怎么使用Blender?Python編程實(shí)現(xiàn)程序化建模生成超形

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正文

Blender 并不是唯一一款允許你為場(chǎng)景編程和自動(dòng)化任務(wù)的3D軟件; 隨著每一個(gè)新版本的推出，Blender 正逐漸成為一個(gè)可靠的 CG 制作一體化解決方案，從使用油脂鉛筆的故事板到基于節(jié)點(diǎn)的合成。

事實(shí)上，你可以使用 Python 腳本和一些額外的包來(lái)批處理你的對(duì)象實(shí)例化，程序化地生成東西，配置你的渲染設(shè)置，甚至獲得你當(dāng)前項(xiàng)目的自定義統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，這是非常棒的功能! 這是一種減輕繁瑣任務(wù)負(fù)擔(dān)的方式，同時(shí)也能讓開(kāi)發(fā)者參與到這個(gè)創(chuàng)造性工具社區(qū)中，而不僅僅是美術(shù)人員。

什么是超形（Supershapes, Superformula）

截圖來(lái)自于 ShaderToy

二維超形

超形方程是基于由 Johan Gielis 意圖作為 自然形狀的建?？蚣?/strong> 而提出的。 二維超形方程是圓方程和橢圓方程的推廣

他們給出的二維超橢圓/超形的一般公式如下。

其中 r 和 phi 是極坐標(biāo)(表示半徑、角度)

n1、n2、n3、m 都是實(shí)數(shù)。

a 和 b 是除 0 以外的實(shí)數(shù)。

m = 0 的話，結(jié)果就是圓，即 r = 1

n1 = n2 = n3 = 1

增大 m 的話會(huì)增加形狀的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。這通常適用于對(duì)于 n 個(gè)參數(shù)為其他值時(shí)的情況。這些曲線在角 2π/m 的圓上重復(fù)出現(xiàn)，這現(xiàn)象在下面大多數(shù) m 為整數(shù)值的例子中尤為明顯。

n1 = n2 = n3 = 0.3

當(dāng) n 保持相等但減小時(shí)，形狀將變得越來(lái)越緊湊。

其他特別情況

例子 1

如果 n1 略大于 n2 和 n3，則會(huì)形成 膨脹 的形式。

下邊的例子有 n1 = 40 和 n2 = n3 = 10 。

例子 2

多邊形 形狀是用非常大的 n1 值以及雖然值大但相等的 n2 和 n3來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

例子 3

不對(duì)稱 形狀可以通過(guò)使用不同的 n 值來(lái)創(chuàng)建。下面的例子有 n1 = 60, n2 = 55 和 n3 = 30。

例子 4

對(duì)于 m 的非整值，對(duì)于有理值其所生成的形狀仍然是封閉的。下面是 n1 = n2 = n3 = 0.3 的示例。角度需要從 0 擴(kuò)展到 12π 。

例子 5

由于 n1 的值小于 n2 和 n3，因此形成了光滑的海星形狀。下面的例子有 m=5 和 n2 = n3 = 1.7 。

奇異的形狀

感興趣的朋友還可以嘗試其他不同的形狀

三維超形

在給出了上面二維超形的定義后，

我們可以使用球形乘積（spherical product）擴(kuò)展到 3D 使用。

Blender 生成超形

有了以上的理論支持，我們就可以在 Blender 里面開(kāi)始編寫(xiě) Python 代碼了，原理并不難，我們只需要套用上面的三維超形公式，然后定義我們自己的參數(shù)即可。

詳細(xì)代碼和注釋如下

import bpy
import math
# mesh 數(shù)組（點(diǎn)、面、邊）
verts = []
faces = []
edges = []
#3D supershape 參數(shù)
m = 14.23
a = -0.06
b = 2.78
n1 = 0.5
n2 = -.48
n3 = 1.5
scale = 3
Unum = 50
Vnum = 50
Uinc = math.pi / (Unum/2)
Vinc = (math.pi/2)/(Vnum/2)
# 套用公式，填充頂點(diǎn)數(shù)組
theta = -math.pi
for i in range (0, Unum + 1):
   phi = -math.pi/2
   r1 = 1/(((abs(math.cos(m*theta/4)/a))**n2+(abs(math.sin(m*theta/4)/b))**n3)**n1)
   for j in range(0,Vnum + 1):
       r2 = 1/(((abs(math.cos(m*phi/4)/a))**n2+(abs(math.sin(m*phi/4)/b))**n3)**n1)
       x = scale * (r1 * math.cos(theta) * r2 * math.cos(phi))
       y = scale * (r1 * math.sin(theta) * r2 * math.cos(phi))
       z = scale * (r2 * math.sin(phi))
       vert = (x,y,z) 
       verts.append(vert)
       #增加 phi
       phi = phi + Vinc
   #增加 theta
   theta = theta + Uinc
# ------------------------------------------------------------------------------- 
# 填充面數(shù)組
count = 0
for i in range (0, (Vnum + 1) *(Unum)):
    if count < Vnum:
        A = i
        B = i+1
        C = (i+(Vnum+1))+1
        D = (i+(Vnum+1))
        face = (A,B,C,D)
        faces.append(face)
        count = count + 1
    else:
        count = 0
# 創(chuàng)建 mesh 和 object
mymesh = bpy.data.meshes.new("supershape")
myobject = bpy.data.objects.new("supershape",mymesh)
# 設(shè)置 mesh 的 location
myobject.location = bpy.context.scene.cursor.location # *
bpy.context.scene.collection.objects.link(myobject) # *
# 從 python 數(shù)據(jù)創(chuàng)建 mesh
mymesh.from_pydata(verts,edges,faces)
mymesh.update(calc_edges=True)
# 設(shè)置 object 為編輯模式
bpy.context.view_layer.objects.active = myobject # *
bpy.ops.object.mode_set(mode='EDIT')
# 移除重復(fù)的頂點(diǎn)
bpy.ops.mesh.remove_doubles() 
# 重新計(jì)算法線
bpy.ops.mesh.normals_make_consistent(inside=False)
bpy.ops.object.mode_set(mode='OBJECT')
# 新建細(xì)分修改器（subdivide modifier）
myobject.modifiers.new("subd", type='SUBSURF')
myobject.modifiers['subd'].levels = 3
# 平滑 mesh
mypolys = mymesh.polygons
for p in mypolys:
    p.use_smooth = True

通過(guò)以上代碼，我們就可以輕松生成如下形狀，不用費(fèi)力得進(jìn)行 “雕刻”

還可以自行修改參數(shù)，比如 “咻得一下” 就可以得到以下形狀，是不是很簡(jiǎn)單~

到此，關(guān)于“怎么使用Blender Python編程實(shí)現(xiàn)程序化建模生成超形”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)?lái)更多實(shí)用的文章！