keine vernünftige Auskunft zu erhalten, es wird aber wohl so sein, wie in der Theorie der Extrusionen bei VRML, vermutlich in Richtung von Haupt- und Binormale der Kurve.

Konstruktion einer Freiformfläche mit vorgeschriebenen Stützpunkten

  • Über einem 4 x 3 Raster sollen die Stützpunkte einer Freiformfläche angeordnet sein. Daher entwirft man zuerst den Raster mit  LT - Add - Grid  und gibt dann als Werte 5 x 4 (!!) ein. Im nächsten Schritt gibt man die z-Koordinaten der Stützpunkte ein indem man im Edit Modus (nur in diesem ist der Raster als solcher erkennbar) der Reihe nach jeden Einzelnen markiert und im Normenpaneel  N  die z-Koordinate einträgt oder mit  G - z - Koordinate einträgt.
  • Als nächstes wird im Objekt Modus bei markiertem Objekt der SubSurf Modifier aufgerufen (Add Modifier), weiters auf Catmull-Clark eingestellt und ein beliebiger Level vorgegeben. Man erhält sofort eine NURBS- Fläche. Diese geht nicht durch die Stützpunkte, auch nicht die an den Ecken.
  • Um den tangentialen Durchgang an den Ecken zu erzwingen, führt man mit  K  einen Schnitt durch, der eine Ecke zwar nicht abschneidet, aber drei neue Stützpunkte einführt. Diese neuen Punkte markiert man der Reihe nach und gibt jedem Einzelnen im Normenpaneel die Koordinaten des Eckstützpunktes. Dadurch werden (offensichtlich) die Gewichte der NURBS Fläche so verändert, dass sie in gewünschter Weise durchgeht (nämlich tangential zu den Seiten der beiden hier angrenzenden Stützpolygone)
  • Glätten kann man die Fläche noch durch SetSmooth im Link and Materials Paneel.

Verformen längs einer Kurve (Curve Deform)

  • Wir starten mit der Standardszene in Blender und löschen zunächst den Würfel. Stattdessen fügen wir einen Drehzylinder ein (SHIFT-A -> Add -> Mesh -> Cylinder, etwa r=1 und h=1), dann drehen wir in gleich um die x-Achse um 90° ( R - x - 90), damit er waagrecht daliegt. Im Edit Modus markieren wir den oberen Rand und extrudieren ihn mehrfach in y-Richtung durch  E - Region - y - 1, so dass wir im Endeffekt einen mehrfach segmentierten Zylinder haben (so schmiegt er sich besser der Kurve an). Dasselbe hätte man auch durch einen höheren Zylinder mit dem Messer Werkzeug K erhalten können.
  • Noch eleganter ist folgende Methode: man fügt einen Kreis ein mit  LT - Add - Mesh - Circle  und geht in den Edit Modus. Wir wollen ihn gleich in Richtung z zehnmal um jeweils eine Einheit extrudieren. Man nimmt dazu im Mesh-Tools Paneel folgende Einstellungen vor:  Steps: 10, Offset: 1  und aktiviert dann Extrude Dup. Es bildet sich ein Fragezeichen, mit diesem klickt man den Grundriss an (es wird parallel zur jeweils projizierenden Achse extrudiert).
  • Nun drücken wir TAB um den Edit Mode zu beenden. Wir fügen Sie nun eine Bezier-Kurve hinzu (SHIFT-A -> Add -> Curve -> Bezier Curve). Diese wird ausreichend vergrößert und im Edit Modus auf eine gefällige Form gebracht.
  • Nun wählen wir den Zylinder aus mit RMT und zusätzlich die Kurve mit SHIFT-RMT. Dann drückt man Strg-P um das Make Parent-Menü zu öffnen und wählt Curve Deform aus. Der Zylinder wird dann entlang der Kurve gebogen. Wählt man ihn allein aus mit RMT und bewegt ihn in der Y-Richtung mit G-Y, der voreingestellten Hauptrichtung, wird sich der Zylinder entlang der Kurve verformen.
  • Bewegt man den Affen in andere Richtungen als die Hauptachse, sind die Verformungen schwer zu kontrollieren. Aber es hindert einen natürlich niemand, das einmal auszuprobieren. Einstellen kann man es im Anim Settings Paneel.