Blender Buch

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    Das Blender-Buch

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    Carsten Wartmannist Diplom-Ingenieur r Bioverahrenstech-nik und arbeitet heute als reiberuicher Autor, Dozent undD-Grafiker. Seit Beginn der er Jahre beschigt er sich intensivmit Computern und deren Programmierung anangs mit einemVC- von Commodore sowie speziell mit Computergrafik. Der

    Amiga ermglichte ihm dann die Erzeugung erster Animationen.Whrend des Studiums war er an der Produktion der meistenAnimationen der Berliner Firma imago viva beteiligt. Hier kamer auch mit dem D-Programm Blender in Kontakt, ber das erbisher zahlreiche Vortrge hielt und Artikel in Fachzeitschrien

    verffentlichte.Nach den ersten zwei Auagen des Blender-Buchs arbeitete

    Carsten Wartmann zwei Jahre als Autor r die Blender-FirmaNot a Number in Amsterdam und verffentlichte in dieserPosition zwei Bcher und unzhlige Artikel ber Blender. Im

    Jahr wurde Carsten Wartmann einer der beiden Geschs-hrer der Berliner Firma imago viva und war dort verantwort-lich r die Produktion von Echtzeitsimulationen mit Blender.Whrend dieser Zeit begann er auch, an der FH Koblenz Lehr-

    veranstaltungen ber Computergrafik zu halten natrlich unterVerwendung von Blender als D-Programm.

    Das Blender-Buch wurde in Vorauagen ins Englische, Italie-nische und Indonesische bersetzt.

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    Carsten Wartmann

    Das Blender-Buch

    D-Grafik und Animationmit Blender .

    4., aktualisierte und erweiterte Neuauflage

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    erscheint

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    Carsten [email protected]

    Lektorat: Ren Schneldt

    Copy-Editing: Alexander Reischert, Redaktionsbro Aluan, KlnHerstellung: Nadine TieleUmschlaggestaltung: Helmut Kraus, www.exclam.deDruck und Bindung: M.P. Media-Print Inormationstechnologie GmbH,

    Paderborn

    Bibliografische Inormation der Deutschen NationalbibliothekDie Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der DeutschenNationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet berhttp://dnb.d-nb.de abruar.

    ISBN:Buch 978-3-89864-610-9

    PDF 978-3-86491-090-6

    ePub 978-3-86491-091-3

    ., aktualisierte und erweiterte Neuauage

    Copyright dpunkt.verlagGmbHRingstrae B Heidelberg

    Die vorliegende Publikation ist urheberrechtlich geschtzt. Alle Rechte vorbehalten.Die Verwendung der exte und Abbildungen, auch auszugsweise, ist ohne dieschriliche Zustimmung des Verlags urheberrechtswidrig und daher straar.Dies gilt insbesondere r die Vervielltigung, bersetzung oder die Verwendung inelektronischen Systemen.

    Es wird darau hingewiesen, dass die im Buch verwendeten So- und Hardware-Bezeichnungen sowie Markennamen und Produktbezeichnungen der jeweiligenFirmen im Allgemeinen warenzeichen-, marken- oder patentrechtlichem Schutzunterliegen.Alle Angaben und Programme in diesem Buch wurden mit grter Sorgaltkontrolliert.Weder Autor noch Verlag knnen jedoch r Schden habar gemachtwerden, die im Zusammenhang mit der Verwendung dieses Buches stehen.

    http://dpunkt.de/http://dpunkt.de/
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    Vorwort

    Anang and ich im Internet zum ersten Mal Hinweise au ein reiesD-Programm, das zuerst in einer Version r SGI-Rechner erschienen warund nun auch au Linux portiert werden sollte. Die Webseiten der holln-

    dischen Firma NeoGeo sahen sehr vielversprechend aus und ich warteteeinige Wochen gespannt au die angekndigte Linux-Version.

    Im April war es dann so weit: Ich lud mir die Datei mit dem Linuxim Namen au meinen Rechner.

    Mein erster Eindruck: Das KB groe Archiv konnte doch nicht voll-stndig sein? Doch, tatschlich, ein komplettes D-Animationsprogramm!Der Einstieg war etwas kompliziert, ist doch Blender von der Bedienungher recht eigen. Mittlerweile erscheinen mir aber andere D-Programmeumstndlich und schwerllig.

    Die allermeisten Inormationen und auch das Handbuch zu Blender

    waren allerdings in Englisch verasst. Daher entschied ich mich nach demVerassen einiger Artikel, ein Buch ber Blender zu schreiben, das Ihnenhier in einer vierten, weitreichend aktualisierten Auage vorliegt.

    Seit der dritten Auage hat sich sehr viel in Blender getan: In denletzten zwei Jahren wurde Blender praktisch komplett umgekrempelt, einneuer Unterbau sowie eine neue Oberche wurden entwickelt und eskamen sehr viele neue Funktionen hinzu. Blender hat dadurch noch einenSchritt in Richtung der kommerziellen Programme gemacht. Und die Ent-wicklung bleibt nicht stehen wir blicken also in eine auregende Zukun.

    Mein Dank geht an on Roosendaal r dieses tolle Programm, meine

    Freunde, die mich beim Schreiben des Buchs untersttzt haben, und einganz besonderer Dank an meine Frau Andrea r die unermdliche Kor-rektureinarbeitung und natrlich an meinen Lektor Ren Schneldt r diegute und produktive Zusammenarbeit.

    Allen Lesern danke ich r die vielen Rckmeldungen, die mir halen,das Buch weiter zu verbessern!

    Carsten WartmannBerlin, Juli 2011

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    Geleitwort zurersten Auflage 1999

    It is now almost two years since Blender was released on the internet. Only

    in my wildest dreams I could have envisioned what would happen in thistime!

    Now Blender is used by thousands o proessional users, students and allkind o D interested people. Te Blender-community is very active on theinternet, we have many Blender-sites and even more tutorials online.

    Besides the internet activity, Blender gets attention rom publishersaround the world, first a japanese book was published, then an englishbook and now a german book, which you read at the moment. Ive readwhat Carsten has written about Blender and I think his book definitely is anexcellent introduction or new users to get into Blender.

    Im very proud to present you this guide to Blender and wish you VielSpa beim Lesen des Buchs und bei der Beschigung mit Blender!

    Ton Roosendaal,Blender-Entwickler

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    Geleitwort zurdritten Auflage

    Tis is i my memory serves me correctly already the ourth book about

    Blender written or edited by Carsten Wartmann. Tat means Carsten is notonly the first known Blender book author but also a record author!

    By the time I write this oreword Ive not seen all o the book yet. So, asor you reader, Ill let mysel be surprised whats in the whole book butbe assured it will be well written, sometimes even unny, but always to thepoint and with insight how to communicate complex D issues to new userso Blender.

    In Blender became open source, and this was truly the best thingever happened to Blender. Now, almost five years later, we have proven thatthis soware is not only one o the most popular D suites available with

    millions o downloads per year but also widely adopted by proessionalsto use or movie, video and game productions.

    I hope that this book will be or you the beginning o a bright new utureas D Blender artist!

    Ton Roosendaal

    Chairman Blender FoundationAmsterdam Februar

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    Inhaltsverzeichnis

    Einleitung

    . Die Geschichte von Blender .......... .......... .......... ......... .......... .......... . . Wen spricht das Buch an? .......... .......... .......... ......... .......... .......... ....

    . Fhigkeiten von Blender............. .......... ......... .......... .......... .......... .... . Ziel dieses Buches ......... .......... ......... .......... .......... .......... ......... ........ . Sprachliche Konventionen ......... .......... ......... .......... .......... .......... .... . Buchbegleitende Dateien ......... .......... .......... .......... ......... .......... ...... . berlebenstipps r Umsteiger .......... .......... .......... ......... .......... ......

    .. Warum Version .x? ......... .......... .......... ......... .......... .......... . .. Allgemeine ipps ......... .......... ......... .......... .......... ......... ...... .. Was ist neu in Blender .x? .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ...

    Grundlagen der D-Grafik

    . Farben .......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... .......... ......... ... .. Farbmodelle ......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... ....

    . Emotionale Wirkung von Farben ......... .......... ......... .......... .......... .. . Physiologische Farbwirkung ......... .......... .......... ......... .......... ......... . Koordinatensysteme .......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... . . Punkte, Kanten, Flchen und Krper ......... .......... .......... ......... ...... . Umrechnung von D nach D .......... ......... .......... .......... ......... ......

    .. Parallelprojektion ......... .......... .......... .......... ......... .......... .... .. Perspektivische Projektion ......... .......... .......... ......... .......... .

    . Beleuchtungsberechnung ......... .......... .......... .......... ......... .......... .... . Material und extur ......... .......... ......... .......... .......... .......... ......... ...

    . ransormationen ......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... ...... . Animation ......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... .......... ....... . Bildberechnung .......... .......... .......... ......... .......... .......... ......... ........ . Echtzeitgrafik .......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... .

    Schnellstart

    . ... ... ... Blender starten .......... .......... ......... .......... .......... ......... ... . Grundunktionen ......... .......... .......... ......... .......... .......... ......... ...... . Eine Szene laden .......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... .......

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    x Inhaltsverzeichnis

    . Echtzeit ......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... ......... .. .. Logisches Denken ......... .......... ......... .......... .......... ......... ..... .. Die Arbeit sichern ......... .......... ......... .......... .......... ......... ..... .. Interaktion in der Echtzeitgrafik ......... .......... .......... ......... ..

    .. Die Flasche per Keyrame-Animation ffnen .... .... .... .... .... . . Die Szene rendern .......... .......... ......... .......... .......... .......... ......... ..... .. Die Szene laden .......... ......... .......... .......... ......... .......... ........ .. Keyrame-Animation .......... .......... ......... .......... .......... ........ .. Die Arbeit sichern ......... ......... .......... .......... .......... ......... ..... .. Keyrame-Animation: Die Flasche ffnen .... .... .... .... .... .... ..

    . Die zugrundeliegende Modellierung ......... .......... .......... ......... ....... .. Die Modellierung ......... .......... .......... .......... ......... .......... ..... .. Klebebildchen: exturvergabe .......... .......... ......... .......... .....

    Keine Hexerei: Blender bedienen

    . Voreinstellungen ......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... ........ . Kleinnager: Die Maus ......... .......... ......... .......... .......... .......... .........

    .. Linke Maustaste ......... ......... .......... .......... ......... .......... ........ .. Mittlere Maustaste ......... .......... .......... ......... .......... .......... ... .. Rechte Maustaste .......... ......... .......... .......... .......... ......... .....

    . astaturbedienung ......... .......... ......... .......... .......... .......... ......... ..... . Die Mens .......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... ......... ....... . Bedienung und Navigation in den D-Fenstern .... .... .... .... .... .... .... .

    .. Wichtige astaturkommandos in den D-Fenstern .... .... .... .. Mausbedienung in den D-Fenstern .... .... .... .... .... .... .... .... ..

    .. Der D-Fensterheader ......... .......... ......... .......... .......... ........ .. Schichtweise: Das Layer-System .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... . . Laden und Speichen .......... .......... ......... .......... .......... .......... ......... .. . Knpe, Regler, Schalter .......... ......... .......... .......... ......... .......... ...... . Fenster ......... .......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... ... . Fenstertypen .......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... ...

    .. Schaltzentrale: Das Properties Window .... .... .... .... .... .... .... .. .. Au dem ablett serviert: Panels ......... ......... .......... .......... ...

    . Bildschirme (Screens) ................. .......... ......... .......... .......... ........ . Szenen (Scenes) .......... .......... ......... .......... .......... .......... ......... ..... . Blender an die eigene Arbeitsweise anpassen .... .... .... .... .... .... .... .... .

    .. Wichtige Bereiche in den Voreinstellungen .... .... .... .... .... .... . Objektselektion ......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... . Objekte manipulieren ......... ......... .......... .......... .......... ......... ..........

    .. Verschieben ......... .......... .......... ......... .......... .......... .......... ... .. Raster und Fangoptionen ......... ......... .......... .......... .......... ... .. ransormation mit den Cursortasten .... .... .... .... .... .... .... .... .. ransormationszentrum (Pivot Point) .... .... .... .... .... .... .... ... .. Rotieren ......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... .......... .. Skalieren ......... .......... .......... ......... .......... .......... .......... ........

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    xiInhaltsverzeichnis

    . Kopieren .......... .......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... ......... .. Kopieren ............................................................................. Verlinken ..........................................................................

    Tutorials: Modellierung

    . Meshes: Polygone .......... .......... ......... .......... .......... .......... ......... ...... . Ans Eingemachte: Der Edit Mode ......... .......... .......... .......... ......... .

    .. Selektion im Edit Mode ......... .......... .......... .......... ......... ...... .. Fangoptionen im Edit Mode ......... .......... ......... .......... ......... .. Spiegeln von Objekten .......... .......... ......... .......... .......... ....... .. Polygonglttung ......... .......... .......... .......... ......... .......... ....... .. Proportional Editing Mode, PEM ......... .......... .......... ......... . .. Extrude ......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... ......... .. Spin .......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... .......... .. .. Screw ......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... ..

    . Rapid Modelling: Geschwindigkeit ist ast Hexerei .... .... .... .... .... .. .. Umrisse zu Objekten: Schlssel .......... .......... .......... ......... . .. Bitte recht reundlich: Eine Kamera .... .... .... .... .... .... .... .... .

    . Vernderung ist positiv: Der Modifier Stack .... .... .... .... .... .... .... .... .. Generate ......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... ....... .. Deorm ......... .......... ......... .......... .......... .......... ......... ......... .. Simulate .......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... ....... .. Objektvervielltigung: Array Modifier .......... ......... ......... .. Objektmengenlehre: Boolean Modifier .... .... .... .... .... .... .... . .. Wnde strken: Solidiy Modifier ......... .......... ......... .........

    .. Screw ......... .......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... .. . Weichspler: Subdivision Suraces .......... .......... ......... .......... ....... .. ErsteSchritte mit Subsurs ......... .......... .......... ......... ......... .. Ein eleon mit Subsurs .......... ......... .......... .......... ......... ..

    . Sculpt Mode ......... .......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... ..... Brush-exturen .......... .......... .......... ......... .......... .......... ......

    . Kurven und Oberchen ......... .......... .......... .......... ......... .......... ..... Bezier-Kurven ......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... .. NURBS ......... .......... .......... ......... .......... .......... ......... .........

    . Ein Logo aus Kurven .......... .......... ......... .......... .......... ......... ......... .. Komplexe Kanten: Beveling an Kurven .... .... .... .... .... .... ....

    . Gutenbergs Erbe: extobjekte .......... .......... ......... .......... .......... .....

    Licht, Schatten und die Welt

    . Licht ......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... .......... ......... ...... Lichtrichtung .......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... .......... .. Lichtquellen in Blender ......... .......... .......... ......... .......... .......... ...... . Schatten .......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... .......... .........

    .. Raytrace-Schatten .......... ......... .......... .......... ......... .......... ..... Buffer-Schatten ......... ......... .......... .......... ......... .......... ........

    . Ambient Occlusion ......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... ..

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    xii Inhaltsverzeichnis

    . Umgebungslicht: Environment Light ......... ......... .......... .......... .... . Indirekte Beleuchtung: Indirect Light ......... .......... ......... .......... ... . Natrliches Licht .......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... .... . Knstliches Licht .......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... ....

    . Halo-Lichter ......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... .......... .. . Die Welt......... .......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... ......... .. Nebel ......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... .......... ..... Welttexturen ......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... ..

    . Eine Frage der Perspektive: Die Kamera .... .... .... .... .... .... .... .... .... ...

    Materialien

    . Die Oberche .......... .......... .......... ......... .......... .......... ......... ........ .. Shader der diffusen Reexion ......... .......... .......... ......... ..... .. Specular Shader: Glanzlichter .......... .......... ......... .......... ... .. Weitere Material-Parameter......... .......... ......... .......... ......

    .. Ramp-Option ......... ......... .......... .......... .......... ......... ........ . Strukturen: exturen .......... ......... .......... .......... .......... ......... ........

    .. Material mit einer extur versehen .... .... .... .... .... .... .... .... .. .. Panels im exture Context .......... .......... .......... ......... ........ .. exturtypen ......... .......... .......... .......... ......... .......... .......... .

    . Die Bildtextur ......... .......... .......... .......... ......... .......... .......... ......... .. Materialien und UV-exturen r Echtzeit und Rendering .... .... ..

    .. UV-exturierung einer Kamera .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... . Es wird bunt: Multimaterialien .......... ......... .......... .......... ......... ... . Nichts r Vampire: Spiegelungen .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ..

    .. Environment und Reection Maps .... .... .... .... .... .... .... .... ... .. Raytracing-Spiegelungen ......... .......... ......... .......... .......... .. . Durchblick: ransparente Materialien.... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .

    .. Z-ransparenz ......... .......... .......... ......... .......... .......... ....... .. Raytracing-ransparenzen ......... .......... ......... .......... .........

    . Nudelsuppe mit Materialeinlage: Node-Materialien .... .... .... .... ....

    Animation

    . Keyrame-Animation ......... .......... ......... .......... .......... ......... ........... Animationskurven: F-Curves .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ..... Dope Sheet .......... .......... ......... .......... .......... .......... ......... ...

    .. Erweiterte Materialanimation .......... .......... ......... .......... ... . Padanimation .......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... ........

    .. Kurvenpade .......... .......... ......... .......... .......... .......... ......... .. Path Constraint .......... .......... ......... .......... .......... ......... .....

    . Roboterarm mit inverser Kinematik ......... .......... .......... ......... ..... .. Das Modell ......... .......... .......... ......... .......... .......... ......... ... .. Das Skelett .......... .......... .......... ......... .......... .......... ......... ... .. Die Einzelteile verbinden ......... .......... ......... .......... .......... . .. Freiheitsgrade einschrnken .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .

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    xiiiInhaltsverzeichnis

    . Character mit Skelettanimation ......... .......... .......... ......... .......... .. .. Ally N.: Ein nettes Alien ......... .......... .......... ......... .......... .. .. Das Skelett oder: Haben Aliens Knochen? .... .... .... .... .... .... .. Die Verormungen kontrollieren .... .... .... .... .... .... .... .... .... ..

    .. Pose einnehmen und Action! .......... .......... .......... ......... .... .. Mischen der Actions: NLA Editor . ......... .......... .......... ..... . Partikel ......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... ..........

    .. Partikel-Grundparameter ......... .......... ......... .......... .......... .. Schwrme: Boids .......... .......... ......... .......... .......... ......... .... .. Flssige Seie: Fluid Particles .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Haare und statische Partikel.............. ......... .......... .......... ..

    . Physikalische Animation ......... .......... .......... ......... .......... .......... .. .. Cloth ......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... .......... .. .. Smoke ......... .......... .......... .......... ......... .......... .......... ......... . .. Fluids ......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... ..

    Lohn der Arbeit: Die Berechnung

    . Der Render Context ......... .......... .......... ......... .......... .......... .......... .. Bild- und Animationsausgabe ......... .......... .......... ......... ....

    . Bewegungsunschre Motion Blur .......... ......... .......... .......... .....

    Feinschliff: Postproduction

    . Der Compositor ......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... ....... .. Blender als Video-iteler ......... .......... .......... ......... .......... .. .. Schrentiee ieenschre .......... ......... .......... .......... ..... .. Vector Motion Blur ......... .......... .......... ......... .......... .......... .. Alpenglhen: Glow-Effekt ......... .......... ......... .......... .......... .. Kekse ausstechen: Green Screen .... .... .... .... .... .... .... .... .... ...

    . Sequence Editor ......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... ....... .. Sequenzen editieren ......... .......... .......... .......... ......... ......... .. Eine berblendung ......... .......... ......... .......... .......... .......... .. itel und Untertitel ......... ......... .......... .......... .......... ......... . .. Audio im Sequencer ......... .......... ......... .......... .......... .........

    Making of: Gitarre

    . Der Korpus .......... ......... .......... .......... ......... .......... .......... .......... ...

    .. exturierung des Korpus.................................................. . Detailarbeit............. ......... .......... .......... ......... .......... .......... ..........

    Keine Angst vor Schlangen: Python

    . Erste Schritte mit Python .......... ......... .......... .......... ......... .......... .. . Ein erstes einaches Skript.......... .......... ......... .......... .......... .......... .. Der ext Editor .......... .......... ......... .......... .......... ......... .......... ....... . Neue Objekte mit Python erzeugen ......... .......... .......... ......... ....... . Grafische Benutzeroberchen (GUI) .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... . . Eine praktische Augabe: Gitarrenbnde .....................................

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    xiv Inhaltsverzeichnis

    Spielend einfach: Echtzeitgrafik

    . Gentlemen, start your engines! .......... ......... .......... .......... ......... ... . Die Logic Bricks: Grafisches Programmieren .... .... .... .... .... .... .... .

    .. Kurzbeschreibung der Sensors .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .

    .. Kurzbeschreibung der Controller .... .... .... .... .... .... .... .... .... . .. Kurzbeschreibung der Actuators .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. .. Zustnde: States .......... .......... .......... ......... .......... .......... ....

    . Eine Produktprsentation ......... .......... ......... .......... .......... .......... . . Echtzeit-Python ......... .......... .......... ......... .......... .......... .......... ........ Bullet-Physik .......... .......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... .

    .. Bullet-Physics-ipps .......... .......... ......... .......... .......... ........ . Back to the Roots: Holzkltzchen .......... ......... .......... .......... .........

    .. Ein gutes Spiel? ......... .......... ......... .......... .......... ......... ....... .. Das Spiel: Holzburg .............. ......... .......... .......... ......... .....

    . GLSL-Materialien .......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... ... Anhang

    . Wichtige astaturkommandos ......... .......... ......... .......... .......... .... . exturotos erstellen .......... ......... .......... .......... ......... .......... ......... . D-Werkzeuge ......... ......... .......... .......... .......... ......... .......... ......... . Kommandozeilenargumente ......... ......... .......... .......... .......... .......

    Glossar

    Quellen

    Index

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    1 Einleitung

    Mit der zunehmenden Verbreitung des Internets bis in unsere Wohn- undArbeitsrume wchst bei vielen der Wunsch, dieses Medium um eine dritteDimension zu erweitern. Forciert durch die moderne Medienelektronik

    und Kinofilme, die vor computergenerierten Effekten nur so strotzen undnun auch im Wohnzimmer als Stereo-(D-)Bilder ankommen, mchten

    viele Menschen auch einmal solche Effekte produzieren oder zumindestverstehen, wie diese Effekte unktionieren. Mit Blender ist ein Programmerhltlich, das genau diesen Einstieg bietet, ohne den ortgeschrittenen undproessionellen Anwender einzuschrnken.

    Als eines der wenigen Programme berechnet Blender sowohl Bilder undAnimationen, die man aus Kino- und Fernsehproduktionen kennt, als auchinteraktive D-Grafik, wie sie in so gut wie allen modernen Spielen einge-setzt wird.

    1.1 Die Geschichte von Blender

    Blender ist ursprnglich eine Entwicklung des niederlndischen Animati-onshauses NeoGeo. Als firmeninterne Animationssoware wuchs Blen-der dort mit den Aurgen und wurde stetig weiterentwickelt. Nahezu zeit-gleich mit der Verffentlichung einer reien Version von Blender im Internet(Mai ) zog sich NeoGeo aus dem Gesch zurck. Dies war der Zeit-punkt, an dem sich on Roosendaal sowie Frank van Beek, Vter und

    Hauptprogrammierer von Blender, entschieden, die Firma Not a Numberzu grnden, um Blender weiterzuentwickeln.

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    Einleitung

    Damit wurde Blender zu einem Produkt allerdings zu einem in der

    Geschswelt sehr ungewhnlichen, denn die rei erhltliche Variante vonBlender war keine stark eingeschrnkte Demoversion, sondern voll unkti-onal, und die Lizenz lie die uneingeschrnkte Verwendung auch r kom-merzielle Produktionen zu. Die Verbreitung von Blender au CD war aberausdrcklich von einer Genehmigung abhngig. Neben dem Vertrieb desBlender-Handbuchs wurde ein Sowareschlssel von Not a Number ver-trieben, der den reien Blender zum Complete Blender mit vielen weite-ren Funktionen reischaltete (der sogenannte C-Key).

    Mit der Weiterentwicklung von Blender gingen immer wieder Eigen-schaen des Complete Blender in den reien Blender ber, bis in Version

    . alle ehemaligen C-Key-Features reigeschaltet wurden.Die Blender-Version .x wurde dann mit Funktionen erweitert, mit

    denen man komplette interaktive D-Welten oder -Spiele erstellen undauch in Blender abspielen konnte. Besonderer Schwerpunkt war hier dieErstellung von Spielen. Hiermit sollte ein Standard r D-Grafik im Inter-net geschaffen werden inklusive der entsprechenden geschlichen Mg-lichkeiten. Leider waren die Ziele sehr hoch gesteckt, die Konkurrenz gro,und das Geschsziel konnte nicht erreicht werden. Nach einem Neustart(April ) als Nacholgefirma NaN mit stark reduzierter Belegschamusste auch diese Idee augegeben werden. Blender drohte in der Versen-

    kung zu verschwinden, smtliche Rechte an Programm und Quellcode gin-gen an den Konkursverwalter.

    Um Blender zu retten, wurde als Initiative von on Roosendaal die Blen-der Foundation gegrndet, die durch Verhandlungen mit dem Konkurs-

    verwalter erreichte, dass der komplette Quellcode r eine Einmalzahlungvon . Euro reigekau werden konnte. Am . Juli wurde dieSpendenaktion in der Blender-Community gestartet und bereits am . Sep-tember konnte verkndet werden, dass gengend Geld bereitstand.Und so wurde Blenders Quellcode schlielich am . Oktober unterder GNU General Public License [GNU] verffentlicht.

    Blender .x

    Abb.

    Eine Dekade Blender-Entwicklung

    (V. und .)

    C-Key

    Blender .x Game Blender

    Freikaufen des Quellcodes

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    Die Geschichte von Blender

    Seit der Verffentlichung von Blender unter der GPL wird jedes Jahr dieBlender Conerence in Amsterdam veranstaltet, jeweils ein Wochenende,an dem Knstler und Entwickler ihre Arbeiten prsentieren knnen undheig ber die weitere Entwicklung von Blender diskutiert wird.

    Heute hat die Entwicklung von Blender ein empo angenommen, das inder Sowarewelt seinesgleichen sucht. Einen groen Anteil an der aktuel-len Entwicklung hatte sicherlich das von der Blender Foundation initiierteOrange-Projekt, das das erste Open Movie produzierte, also einen mitOpen-Source-Soware produzierten Film. Der Film selbst, wie auch alleseine Produktionsdateien, wurden parallel au DVD und im Internet ver-entlicht und knnen gem der Open-Content-Lizenz rei genutzt werden.Finanziert wurde das Projekt wie alle olgenden Blender-Filme aus DVD-Vorverkuen, Spenden und Sponsorings. Elephants Dream [ELE] stellteauerdem einige Rekorde au, unter anderem als erste in Europa erschie-

    nene HD-DVD. Alle whrend des Projekts entwickelten Features von Blen-der gingen mit Version . in den Quellcode von Blender ein.

    Nach dem groen Erolg von Elephants Dream (als Film, aber auchals Entwicklungshile r Blender) olgten weitere Projekte. Mit demProject Peach wurde ein ganz anderer Stil geplant: Niedlich und au-schig war das Ziel von on Roosendaal, und so kam es, wie es kommenmusste: Big Buck Bunny, so der Filmtitel, bekam als Hauptdarsteller vierNagetiere. Wieder erhielt Blender mit diesem Open Movie einen enormenEntwicklungsschub, besonders bei der Partikeldarstellung und der Ren-derpipeline. Durch den Film selbst erhielt Blender weltweite Anerkennung

    als D-Soware.Mit den Charakteren und Assets aus Big Buck Bunny entstand im

    olgenden Apricot-Projekt ein Spiel zum Film. rotz andauernderSchwierigkeiten und dem Weggang der Entwickler, deren Game Engine ansich genutzt werden sollte, kam am Ende ein Spiel mit mehreren Levels undeiner guten grafischen Anmutung heraus. Hier profitierte hauptschlich dieBlender-Game Engine von den Entwicklungen.

    Im Mai wurde schlielich das Projekt Durian angegangen, daseinige hochgesteckte Ziele verolgte: Es sollte komplett mit der neuen (nichteinmal ertigen) Blender-Version .x produziert werden und das in K,

    also einer Ausung von Bildpunkten in der Horizontalen, was etwadem Doppelten normaler Kinoprojektoren entspricht. Dabei wurde vonAnang an Wert au au eine wirkliche Story gelegt und so konnte das Pro-

    jekt mit Frdermitteln der Niederlndischen Filmrderung so weit verln-gert werden, dass ast alle Ziele erreicht wurden und die Premiere von Sin-tel so der offizielle itel pnktlich, wenn auch nur in K stattfindenkonnte. Die K-Version wurde dann etwas spter nachgelieert.

    Wenn Sie dieses Buch in den Hnden halten, gibt es die ersten stabi-len Versionen von Blender .x und die Entwicklung von Blender .xhat bereits begonnen. Es liegen spannende Zeiten vor uns, denn einige

    Blender Conference

    Elephants Dream

    Big Buck Bunny

    Yo Frankie!

    Sintel

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    Einleitung

    sehr interessante Entwicklungen warten nur darau, in Blender integriertzu werden: So wird der Renderer (Cycles) berarbeitet, das Materialsys-tem erneuert, die Mesh-Verwaltung (bmesh) integriert, Sculpting exib-ler gestaltet etc.

    1.2 Wen spricht das Buch an?

    Dieses Buch soll kein Handbuchersatz r Blender sein. Das richtigeHandbuch zu Blender ist die Blender-eigene komplette Reerenz, die imMoment allerdings nur online zu erhalten ist [WIKI]. Das vor Ihnen lie-gende Buch bietet stattdessen einen schnellen, praktisch orientierten undkompakten Einstieg in die Welt der D-Grafik und -Animation, ohne dassman dar teure oder in ihrer Funktionsvielalt eingeschrnkte Programme

    bentigt.Blender ist durch seine Flexibilitt r nahezu alle Arten der Compu-

    tergrafik geeignet und spricht zahlreiche unterschiedliche Zielgruppen an:

    Allgemein Computerinteressierte knnen mit Blender kostenlos in dieWelt der D-Grafik und -Animation einsteigen.

    Studenten lernen die Grundlagen der D-Grafik mit einem Programm,das auch r den heimischen Rechner geeignet ist.

    Lehrer knnen jeden Schlerarbeitsplatz kostenlos mit dem Programmausrsten.

    Videoamateure erzeugen Animationen und Vorspanne r ihreVideofilme.

    Webdesigner entwickeln D-Objekte r Internetseiten und WebGLsowie Logos und Schrizge.

    Computerspieler erschaffen neue Welten und Objekte r Spiele oderversuchen sich sogar an einem eigenen Spiel.

    Mutimediadesigner erzeugen Grafiken und Animationen r CD- undDVD-Projekte.

    Wissenschaler visualisieren ihre Forschungsergebnisse und erstellenLehrfilme.

    Ingenieure und echniker zeigen mit Animationen die Funktion vontechnischen Gerten und Vorgngen.

    Architekten visualisieren ihre Entwre und machen sie virtuellbegehbar.

    Programmierer mchten die Entwicklung von D-Programmen anhanddes Blender-Quellcodes verstehen lernen und an der Entwicklung vonBlender in einem multinationalen eam arbeiten.

    Anhnger und Verechter des Open-Source-Gedankens helen durchFehlerberichte, Blender besser und noch stabiler zu machen.

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    Fhigkeiten von Blender

    1.3 Fhigkeiten von Blender

    Whrend seiner bewegten Entwicklung wurde Blender schon von allenoben genannten Personengruppen erolgreich benutzt, da Blender r jeden

    Anwendungszweck Funktionen zu bieten hat, die man bei anderen Program-men entweder teuer kauen muss oder die gar nicht vorhanden sind. In denwebbasierten Diskussionsoren [BA], [BP] von Blender finden sich zahlrei-che Erahrungsberichte, die teilweise auch zu neuen Funktionen in Blenderhrten.

    Die wichtigsten Fhigkeiten von Blender sind in der olgenden Listezusammengetragen. Hier werden viele Begriffe benutzt, die r einen Ein-steiger eventuell noch vllig unbekannt sind. Wer sich allerdings schon ein-mal mit dem Funktionsumang von D-Programmen beschigt hat, wird

    viele Begriffe wiedererkennen. Allen Einsteigern sei versichert, dass sie

    nach Lektre des Buches viele der Begriffe kennen und diese Mglichkeitenkreativ anzuwenden wissen.

    Allgemein

    Modellierung mit Polygonnetzen, Subdivision-Surace-Meshes, Kurven(Bezier, NURBS), NURBS-Flchen, D-exten, Metaballs

    Animation mit Keyrames, Paden (Padobjekt, Kurven), Morphing,Vertexkeys, IK-Systemen, Skelettsystemen, Lattices, skriptgesteuertenund physikbasierten Animationen

    Partikelsysteme zur Erzeugung von Feuer, Rauch, Explosionen, Fell,

    Panzen oder Fischschwrmen Fluid-Simulation Komplette Echtzeitgrafik-Umgebung (Game Engine) Skriptsprache (Python) zur Erweiterung der Funktionalitt und zur

    Animation inklusive integriertem exteditor Schnittsystem r die Nachbearbeitung von Animationen inkl. Postpro-

    duction wie Farbkorrektur und sonstiges Compositing Rotoscoping, Erstellen von Objekten und Animationen mithile von Bil-

    dern oder Filmen Kompaktes Dateiormat (*.blend), volle Kompatibilitt zwischen den

    verschiedenen Rechnern und den Blender-Versionen Umangreiche Import- und Exportmglichkeiten zu anderen

    D-Formaten Schneller Renderer inklusive Raytracing, Ambient Occlusion und Indi-

    rect Light Vielltige Bild- und Animationsormate: arga, JPEG, PNG, AVI,

    H., MPEG-, HDR-Formate

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    Einleitung

    Die Oberflche

    Freie Aueilung der Fenster/Arbeitsche D-Fenster: Wirerame, Solid, OpenGL, OpenGL texturiert, gerendert Skalierbare Button Windows (Fenster mit Schaltchen), anpassbar an

    die Bildschirmausung Layer, mehrere Arbeitschen, mehrere Szenen pro Datei

    Lichter: Umgebungslicht, Punktlicht, Scheinwerer, Hemi, Sonne,Flchenlicht, texturierte Lichter, Volumenlichter

    Schnelle Schattenberechnung durch Shadow Buffer, weiche Schattenoder Raytracing-Schatten

    Selektive Beleuchtung ber das Layer-System

    Berechnung

    Sehr schneller Scanline-Renderer, Raytracing bei Bedar und kombiniert

    Oversampling gegen Aliasing (harte Kanten) Ausungen bis . . Pixel Rendering in Felder (Halbbilder) r die Ausgabe au Video

    Motion Blur (Bewegungsunschre) r Animationen Farbkorrektur r einen linearen Arbeitsablau

    Panorama Rendering zur Erstellung von navigierbaren Panoramen rSpiele und Multimedia-CDs

    Diese gesamte Funktionalitt steckt in etwa Megabyte Archiv, das ent-packte Programm bentigt etwa MB au der Festplatte. Solange eine

    D-Grafikkarte vorhanden ist, lsst sich Blender auch au langsamerenRechnern gut einsetzen.

    Szenen werden dank eines ausgeklgelten Speicherormats (hnlich derErbsubstanz DNA) sehr schnell gespeichert und geladen. Im Gegensatz zuden meisten anderen Programmen sind die Dateien von Blender gro teilsau- und abwrtskompatibel, d. h., eine ltere Blender-Version kann nochDateien ffnen, die mit dem neuesten Blender erzeugt wurden. Eine Aus-nahme sind die Animationsdaten, die mit Blender .x erzeugt werden. Diesist insbesondere r die zuknige und stetig ortschreitende Entwicklung

    von Blender wichtig. Es wird nie einen Blender geben, der die alten Dateien

    nicht mehr lesen kann, wie es bei vielen anderen Programmen blich ist.Zudem wird jemand, der mit einer lteren Version arbeitet, immer auch dieDateien, die mit der neuen Version erzeugt wurden, lesen knnen und nichtgezwungen, eine neue Version zu installieren.

    Alle Inormationen, die eine Szene betreffen, knnen (mssen abernicht) in einer einzelnen Datei gespeichert werden, z. B. auch die gesamtenpersnlichen Einstellungen des Animators. rotzdem bleibt ber ein ausge-klgeltes System jedes Objekt der Szene r andere Szenen erreichbar undkann in diese hinzugeladen oder nur verbunden werden, was eine eamar-beit von mehreren Animatoren sehr erleichtert.

    Geringe Gre des Downloads

    Szenen-DNA

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    Sprachliche Konventionen

    Eine herausragende Eigenscha von Blender ist die Vergbarkeit aunahezu allen modernen Hardwareplattormen unter allen Betriebssyste-men. Blender ist damit eines der wenigen wirklichen Multiplattormpro-gramme. Hierdurch knnen Firmen und Institutionen (Universitten!)

    auch bei stark heterogener Rechnerhardware ein Programm erhalten, umz. B. mit dem Auau von Renderarmen ihre Hardware optimal zu nutzen.

    Meiner Meinung nach ist Blender ein absolut proessionell zu verwen-dendes Animationsprogramm mit einem (als Open Source naturgem)unschlagbar gnstigen Preis. Das konnte schon bei etlichen Projekten unterBeweis gestellt werden.

    1.4 Ziel dieses Buches

    Dieses Buch mchte und kann auch nicht die englische Online-Reerenz[WIKI] von Blender ersetzen. Das gedrucke Blender-Handbuch und andereArtikel um Blender werden direkt von der Blender Foundation vertriebenund die Verkauserlse sind ein wesentlicher Faktor, um auch weiterhinden weltweit operierenden Entwicklern eine gute Basis (Server, Foren, Mai-linglisten) zur Vergung zu stellen und au wichtigen Messen und in denMedien prsent zu sein. Hiermit mchte ich Sie auch ermutigen, bei neuenOpen-Movie-Projekten eine DVD zu kauen, um Blenders Entwicklungdirekt anzuschieben.

    Das Ziel dieses Buchs ist es, den Benutzer von Blender anhand von Bei-

    spielen zum Experimentieren und Benutzen von Blender zu animieren unddabei nicht nur die Oberche anzukratzen, sondern ihm auch zu einemtieeren Einblick in die D-Grafik zu verhelen. Es ist durch die riesigeFunktionsvielalt von Blender allerdings ein unmgliches Unterangen, alleMglichkeiten von Blender anhand von praktischen Beispielen zu erkl-ren. Im Handbuch dagegen sind alle Knpe und Parameter kurz erklrtohne viele Beispiele zu deren Benutzung, es bietet sich daher als Reerenzzu Blender an. Im Moment ist das Handbuch nur im Internet einzusehen.

    1.5 Sprachliche Konventionen

    In der Computergrafik kommen und kamen viele wichtige Impulse undEntwicklungen aus Lndern, in denen Englisch gesprochen wird. Insbeson-dere die USA mit ihren groen Filmabriken bringt immer wieder erstaun-liche Effekte hervor. Zusammen mit der Leitmesse r Computergrafik,der SIGGRAPH in den USA, hat sich so Englisch als Standardsprache derComputergrafik etabliert.

    Blender im Vergleich

    Lernen mit Beispielen

    Blender spricht Englisch.

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    Einleitung

    So taten auch die ursprnglichen Entwickler von Blender gut daran,Blender nicht au Niederlndisch zu lokalisieren, obwohl dies r die Ver-wendung als Inhouse-Soware sicher gerechtertigt gewesen wre.

    Inzwischen ist Blender durch die Arbeit der weltweiten Entwicklerge-

    meinde ast in jede Sprache mehr oder weniger gut bersetzt. Ich persn-lich halte aber nichts von der gewaltsamen bersetzung aller Fachausdr-cke, und was nach einer partiellen bersetzung der Oberchenelementebrig bleibt, ist o ein schlimmes Denglisch. Hinzu kommt, dass wennman einmal die wichtigsten Fachbegriffe erlernt hat, auch ohne groe Eng-lischkenntnisse den Diskussionen in der internationalen Community ol-gen kann. Ich hoffe, die Verwendung der englisch-internationalen Versionin diesem Buch trgt dazu bei, dass die gesamte Blender-Gemeinde eineSprache spricht, und verhindert so eine Nationalisierung, wie sie die Benut-zer manch kommerzieller Soware spaltet.

    In reinen ext-utorien werden asten o noch als AKEY, BKEY etc.ausgezeichnet. In diesem Buch verwende ich stattdessen einen speziel-len Font (Linux Biolinum Keyboard, [LIBERINE]), um die asten gra-fisch darzustellen. Diese Darstellung hebt sich gut im Flietext ab, und mitKenntnis der astaturkrzel kann man schnell die wichtigen Stellen im extausmachen und nachvollziehen. Einzelne asten erscheinen als A, dannund C bzw. zusammengerckt als X0E, wenn sie direkt hin-tereinander gedrckt werden sollen. astenkombinationen, bei denen eineaste gehalten werden muss, whrend die zweite gedrckt wird, werdenals -A notiert. Die Cursortasten als , die Leertaste als

    L. Der wichtige Ziffernblock wird mit bis und , etc. dargestellt.

    Normale asten mssen nicht gedrckt gehalten werden, sondern esreicht ein kurzer Druck, um die Funktion zu starten und auszuhren.So ru z. B. Gdas Verschieben eines Objekts au und man kann dann whrend das Objekt mit der Maus bewegt wird schon die nchste asteanvisieren oder eine zweite aste drcken, die die aktuelle Aktion noch

    verndert.Fr die exte aus der Oberche und den Mens habe ich eine Schri-

    art gewhlt, die der Bildschirmdarstellung hnlich ist, wie z. B. die Beschri-

    tung eines Knopes als End: oder ein Meneintrag als View

    Save As...Obwohl sich Blender zweihndig mit Maus und astatur am besten und

    schnellsten bedienen lsst, sind natrlich augrund des begrenzten asten-vorrats nicht alle Funktionen per astatur zugnglich. So macht Blenderdann auch ausgiebig Gebrauch von Icons, also kleinen bildhaen Beschrei-bungen und beschrieten Knpen. Um den Leseuss nicht zu sehr zuhemmen, wird im ext soweit mglich der Name der Funktion genannt(der sich dann auch im Such-Men (L) finden lsst) und in der Rand-spalte das entsprechende Icon abgebildet.

    Auszeichnung der Tastendrcke

    Auszeichnung der Programmtexte

    Parent-Icon

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    berlebenstipps fr Umsteiger

    Die Maustasten habe ich entweder direkt im extuss als linke, mitt-lere oder rechte Maustaste beschrieben oder mit ihren Icons , und ausgezeichnet.

    1.6 Buchbegleitende Dateien

    Begleitend zu den utorials und Anleitungen habe ich au meiner Home-page http://blenderbuch.de/daten/Dateien.phpdie Dateien zu den ein-zelnen Schritten der bung abgelegt und ortlauend nummeriert. DieseDateien verwenden Sie als Startpunkt r Ihre eigenen Experimente undals Begleitung zu den utorials, alls Ihre Zeit nicht ausreicht, die utori-als komplett durchzuarbeiten, oder alls Ihnen ein Schritt in der Anleitungnicht klar ist. Auch wenn ich nicht explizit au eine Datei verweise, finden

    Sie sicherlich noch einige weitere interessante Dateien. Einen Hinweis aueine ladbare Datei gibt das Datei-Icon in der Randspalte.

    1.7 berlebenstipps fr Umsteiger

    In diesem Abschnitt werde ich noch einige ipps geben, die es Nutzern lte-rer Blender-Versionen leichter machen, au Blender . umzusteigen. Dar-ber hinaus gebe ich auch Umsteigern von anderen D-Paketen ein paar Hil-en mit au den Weg.

    1.7.1 Warum Version 2.5x?

    Blender stie mit den Versionen der .x-Reihe irgendwann an die Grenzenseiner Erweiterbarkeit: Sowohl das Layout als auch der technische Unterbauwaren nicht mehr sinnvoll zu erweitern, obwohl immer mehr ortschritt-liche Funktionen genau dies erordert htten. Daher wurde dieser Unter-bau r die Blender-Version .x komplett neu konzipiert und program-miert. Augenscheinlich resultiert dies in einer neuen Oberche, intern in

    einem komplett neuen Event-System (Ereignisse wie astendrcke, Maus-bewegungen etc.) und einer neuen Datenstruktur namens RNA (in Anleh-nung an die DNA-Methode, mit der Blender seine Dateien speichert und

    verwaltet), die einen direkten Zugriff au alle Interna Blenders r Anwen-der und neue Funktionen bietet. Die Oberche wird nun durch Python-Skripte gezeichnet, was eine schnelle und einache Anpassung mglichmacht und auch dynamische Prozesse in der Oberche erlaubt. Durch dasneue Event-System werden in naher Zukun z. B. auch Makro-Auzeich-nung und eine komplette History der ausgehrten Beehle mglich.

    Die Maustasten

    Von lteren Blender-Versionen und

    anderen D-Paketen zu Blender .

    Grenzen der Entwicklung

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    Einleitung

    1.7.2 Allgemeine Tipps

    Verabschieden Sie sich von den System-File-Dialogen, lernen Sie dieFile Windows von Blender nutzen und schtzen.

    Blender benutzt ein Koordinatensystem, bei dem die X-Y-Ebene (Papie-rebene) au dem isch liegt und die Z-Achse nach oben in den Raumzeigt.

    Es gibt jetzt ein Quad View (ViewToggle Quad View--Q). Fr Umsteiger gibt es Presets (auch aus dem Splash Screen heraus

    whlbar), die grundlegende Bedienungen von anderen Programmennachstellen.

    astenbeehle knnen angepasst werden. Hierbei (wie auch beim vorhe-rigen Punkt) ist aber zu beachten, dass man sich damit etwas von derCommunity enternt und es nicht mehr so einach ist, utorials zu olgen.

    1.7.3 Was ist neu in Blender 2.5x?

    Die Oberche hat sich gegenber Blender . deutlich gendert. Die DViews sind praktisch als einzige noch nahezu unverndert. Andere Berei-che wie der Node Editor oder der UV Image Editor wurden im Rahmen

    von Verbesserungen leicht gendert, sind aber noch wiederzuerkennen.Abb.

    Die neue Oberflche

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    berlebenstipps fr Umsteiger

    Die Oberche ist jetzt viel strker vertikal orientiert und so auch r dieaktuellen Breitbildmonitore optimiert. Die alten Buttons Windows warenzwar etwas bersichtlicher, aber eine Erweiterung war dort kaum nochmglich, ohne schlielich doch scrollen zu mssen. Die einzelnen Panels

    im Properties Editor lassen sich natrlich auch jetzt noch minimieren. Neuist allerdings, dass man die Hauptunktion jetzt auch bei minimiertemPanel aus- oder anschalten kann.

    Das ool Shel bietet je nach Objekt undAugabe die passenden ools an, ohne dassman in verschiedenen Buttons Windowssuchen muss. Weiterhin ist es hier mglich,Parameter r die gerade augeruene Funk-tion zu ndern.

    Dadurch dass es jetzt keine schwebenden

    Fenster (Floating Panels) mehr gibt, muss-ten Bereiche wie die ransorm Propertiesoder Background Images in die nun allge-meinen Properties weichen (weiterhin berdas astenkrzel Nerreichbar).

    Die oolbox ist Geschichte (s. u.): Au der prominenten Leertaste liegtjetzt das Such-Men. Wenn Sie einen Beehl suchen, lohnt es sehr, hier einpaar Buchstaben des Beehlsnamens einzugeben, um die passende Funk-tion zu finden und so auch die astenkombination angezeigt zu bekommen.

    Fensterln fr Fortgeschrittene: Window ManagerFenster lassen sich in der Gre ndern, indem man mit der Maus berdie Fensterkante hrt, bis der Mauscursor zu einem Doppelpeil wird, unddann per Click&Drag mit der linken Maus die Fenstergrenze verndert.

    Fenster oder Areas der Editoren (z. B. D View) werden augeteilt, indemman per linker Maus eine der Ecken im Fenster anklickt, hlt und in dasFenster zieht, das augeteilt werden soll.

    Bereiche zusammengen geschieht, indem per Click&Drag eine derEcken aus dem zu erhaltenden Fenster in das zu schlieende Fenster gezo-

    Vertikale GUI

    Tool Shelf

    Such-Men

    Teilen

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    Einleitung

    gen wird. Alternativ knnen Fenster auch durch das Area-Options-Mengeteilt und zusammengegt werden. Dieses Men erscheint, wenn man ber einer Fensterkante (Mauscursor ist ein Doppelpeil) drckt.

    Der Header eines Fensters kann durch einen Rechtsklick darau und

    Auswahl von Flip to Bottombzw. Flip to Top zwischen oben und unten imFenster umgeschaltet werden.

    Durch -Click&Drag von einer Fensterecke in ein anderes Fensterknnen die Fenstertypen getauscht werden.

    Blenders Oberche kann nun auch in separate Fenster augeteilt wer-den, wobei in jedem neuen Fenster die Oberche rei gestaltet werdenkann ideal r Multimonitor-Setups. Um ein Fenster von der Obercheabtrennen und rei bewegen zu knnen, halten Sie die S-aste, klickenau die Fensterecke und ziehen diese in das abzutrennende Fenster hinein.Dies ist vielleicht nicht die intuitivste Methode, aber sehr effektiv und ohne

    groe Mausbewegungen mglich. Wenn Sie das neue Fenster nicht mehrbentigen, schlieen Sie es einach.

    Weiterhin gibt es in Blender jetzt eine echte Vierseitenansicht (--Qoder im View-Men), die im Gegensatz zum oben beschriebenen Aueileneines Fensters die Eigenschaen von z. B. D Cursor und Shading-yp mitei-nander teilt und somit wie in anderen Programmen arbeitet.

    Wo zum Teufel ist dieser Button hin?

    Besonders Umsteiger oder Einsteiger, die noch mit utorials von Version.x arbeiten, werden o ausruen: Wo zum euel ist dieser Button hin?

    Hier ein paar ipps, wie man sich schneller zurechtfindet.

    Wo ist die oolbox (L)?Die oolbox existiert nicht mehr. Objekte erzeugt man jetzt (wie auchschon rher) mit S-A. Die anderen Funktionen der oolbox sindentweder im ool Shel (T), in den entsprechenden abs oder ber dieSuchunktion (L) zu finden. Alternativ gibt es ein Add-on Dyna-mic Spacebar Menu, das die Funktionen der alten oolbox simuliert.

    User PreerencesDie User Preerences verstecken sich nun nicht mehr hinter dem Ino

    Window bzw. dessen Headerleiste, sondern haben einen eigenen Editorbekommen, den Sie auch ber File User Preferences (--U)auruen knnen. Gespeichert werden die Voreinstellungen wie gehabtper -Uoder ber den Button Save As Defaultaus dem Preerence-Fenster heraus.

    Set Smooth/SolidDa es keine Editing Buttons mehr gibt, sind diese und hnliche Funk-tionen jetzt im ool Shel (T) oder per Suchunktion zu finden (ShadeSmooth/Flat).

    Header

    Fenstertausch

    Neue Fenster

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    berlebenstipps fr Umsteiger

    Spin/Screw/Flip Normals/Remove DoublesWie rher auch finden sich diese Funktionen bei aktiviertem Edit Modeim Specials-Men (W) oder auch in der ool Shel (T).

    Background Images

    Background Images werden jetzt im Properties Shel (N) vergeben undnicht mehr im View-Men.

    Logic ButtonsDie Logic Buttons sind nicht (wie z. B. die Material Buttons) in die Pro-perties abs gewandert, sondern haben jetzt einen eigenen Windowype, den Logic Editor, auzuruen ber den Editor ype unten links in

    jedem Fenster oder S-.

    Game-Engine-PhysikDie Einstellungen zur Game-Engine-/Echtzeit-Physik sind in das Phy-sics-Panel gewandert, dort allerdings nur zu sehen, wenn als RenderEngine Blender Gameangewhlt ist.

    Ipo-KurvenIpo-Kurven nennen sich jetzt F-Curves und werden im Graph Editorbearbeitet. Da das gesamte Animationssystem praktisch neu program-miert wurde, ist der Graph Editor r Umsteiger etwas gewhnungsbe-drig. Animationen werden jetzt viel strker als Actions bearbeitet.

    Circle SelectCircle Select wird jetzt durch Cund nicht mehr augeruen.

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    2 Grundlagen der3D-Grafik

    Dieses Kapitel soll, ohne mathematische Kenntnisse vorauszusetzen, ein

    grundlegendes Verstndnis der D-Grafik vermitteln. Denn ein wenigGrundlagenwissen ist erorderlich, um die hinter den Kulissen des Pro-gramms ablauenden Prozesse und somit auch die Beschrnkungen undStrken der einzelnen echniken zu verstehen. Nicht zuletzt erleichtert die-ses Verstndnis auch die Einarbeitung in andere D-Programme und ver-hil zu besseren Animationen. Ungeduldige Naturen knnen mit demSchnelleinstieg in Kapitel beginnen, in dem Schritt r Schritt eine (sehreinache) Animation mit Blender erstellt wird.

    Vertieend knnen Sie die Artikel benutzen, die begleitend zur SIG-GRAPH [SIGGRAPH], der bedeutenden Computergrafikmesse in Los

    Angeles, erscheinen. Hier ist ein gewaltiger Fundus von (englischsprachi-gen) Grundlagenartikeln ber die Computergrafik vorhanden, der immersehr aktuell und nahe an der lauenden Entwicklung ist. Fr die mathemati-schen Grundlagen der Computeranimation ist online auch [PAREN] vonRick Parent zu empehlen.

    Neben diesen sehr grundlegenden Artikeln gibt es eine Vielzahl vonBchern ber einzelne Aspekte der Computergrafik und die sehr emp-ehlenswerte Mglichkeit, sich ber Internetoren [BA], [BP] mit anderenBenutzern auszutauschen.

    2.1 Farben

    Weies Licht, das z. B. von der Sonne oder einer Glhbirne ausgestrahltwird, setzt sich aus einem Spektrum von verschiedenen Wellenlngenzusammen.

    Das menschliche Auge reagiert au Wellenlngen von ca. bis Nanometern (nm), dies entspricht einem Farbbereich von Blauviolett nachRot. Sind alle Wellenlngen gleich stark vertreten, so erscheint das Licht

    Ein kurzer Blick hinter die Kulissen

    Literatur zur D-Grafik

    nm = - m

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    Grundlagen der D-Grafik

    wei. Ein Objekt erscheint arbig, wenn seine Oberche bestimmte Wel-lenlngen absorbiert und andere reektiert.

    Neben der Farbigkeit von Licht wird die allgemeine Erscheinung vonFarbe r das menschliche Auge noch von zwei weiteren Faktoren bestimmt:

    Die Helligkeitwird durch die Intensitt (Energie) des Lichts bestimmt. DieFarbsttigung bestimmt die Reinheit der Farbe, eine geringe Sttigungergibt Pastelltne, mithin unreine Farben. Eine hohe Sttigung dagegenergibt reine, leuchtende Farben. Diese Zusammenhnge werden mit demHSV-Modell (s. u.) beschrieben.

    2.1.1 Farbmodelle

    Der Begriff Farbmodellbezeichnet die Art, wie technische Gerte (Com-

    puter, Drucker, Bildschirme etc.) Farben speichern und verarbeiten. Allge-mein sind verschiedene Farbmodelle gebruchlich, die jeweils ihre Strkenund Schwchen haben.

    RGB-Farbmodell

    Im sogenannten RGB-Farbmodell werden die drei Grundarben Rot, Grnund Blau zur gewnschten Farbe kombiniert. Das RGB-Modell ist ein addi-tives Farbmodell, d. h., die gesttigten Grundarben ergeben zusammenWei. Dieses Prinzip wird von Computermonitoren und Fernsehern ver-wendet, die au Kathodenstrahltechnik basieren, bei der drei Elektronen-

    strahlen rote, grne und blaue Farbschichten zum Leuchten bringen. BeiLC- oder F-Monitoren arbeiten Flssigkristalle als Lichtventile und las-sen rotes, grnes oder blaues Licht mehr oder weniger durch.

    Da nur relative Anteile der Grundarben definiert werden und nichtbestimmte Wellenlngen, kann sich eine Farbe au verschiedenen Ausgabe-

    Helligkeit und Sttigung

    Abb.

    Farbdreieck des RGB-Modells

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    Farben

    gerten unterscheiden. Insbesondere bei der Ausbelichtung oder dem Aus-druck und der damit einhergehenden Umrechnung au ein anderes Farb-modell knnen Farbverlschungen aureten, alls die Gerte vorher nichtauwndig arbkalibriert wurden.

    Grundlagen/RGBSpots.blendist eine Szene, in der ein Farbdreieck r dasRGB-Modell aus drei arbigen Scheinwerern erstellt ist. An diesem Farb-dreieck (die drei Ecken stellen die Grundarben dar) kann man das additiveFarbmodell erlutern.

    Die Mischarben lassen sich aus der Addition der einzelnen Komponen-ten (Rot, Grn und Blau) berechnen. Die Sttigung der einzelnen Kompo-nenten wird in einem Bereich von ,..., angegeben: , bedeutet keineFarbe, , ist die volle Sttigung dieser Farbe. Um eine Farbe zu definie-ren, werden die Intensitten der Farbkomponenten in einer Matrizen-schreibweise angegeben, also z. B. r ein gesttigtes Rot (,,). Die Addi-

    tion aller drei gesttigten Farbkomponenten ergibt ein Wei (,,), wie hierdargestellt:

    Grn (0, 1, 0) + Blau (0, 0, 1) = Cyan (0, 1, 1)

    Cyan (0, 1, 1) + Rot (1, 0, 0) = Wei (1, 1, 1)

    Einander im Dreieck gegenberliegende Farben sind sogenannte Komple-mentrarben, deren Mischung immer Wei ergibt. Neben Cyan und Rotaus dem Beispiel sind auch Gelb und Blau sowie Violett und Grn komple-mentre Farbpaare.

    HSV-Farbmodell

    Das HSV-Farbmodell ist intuitiver zu verstehen und zu benutzen als dasRGB-Modell. Hierbei steht Hue r den Farbton, Saturationr die Stti-gung, Valuer den Wert oder die Intensitt. Man sucht sich mit dem Hue-Wert einen Farbton aus und stellt die gewnschte Farbreinheit mit demSaturation-Wert ein sowie die Intensitt mit dem Value-Wert. Mathema-thisch wird mit dem Saturation-Wert Wei addiert oder subtrahiert undmit dem Value-Wert Schwarz.

    CMYK-FarbmodellDas CMYK-Farbmodell (Cyan, Magenta, Yellow, Black) wird von Blendernicht untersttzt. Da es aber in der allgemeinen Computergrafik (insbeson-dere im Desktop-Publishing) eine wichtige Rolle spielt, soll es hier nichtunerwhnt bleiben.

    Computermonitore, Kinofilm oder Diafilm unktionieren nach einemadditiven Farbmodell, bei dem das Licht verschiedener Wellenlngengemischt wird wie beim oben beschriebenen RGB-Modell. Bei Ausdru-cken oder Papierbildern kommt dagegen das CMYK-Farbmodell als sub-traktives Farbmodell zum Einsatz, d. h., die Farbpigmente absorbieren oder

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    Grundlagen der D-Grafik

    filtern das weie Licht und das reektierte Licht bestimmt die Farbe des Bil-des. Prinzipiell sollte die Mischung von Cyan, Magenta und Yellow ausrei-chen, um alles Licht auszulschen und ein Schwarz zu ergeben. Allerdingsproduzieren die erhltlichen Pigmente nur ein Schwarzbraun, weshalb Aus-

    gabegerte (Drucker, Belichter etc.) als vierte Komponente schwarze Pig-mente einsetzen. Mathematisch erolgt die Umrechnung vom RGB-Modellzum CMY-Modell nach olgenden einachen Formeln:

    C = 1 R

    M = 1 G

    Y = 1 B

    echnisch ist aber eine auwndige Kalibrierung der verwendeten Gertentig, da sich die gngigen Farbpigmente nicht ideal verhalten und die

    Ergebnisse durch die Kalibrierung korrigiert werden mssen.

    2.2 Emotionale Wirkung von Farben

    Nicht zu unterschtzen ist die psychologische Wirkung von Farben. DieFarbenlehre ist zwar seit jeher umstritten wie kaum eine andere Disziplin inder Gestaltung, es kann aber nicht schaden, sich einmal Gedanken ber dieWirkung von Farben zu machen und sich selbst zu ragen, ob und welcheWirkungen Farben au einen selbst haben. Die in der Wissenscha geun-

    denen Regeln sind nicht in Stein gemeielt, sondern stark vom Kulturkreis,der Mode und dem Kontext, in dem sie auauchen, abhngig.

    Die Farbvergabe sollte zuerst nach dem Motto Weniger ist mehr! erol-gen, es sei denn, man verolgt das Ziel, eine sehr unruhige Komposition zuerreichen. Zur Vertieung dieses Temas kann unter anderem [] dienen.Beispiele r die Bedeutung von Farben sind:

    Rot:Geahr, Stop!, negativ, Auregung, Hitze Grn:Wachstum, positiv, organisch, Los! Dunkles Blau: stabil, beruhigend, vertrauenswrdig, erwachsen

    Helles Blau:jugendlich, maskulin, kalt Rosa:jugendlich, eminin, warm Wei: rein, sauber Schwarz: seris, schwer, od Gold:konservativ, stabil, wertig Grau:integer, neutral, kalt

    Zu bedenken ist, dass einige Farben nicht in jedem Kulturkreis die gleicheBedeutung haben. So ist Schwarz in vielen Kulturen die Farbe der rauer, ineinigen asiatischen Lndern wird dagegen in Schwarz geheiratet.

    Farbkalibrierung

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    Koordinatensysteme

    2.3 Physiologische Farbwirkung

    Fr die Farbwahl knnen Sie sich nach einigen Regeln richten, die sich ausdem Auau des menschlichen Sehapparates ergeben:

    Vermeiden Sie Kombinationen von gesttigten Grundarben wie inten-sivem Rot und Blau. Verschiedene Wellenlngen besitzen im Auge nm-lich einen unterschiedlichen Schrepunkt. So scheint ein roter Punktau blauem Grund nher zu sein, er scheint ber dem Grund zu schwe-ben. Das Auge bemht sich in diesem Fall andauernd um eine Schre-korrektur und ermdet schnell.

    Vermeiden Sie reines Blau als Farbe r ext, dnne Linien und kleineFormen, da im Zentrum der Netzhaut keine Rezeptoren r Blau vor-handen und so kleine blaue Strukturen schlecht zu erkennen sind. Als

    Hintergrund ist Blau aber geeignet, da es insbesondere bei Computer-monitoren das Raster verschwinden lsst.

    Vermeiden Sie Farbgrenzen, deren Farben sich nur im Blauanteil unter-scheiden. Da Blau im Auge nicht so stark zur Helligkeitsinormationbeitrgt, diese aber r die Konturerkennung sehr wichtig ist, erschei-nen die Kanten unruhig.

    Das Erkennen von Kanten ist schwierig, wenn sich die Farben nur imFarbton, aber nicht in der Helligkeit unterscheiden, da die Konturer-kennung im Auge-Gehirn-System strker au Helligkeitsunterschiedereagiert.

    ltere Menschen bentigen hhere Helligkeiten, um Farben zuunterscheiden.

    Komplementrarben sind gut zu unterscheiden. Viele Menschen ( !) sind arbenblind r bestimmte Farbkombi-

    nationen (mehrheitlich Rot-Grn-Blindheit). Daher sind Grafiken, dieau einem Kontrast von reinen Farben beruhen (z. B. Rot und Grn),r diese Menschen nicht entschlsselbar, da beide Farben den gleichenGrauwert haben.

    2.4 Koordinatensysteme

    Um einen Punkt im Raum zu beschreiben, d. h. seine genaue Lage anzuge-ben, ist die Angabe von Koordinaten, bezogen au einen vorher definier-ten Bezugspunkt, erorderlich. Solch ein Bezugspunkt ist der Nullpunkt desKoordinatensystems. Die Koordinaten geben die Position eines Punktesausgehend vom Nullpunkt wie die Schrittzahlen au einer Schatzkarte anund werden blicherweise als Zahlenpaare (bei zwei Dimensionen) oderals ripletts in Klammern geschrieben. So wird r den Punkt aus Abb. geschrieben:

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    Grundlagen der D-Grafik

    P1(3, 5; 4, 0; 3, 0)

    Im angelschsischen Raum und in Blender wird statt des Kommas einPunkt geschrieben und die Zahlen werden mit einem Komma abgetrennt.

    Die Zahlen geben nacheinander den Abstand des Punktes vom Ursprung,dem Nullpunkt, in X-, Y- und Z-Richtung an. Man erreicht den obenbeschriebenen Punkt, indem wir , Einheiten in Richtung der X-Achsegehen, dann Einheiten in Y-Richtung und schlielich Einheiten an derZ-Achse hochsteigen.

    2.5 Punkte, Kanten, Flchen und Krper

    Nachdem Sie im vorherigen Abschnitt gesehen haben, wie ein Punkt imRaum einer D-Szene platziert wird, soll jetzt eine Flchedefiniert wer-den. In Abb. werden links vier Punkte P bis P platziert. Die Zah-lenpaare geben jeweils die X- und Y-Koordinaten der Punkte an, au Z alsdritte Koordinate wird hier noch verzichtet. Die Punkte liegen alle au einerEbene, d. h., die Z-Koordinaten sind gleich, zum Beispiel null. Das Koordi-natensystem zeigt die Richtung der Achsen an. Somit ergibt sich olgendeListe von Punkten:

    P1(0,0), P2(0,1), P3(1,1), P4(1,0)

    Abb.

    Ein Punkt in Blenders Koordinatensystem.

    Da Punkte im mathematischen Sinn keinerumliche Ausdehnung haben,werden hier zur

    Verdeutlichung Kugeln verwendet.

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    Punkte, Kanten, Flchen und Krper

    Genau diese Koordinaten speichert und verarbeitet ein D-Animationspro-gramm. Zwischen diesen Punkten P kann man nun Linien ziehen (hierdurch die Zylinder dargestellt), die diese Punkte verbinden. Eine solcheVerbindung ergibt eine KanteK, durch die zwei Punkte verbunden werden.

    Fr das Quadrat in Abb. wird olgende Liste erstellt:

    K1(P1,P2), K2(P2,P3), K3(P3,P4), K4(P4,P1)

    Mit diesen Inormationen ergibt sich die sogenannte Drahtgittergrafik:Objekte werden dabei durch ihre Kanten dargestellt. D-Programme benut-zen diesen Drahtgittermodus, da er schnell darzustellen ist und schon einenguten berblick der Szene ergibt. Der Nachteil ist aber, dass die Linienkaum einen ieeneindruck hinterlassen: Es ist schwierig einzuschtzen,welche Linien vorne oder hinten in der Szene liegen.

    Eine wirkliche rumliche Darstellung erhlt man erst, wenn zwischenden Punkten Flchen augespannt werden. Die einachste Flche ist einDreieck, es wird von drei Punkten augespannt. Zugleich ist das Dreieck inast allen D-Programmen die Grundche, aus der jede beliebige Flcheentweder zusammengesetzt oder angenhert (z. B. bei Kreischen) wer-den kann.

    Abb.

    Der Weg von einzelnen Punkten

    zu einer Flche

    Abb.

    Darstellung eines Wrfels

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    Grundlagen der D-Grafik

    In Abb. wurden nun zu dem Quadrat aus der vorherigen Abbildungweitere vier Punkte hinzugegt und der Beobachtungsstandpunkt vern-dert, damit die neuen Punkte nicht von den vorderen Punkten verdecktwerden. Jetzt ergibt sich schon ein sehr rumlicher Eindruck.

    Wenn Sie das in der Mitte dargestellte Drahtgittermodell intensivbetrachten, kann es vorkommen, dass sich pltzlich die rumliche Orien-tierung des Wrels verndert, die hinteren Kanten scheinen nach vorne zuspringen. Der rechte Wrel ist dagegen eindeutig als dreidimensionalesModell zu erkennen. Fr diesen Eindruck spielt auch die Beleuchtung einegroe Rolle, die im Kapitel beschrieben wird.

    Nicht unerwhnt bleiben soll hier die atsache, dass es neben der Dar-stellung von Krpern (Polygonobjekten, Meshes in Blender) mittels Flchen(Polygonen) noch weitere Methoden gibt, die teilweise auch in riedlichemNebeneinander in vielen D-Programmen arbeiten und sich hervorra-

    gend ergnzen. So knnen z. B. Krper durch mathematische Gleichungenbeschrieben werden, was es ermglicht, Krper voneinander abzuziehen,zu addieren etc.

    Diese mathematisch beschriebenen Objekte haben auch den Vorteil, inihrer Ausung nicht begrenzt zu sein: Eine Rundung bleibt rund, egal wienah das Objekt von der virtuellen Kamera betrachtet wird. Bei Polygonob-

    jekten wird schon bald die chige Struktur, insbesondere an den Objekt-kanten, erkennbar. Auch in der Auswahl der geeigneten Modellierungsartr ein spezielles Objekt liegt eine Kunst, die ein Animator beherrschensollte.

    2.6 Umrechnung von 3D nach 2D

    Zurzeit gibt es keine erschwinglichen und gleichzeitig ergonomischenD-Anzeigegerte. Heutige D-Fernseher und -Monitore sind zum stun-denlangen Modellieren und Arbeiten nicht geeignet. Auch D-Brillenbasieren au zwei zweidimensionalen Bildern, die z. B. durch LC-Monitoregetrennt dem linken und rechten Auge zugespielt werden.

    Gerte, die tatschlich im Rechner konstruierte Objekte dreidimensional

    ausgeben knnen, sind etwa computergesteuerte Frsen (CNC) oder Stere-olithografiesysteme, bei denen durch einen UV-Laser Kunstharz gehrtetwird und so ein echtes dreidimensionales Werkstck entsteht.

    Fr alle anderen Zwecke ist aber eine Umrechnung au die Zweidimensi-onalitt des Ausgabemediums ntig. Dabei gibt es unterschiedliche Metho-den, das Auge zu berlisten.

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    Umrechnung von D nach D

    2.6.1 Parallelprojektion

    Bei der Parallelprojektion wird die Koordinate r die ieeninormationim simpelsten Fall schlicht weggelassen und die beiden brigen Koordi-

    naten knnen einach au dem Bildschirm dargestellt werden. Dies ist diesogenannte orthogonale Parallelprojektion.

    Je nachdem, welche Koordinate weggelassen wird, erhlt man eine Drau-sicht, Seitenansicht oder Vorderansicht. Dieses Verahren wird hufig in

    der sogenannten Dreiseitenansichtr technische Zeichnungen verwendet,mit dem Vorteil, dass der Handwerker direkt die Abmessungen des Werk-stcks von der Zeichnung abnehmen kann, da keine Verzerrungen zur Dar-stellung benutzt werden und die Darstellung somit mahaltig ist. AuchD-Programme bieten diese Ansicht, da die Dimensionen und Positioneneines Punktes oder Objekts leicht abgelesen werden knnen.

    Der dreidimensionale Eindruck dieser Projektionsart ist aber nur sehrschwach und o auch verwirrend. Deshalb wird neben der Dreiseitenan-sicht noch eine vierte Ansicht dargestellt, die ein anderes Projektionsver-ahren benutzt. Das ergibt dann die r viele Programme typische Auei-

    lung in vier Hauptenster.Neben der orthogonalen Parallelprojektion existieren weitere Parallel-

    projektionen, wie z. B. die Kabinettprojektion, bei der in die iee gehendeLinien um die Hle verkrzt und im -Winkel gezeichnet werden, eineProjektion, die aus der Schule bekannt sein dre oder die isometrischeParallelprojektion, die in vielen Computerspielen mit einer Sicht von schrgoben benutzt wird.

    Abb.

    Orthogonale Parallelprojektion

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    Grundlagen der D-Grafik

    2.6.2 Perspektivische Projektion

    Sie kennen das aus eigener Erahrung: Weiter enternt liegende Gegen-stnde werden kleiner wahrgenommen. Diese scheinbare Verkleinerung

    macht einen groen eil unseres Raumeindrucks aus. Zeichner verwendendies in der sogenannten Fluchtpunktperspektive : Alle nach hinten zeigen-den Linien lauen, wenn man sie verlngert, in einem Punkt zusammen.Dies wird besonders bei zum Horizont verlauenden Eisenbahnschienendeutlich.

    Diese Art der Zentralperspektive ist die am hufigsten genutzte Art,D-Grafik au einem zweidimensionalen Medium darzustellen. Dabei wer-den verschiedene Methoden benutzt, um diese Perspektive zu berechnen.

    So knnen die Berechnungen von einer virtuellen Kamera vor dem Bild-schirm oder von einem Fluchtpunkt hinter der Bildebene durchgehrtwerden.

    2.7 Beleuchtungsberechnung

    In Abb. sind vier Kugeln mit verschiedenen Arten der Beleuchtungsbe-rechnung dargestellt. Die Kugel A ist nur als ache Scheibe zu erkennen, diegesamte Oberche hat die gleiche Farbe.

    Bei Kugel B kommt ein Verahren zum Einsatz, das r jede Flche dieStrke des einallenden Lichts berechnet: Es entsteht ein deutlich rumli-cher Eindruck. Bei Kugel C werden zustzlich noch die sogenannten Glanz-punkte berechnet, die au matt spiegelnden Oberchen entstehen.

    Abb.

    Zentralprojektion

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    Material und Textur

    Die drei ersten Kugeln scheinen aber noch merkwrdig unbestimmt ber

    der Grundche zu schweben, obwohl sie wie Kugel D genau au der Flcheliegen. Der rick ist, dass bei Kugel D der Schattenwur mitberechnet wirdund unser Sehapparat aus der Enternung von Schatten zum Objekt dieInormation zur Lage des Objekts ber dem Boden bestimmt.

    Zustzlich ist Kugel D noch viel glatter als die Kugeln B und C. Es sindnicht mehr die einzelnen Flchen erkennbar, hierr kommt wiederum einInterpolationsverahren zum Einsatz, das innerhalb der Flchen r weicheVerlue sorgt.

    Die Beleuchtungsmodelle B und C werden neben der Drahtgitterdarstel-lung dazu benutzt, die D-Szene in Programmen darzustellen, da sie ins-

    besondere mit D-Grafikkarten sehr schnell berechnet und somit in Echt-zeit dargestellt werden knnen. Auch r Darstellungsart D in Echtzeitsind Computer heutzutage schnell genug. Au den Schattenwur verzichtenallerdings die meisten D-Programme, in Spielen ist dies heutzutage dage-gen schon Standard.

    2.8 Material und Textur

    Wenn man sich in seiner Umwelt umschaut, bemerkt man: Objekte werden

    nicht nur durch ihre uere Form charakterisiert, sondern auch durch ihreObercheneigenschaen wie Farbe und extur (Oberchenbeschaffenheit).

    Will man in der D-Grafik einem Krper bestimmte Obercheneigen-schaen zuweisen, so spricht man von einemMaterial.

    Dies definiert dann die Eigenschaen der Oberche, wie z. B. Farbe,Glanz oder Durchsichtigkeit. Im Allgemeinen werden aber noch viele wei-tere Eigenschaen im Material gespeichert, die teils nichts mit der Reali-tt zu tun haben, es aber ermglichen, spezielle Effekte zu erzielen, z. B.Objekte, die keinen Schatten weren oder nicht sichtbar sind, aber Schat-ten empangen etc.

    Abb.

    Verschiedene Arten der

    Beleuchtungsberechnung

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    Grundlagen der D-Grafik

    In der Computergrafik gibt es zwei Hauptarten, diese Eigenschaen zu defi-nieren: entweder ber direkte Werteingaben (z. B. durch die mathemati-sche Beschreibung von Rot oder die Angabe, dass ein Objekt zu durch-

    sichtig ist) oder ber die Definition ganzer Oberchen durch sogenannteTexturen. exturen sind im einachsten Fall Bilder, die dann steuern, wel-che Farbe das Objekt an einer bestimmten Stelle hat oder auch wie rau dieOberche dort ist.

    In Abb. ist ein Objekt beispielha mit verschiedenen Materialienversehen. Der linke Affenkop besitzt nur ein einaches Material, das imWesentlichen die Farbe und die Form des Glanzpunktes steuert. Der mitt-lere Affenkop hat ein Material, das mit einer Bildtextur von Ziegelstei-nen den Eindruck erweckt, er wre gemauert. Der rechte Affenkop hat einMaterial, das zu reektiert und daher die Umgebung widerspiegelt.

    2.9 Transformationen

    Unter ransormationen versteht man die nderung von Objekten im virtu-ellen Raum. Mgliche ransormationen sind z. B. das Verschieben (rans-lation), die Drehung (Rotation) und die Grennderung (Skalierung).

    In der realen Welt ist r jede ransormation eines Objekts (z. B. einesSteins) eine gewisse Energie ntig. In der virtuellen Welt einer Computer-grafikszene ist natrlich keine Energie ntig, die entsprechenden rans-

    ormationen werden durch mathematische Berechnungen erzielt, bli-cherweise durch sogenannte Matrizenberechnungen. Glcklicherweisekommen die Benutzer in den meisten Programmen mit diesen ransor-mationen nicht in Berhrung und knnen sie interaktiv durchhren, imAllgemeinen mit einer direkten Kontrolle au dem Bildschirm.

    So ist das Verschieben eines Punktes vom Ursprung (,,) aus nachrechts an den neuen Punkt (,,) nur eine Addition von drei Koordina-teneinheiten zu der X-Koordinate des Punktes. Sollen komplexe Objekte,bestehend aus vielen Punkten, verschoben werden, so hrt das Programmdiese Addition einach r alle Punkte nacheinander durch.

    Abb.

    Drei Materialien: einfarbig,

    texturiert, spiegelnd

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    Animation

    Das Rotierenvon Punkten erolgt nach komplizierteren Rechenvorschri-ten, die aber r einen Computer nur einen geringen weiteren Auwandbedeuten. Dabei gibt es immer ein Zentrum der Rotation: Dies ist entwe-der eine Koordinatenachse des Objekts selbst oder eine Achse des globa-

    len Koordinatensystems, um das die Drehung stattfindet. Eine Drehung umeinen Punkt wird aus aueinander olgenden Drehungen um mehrere Ach-sen zusammengesetzt.

    Verschieben und Rotieren sind die aus unserer Alltagserahrung bekann-testen ransormationen, die wir tglich zigmal aushren. Das Skalierenistschon seltener. D-Objekte werden einach skaliert, indem die Koordina-ten der Punkte mit einem Skalierungsaktor multipliziert werden. Bei posi-tivem Faktor wird das Objekt grer, d. h., die Punkte enternen sich vomUrsprung des Objekts, bei negativem Faktor nhern sie sich dem Ursprung.

    Dieses Buch kann und soll nicht die Mathematik hinter der D-Gra-

    fik erklren, o hil es aber, sich dieser Mathematik bewusst zu sein, auchwenn das tiee Verstndnis nicht vorhanden oder ntig ist.

    2.10 Animation

    Animation ist die Bewegung eines Objekts im dreidimensionalen Raum.Solch eine Bewegung kann dadurch erzeugt werden, dass jeweils ein Bildberechnet wird, das Objekt dann ein wenig bewegt wird usw. Dies istdie echnik, die auch beim klassischen rickfilm benutzt wird. Fr eine

    Sekunde Kinofilm, in dem pro Sekunde Bilder gezeigt werden, muss die-ser Schritt somit -mal ausgehrt werden. Prinzipiell ist diese Art zu ani-mieren auch heute mglich und wird in manchen Fllen auch noch genutzt,um spezielle Effekte zu erzielen.

    Im Zeichentrick wurde dann das Keyframingeingehrt (Key, engl. rSchlssel) eingehrt. Ein Hauptzeichner erstellt die Schlsselszenen (Key-rames), und andere Zeichner erstellen die Bilder, die zwischen diesenSchlsselszenen liegen (Interrames, Inbetweens). Da wir in der Compu-teranimation in der glcklichen Lage sind, einen extrem eiigen und niemden Kollegen zu haben unseren Computer , liegt es nahe, die Berech-

    nung der Zwischenbilder von ihm erledigen zu lassen.

    Eine solchermaen definierte Bewegung ist in Abb. gezeigt. Es wurdenzwei Keyrames definiert: der Startpunkt der Kugel links und der Endpunktder Bewegung rechts. Der Computer bzw. das D-Programm hat dann dieZwischenbilder gleichmig ber die gesamte Bewegung interpoliert.

    Abb.

    Lineare Bewegung

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    Grundlagen der D-Grafik

    Eine Interpolation ist eine mathematische Zwischenwertberechnung nachverschiedenen Verahren. Im einachsten Fall berechnet es eine gerade Ver-bindung zwischen den Hauptpunkten, es knnen aber auch Kurven inter-poliert werden.

    Diese gleichmigen (linearen) Bewegungen sehen allerdings nicht beson-ders realistisch aus, da in der realen Welt alle Krper eine Masse besitzen,dementsprechend trge au nderungen ihrer Position reagieren und sichso eine Beschleunigung bzw. ein Abbremsen ergibt.

    Auch diese per Hand nur schwer zu berechnende Art der Bewegung

    beherrscht der Computer mit der entsprechenden Programmierung, wie inAbb. gezeigt. Die Abstnde der Kugeln ndern sich hier zu Beginn undam Ende der Bewegung. Da die Zeit zwischen den Bildern gleich bleibt,ergeben sich daraus unterschiedlich schnelle Bewegungen.

    Durch die Computeruntersttzung ist es nun auch ein Leichtes, weitereKeyrames einzugen oder vorhandene zu lschen, ohne die Animation zuzerstren oder per Hand vllig neu auzubauen. In der Abb. wurde einweiterer Keyrame in der Mitte der Animation eingegt, in dem die Kugelhher platziert wurde. Das Programm interpoliert nun weich zwischen dreiSchlsselpositionen.

    Neben der Mglichkeit, Objekte per Keyrame-Animation zu bewegen, gibtes in der Computergrafik noch einige weitere, z. B. eine Bewegung entlangeines durch Kurven definierten Weges (Padanimation). Man kann Bewe-gungen aber auch anhand von physikalischen Simulationen berechnen:Zum Beispiel kann durch entsprechende mathematisch-physikalische For-meln berechnet werden, wie ein Wrel au eine Flche llt, wie ein Vor-hang im Wind weht oder wie eine Flssigkeit in einem Ge schwappt. In

    Abb.

    Bewegung mit Beschleunigung und

    Abbremsen

    Abb.

    Ein weiterer Keyframe wurde hinzugefgt.

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    Bildberechnung

    diesem Moment visualisiert die Computergrafik nicht nur einen Effekt,nein, dies ist jetzt eine Simulation.

    Die Keyrame-Animation ist aber eine der nachvollziehbarsten Anima-tionstechniken und wird auch sehr hufig benutzt. Darber hinaus bietet

    Keyraming Mglichkeiten, die anders nur mit viel Auwand zu realisie-ren sind. Neben der Animation von Position, Orientierung im Raum oderGre von Objekten sind durch Keyraming auch Animationen z. B. derFarbe eines Objekts oder der Dichte von Nebel in einer Szene erzielbar. Eingutes Programm erlaubt es dem Animator, mglichst alle Parameter einerSzene per Keyraming zu ndern und zu kontrollieren.

    2.11 Bildberechnung

    Auch r die Berechnung von D-Grafik gibt es eine Vielzahl von Verah-ren, die unterschiedlich gute Ergebnisse erzielen. Dabei hngt die Qualittder berechneten Bilder o nicht nur von der augewendeten Rechenzeit ab,sondern auch von der geschickten Implementierung des Verahrens.

    Das sogenannte Raytracing-Verahren wird verwendet, um realistischeSpiegelungen und Lichtbeugung (z. B. in Glasobjekten) zu berechnen. rotzimmer schnellerer Rechner und diverser Optimierungen des Verahrens istes nach wie vor sehr zeitintensiv und dementsprechend teuer, wenn es gilt,lngere Animationen zu erzeugen. Deshalb wird in vielen der Einstellungenbekannter Computeranimationsfilme kein Raytracing eingesetzt.

    Der Vorluer des Raytracing-Verahrens ist das sogenannte ScanlineRendering, bei dem im einachsten Fall (Raycasting) r jeden Punkt indem zu berechnenden Bild ein aststrahl in die Szene geschickt wird.ri der Strahl au eine Flche, so wird ein Punkt in dem Bild gesetzt. Audiese Weise ist natrlich nur ein Schwarz-Wei-Bild zu erhalten, daher wirddie Farbe des Punktes anhand der Flchenarbe und der aktuellen Beleuch-tungssituation berechnet. Hierr ist natrlich eine vorherige Berechnungder Lampen ntig. Das Scanline-Verahren kann so nahezu beliebig kom-pliziert werden, wenn z. B. ransparenzen, Bewegungsunschre, Schattenetc. mit in den Berechnungsprozess einieen sollen.

    In Blender werden beide Verahren kombiniert und so die Strken beiderVerahren ausgespielt, d. h. die Schnelligkeit des Scanline Rendering undbei Bedar die hhere Qualitt des Raytracings.

    Die einzelnen berechneten Bilder werden dann schnell hintereinanderabgespielt, um den Eindruck einer ieenden Bewegung zu erzielen.

    Das menschliche Auge empfindet ab etwa Bildern pro Sekunde eineBewegung als ieend. Ein sehr einaches Verahren ist das alte Daumen-kino, beim Kinofilm werden Bilder pro Sekunde gezeigt, Video undFernsehverahren verwenden oder Bilder pro Sekunde, einacheComputervideos ohne schnelle Bewegungen werden o nur mit Bildern

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    Grundlagen der D-Grafik

    pro Sekunde abgespielt, natrlich bieten heutzutage alle groen Videoplatt-ormen auch Videos in Full-HD ( ) an.

    2.12 Echtzeitgrafik

    Dank immer schnellerer Rechner und insbesondere spezieller D-Grafik-karten, die die D-Berechnung dem Prozessor abnehmen, wird heutzutage

    verstrkt sogenannte Echtzeitgrafik benutzt. Hierbei waren der Siegeszugder Personalcomputer in die Wohnungen und im Besonderen die Compu-terspieleindustrie Motoren der Entwicklung.

    Heutige Computerspiele au Rechnern mit Grafikkarten der neuestenGeneration bieten ast filmreie Grafiken und Animationen, die immer undunmittelbar au die Eingaben und Beehle des Spielers reagieren, wobei

    zudem jede Perspektive mglich ist. In einer Sekunde mssen somit min-destens Bilder berechnet werden, um eine ssige Animation zu erzeu-gen.