[Suplicia]

Introduzione a Blender

Blender è un software per la creazione di molteplici contenuti 3D. Può essere utilizzato per la modellazione, l'animazione, il rendering, la post-produzione video e la realizzazione di interi videogiochi 3D.

La prima versione di Blender risale al gennaio del 1995, quando Ton Roosendaal, il co-fondatore e responsabile dello sviluppo software della famosa società olandese NeoGeo, decise di riscrivere gli strumenti software che utilizzava per la creazione di grafica 3D e creare così la base dell'attuale Blender. Successivamente, Ton decise di fondare una nuova società (la "Not a Number", NaN) e migliorare Blender.

Dopo diverse vicissitudini economico-finanziarie (fallimento della NaN, fondazione dell'organizzazione no-profit Blender Foundation) nell'ottobre 2002 Blender diventa open source. Questo non significa solamente che Blender è un software gratuito, ma anche che si è liberi di copiarlo, modificarlo e ridistribuirlo.

Oggi Blender, nell'ambito della grafica e dell'animazione 3D, è un software multi-piattaforma paragonabile a programmi commerciali dal costo di migliaia di euro, ha un sito ufficiale e un forum internazionale con i quali rimanere aggiornati sui continui sviluppi del software.
L'interfaccia

Aprendo Blender per la prima volta, ci viene mostrata l'interfaccia di default suddivisa in tre parti: il menu principale in alto, la Finestra 3D al centro e la Finestra dei Pulsanti in basso.

Figura 1. Interfaccia di base
Interfaccia di base


Si può personalizzare a piacere l'interfaccia, creando o eliminando nuove finestre. Cliccando con tasto destro del mouse sul bordo che separa due finestre, appare il un menu per separare o unire le aree.

Figura 2. Menu per l'organizzazione dell'interfaccia
Menu per l'organizzazione dell'interfaccia


Selezionando "Split Area" si crea una nuova finestra, con "Join" invece si uniscono due finestre in una. Infine per decidere la posizione dell'intestazione possiamo cliccarci su col tasto destro e scegliere tra "Top" o "Bottom" (oppure "No Header" per eliminarla).

Salvataggio e caricamento di un file

Per salvare un file nel formato "blend", proprio di Blender, si sceglie Save As dal menu File (in alto), oppure si preme F2. Apparirà così una finestra in cui è possibile assegnare un nome al file e scegliere dove salvarlo.

Per aprire un file usiamo la voce Open del menu File (oppure si può premere F1). Apparirà una finestra in cui verranno evidenziati, tramite un quadratino a fianco del nome, i file in formato "blend".

Navigare nello spazio 3D

Per lavorare in tre dimensioni, è indispensabile poter cambiare a piacimento il punto di vista della scena. Dal menu View della Finestra 3D è possibile scegliere una delle tre viste di default presenti in Blender: laterale (side), frontale (front) e dall'altro (top).

Possiamo richiamare le vista anche con i tasti 3(side), 1(front), 7(top) del tastierino numerico. È importante imparare a lavorare con i tasti, aumenta parecchio la produttività.

Altra vista importante è Camera (raggiungibile, dal menu View e premendo 0 sul tastierino numerico): è la vista che verrà utilizzata nel rendering.

Si può anche ruotare la visuale di un angolo a piacere: è sufficiente posizionarsi col mouse nella Finestra 3D e spostare il mouse tenendo premuta la rotellina. Per ottenere la traslazione della vista premiamo Maiuscolo e spositamo il mouse sempre tenedo premuta la rotellina.

Per zoomare è sufficiente utilizzare la rotellina del mouse oppure premere + o - sul tastierino numerico. Inoltre, selezionando uno o più oggetti e premendo, sul tastierino numerico, il tasto / oppure scegliendo View>Local View è possibile visualizzare solamente gli oggetti selezionati. Per tornare alla vista globale, è sufficiente premere nuovamente / oppure View>Global View.

Per gestire molti oggetti insieme, possiamo raggrupparli in livelli e visualizzarli attivando i livelli desiderati. Blender possiede 20 livelli (visibili nell'intestazione della Finestra 3D)

Figura 3. I livelli nella toolbar
I livelli nella toolbar


Per selezionare un livello, basta cliccarci su col tasto sinistro e per selezionarne più d'uno, si ripete questo procedimento tenendo premuto Maiuscolo. Per spostare oggetti da un livello a un altro, si selezionano, si preme M (move) e si sceglie il livello di destinazione.

Modalità di visualizzazione

La scena e gli oggetti che essa contiene possono essere visualizzati nella Finestra 3D in diversi modi:

* Bounding Box: al posto degli oggetti vengono disegnati dei parallelepipedi proporzionati, in forma e dimensione, a ciascun oggetto
* Wireframe: gli oggetti sono costituiti soltanto da linee che ne identificano semplicemente la forma
* Solid: le superfici, anche se non illuminate, appaiono opache
* Shaded: le superfici vengono disegnate opache utilizzando anche un semplice calcolo per l'illuminazione
* Textured: le superfici vengono disegnate cercando una discreta accuratezza, facendo inoltre ricorso a calcoli per l'illuminazione.

Per passare da una visualizzazione all'altra è sufficiente premere z e Maiuscolo+z oppure utilizzando l'apposito menu della Finestra 3D

Figura 4. Menu delle visualizzazioni
Menu delle visualizzazioni


STRUMENTI:


Toolbox

Mentre lavoriamo sulla scena, col puntatore del mouse nella Finestra 3D, possiamo premere la barra spaziatrice per far apparire uno degli strumenti più utili: la Toolbox. Questa contiene sei contesti principali e diversi sotto-contesti.

I contesti di maggiore interesse sono "Add" (che permette di aggiungere nuovi oggetti), "Edit" e "Transform" (che visualizzano le operazioni che si possono fare sugli oggetti selezionati), altri tre, Select, Object, View, sono raggiungibili anche dai tool della Finestra 3D. Di Render parleremo più avanti.

Figura 5. Tool box
Tool box


Pannelli e Pulsanti

I pulsanti sono raggruppati nella "Finestra dei Pulsanti" (solitamente situata in basso). Essa mostra sei contesti principali, che a loro volta possono essere suddivisi in sotto-contesti.

Figura 6. Contesti della finestra dei Pulsanti
Contesti della finestra dei Pulsanti


In ogni contesto, i pulsanti sono raggruppati in pannelli che possiamo riposizionare all'interno della finestra cliccando col tasto sinistro e trascinando l'intestazione. Essi, inoltre, possono essere allineati scegliendo il layout da un menu che appare cliccando col tasto destro nella Finestra dei Pulsanti.

Figura 7. Spostare un pannello
Spostare un pannello


Il Rendering

Uno dei sotto-contesti più importanti è quello che permette di effettuare il rendering della propria scena. Ci si può accedere premendo F10 oppure trovando il sotto-contesto "Rendering Buttons" all'interno del contesto "Scene". Esso è composto da diversi Pannelli.

Nel Pannello Format è decidiamo le dimensioni del render: si può scegliere uno tra i formati standard elencati a destra (PAL, NTSC, default, preview, etc.) oppure possiamo impostare la dimensione desiderata (in pixel) modificando i valori "SizeX" e "SizeY". Sempre tramite questo pannello, è possibile scegliere il formato di output. Cliccando infatti sulla scritta "Jpeg" apparirà un menu a tendina in cui sono presenti i formati in cui Blender può creare animazioni o immagini.

Nel pannello Render, invece, è presente il pulsante "Render". Esso serve per effettuare il rendering della propria scena. In alternativa, lo stesso risultato, può essere ottenuto premendo il tasto F12.

Object Mode/Edit Mode

In Blender, le due modalità fondamentali con cui si può lavorare sugli oggetti geometrici, sono "Object Mode" e "Edit Mode". Passiamo da una modalià all'altra premendo il tasto TAB sulla tastiera.

In "Object Mode" si possono svolgere operazioni che riguardano l'intero oggetto e le sue proprietà globali, mentre in "Edit Mode", si svolgono operazioni che riguardano la geometria dell'oggetto: gli oggetti geometrici sono, infatti, composti da vertici, che ne definiscono la struttura.

Le operazioni fondamentali che si possono compiere su un oggetto sono tre: rotazione, traslazione e ridimensionamento. Per ruotare un oggetto, bisogna premere la lettera 'R' e utilizzare il mouse. In modo simile, per spostarlo occorre premere 'G' e usare il mouse. Per scalarlo, infine, si deve premere la lettera 'S' e, anche in questo caso, utilizzare il mouse.

Queste azioni, con gli stessi comandi, possono essere compiute anche su uno o più vertici (selezionati) di un oggetto. Cominciamo ad esaminare un esempio per comprendere meglio come mettere in pratica quanto abbiamo detto fin'ora.

Modellazione del profilo di una trottola

Cominciamo cancellando il cubo che appare di default, in modo da inziare con una scena vuota. Per farlo basta premere Canc sulla tastiera.

Ci posizioniamo sulla vista frontale (premendo 1 sul tastierino) e premiamo la barra spaziatrice. Scegliendo Add e poi Curve, aggiungiamo una "Bezier Curve".

Figura 1. Aggiungere una curva di Bezier
Aggiungere una curva di Bezier


Quando si inserisce un oggetto, Blender passa automaticamente da Object Mode a Edit Mode. Torniamo alla modalità Object Mode, con il tasto TAB.

Ora vogliamo ruotare la curva di 90° sull'asse Y, ma anziché usare il tasto 'R' e spostare il mouse per ruotare la curva, premiamo 'N': appare un menù che contiene tutte le informazioni di posizione, rotazione e dimensione dell'oggetto selezionato. Nel campo "RotY" scrivere 90, che corrisponde al valore (in gradi) di quanto si vuole ruotare l'oggetto. La rotazione è sicuramente più precisa.

Ora dobbiamo modificare la curva per ottenere il profilo della trottola che vogliamo modellare. Una volta ottenuto il profilo, lo si farà ruotare di 360° per ottenere l'intera trottola come solido di rotazione.

Passiamo allora in Edit Mode con il consueto TAB, e osserviamo che la curva è composta da due vertici ai suoi estremi.

Figura 2. Curva con due vertici
Curva con due vertici


Premendo ora la lettera 'W', facciamo apparire il menu Special, che ci permette di creatare un ulteriore vertice tra i due già presenti (Subdivide). Ripetendo questa operazione più volte si arriva ad avere un numero sufficiente di vertici per poter modellare il profilo della trottola.

Figura 2. Curva con molti vertici
Curva con molti vertici


Possiamo ora selezionare i diversi vertici (cliccandoci sopra con il tasto destro del mouse) e utilizzando i tasti R, G, S (corrispondenti alle tre azioni principali: rotazione, spostamento e ridimensionamento), è possibile creare il profilo della trottola che si desidera.

Figura 3. Profilo della trottola
Profilo della trottola


Passiamo ora alla creazione del solido di rotazione e torniamo alla modalità Object Mode (TAB).

Per ruotare la curva che abbiamo tracciato ed ottenere il solido dobbiamo convertirla in una Mesh, in modo da poterla trattare come un vero e proprio oggetto. Per farlo premiamo ALT+C (Appare il tool di conversione) e poi Invio.

Dobbiamo ruotare la sagoma appena modellata di 360°. Accediamo al contesto Editing premendo F9, poi con TAB passiamo alla modalità Edit Mode. In questo modo, nel Contesto Editing, appare il pannello Mesh Tool con opzioni diverse.

Figura 4. Mesh Tools
Mesh tools


Focalizziamo l'attenzione sul bottone Spin. Appena sotto troviamo la casella in cui indicare l'angolo di rotazione. Il valore predefinito è 90 ma nel nostro caso ruotiamo il profilo di 360 facendogli compiere un giro completo.

Dobbiamo indicare quali vertici dell'oggetto saranno coinvolti nella rotazione. Nel nostro caso premiamo la lettera 'A' che li seleziona tutti. Se non vi sono vertici selezionati premendo 'A' li selezioniamo tutti mentre se ve ne sono di selezionati, vengono tutti deselezionati. Questo tasto che ora viene utilizzato in Edit Mode per i vertici, può essere ugualmente utilizzato anche, in Object Mode, per gli oggetti.

Per godere di una visuale migliore passiamo alla vista Top, premendo 7 sul tastierino numerico e finalmente premiamo il pulsante Spin.

Dopo ever eseguito una rotazione per mezzo di Spin, è spesso utile rimuovere eventuali vertici in eccesso generati dalla rotazione. Dopo aver selezionato tutti i vertici premendo due volte la lettera 'A', clicchiamo sul pulsante Rem Doubles (Rimuovi Doppioni, poco più in alto del bottone Spin).

Possiamo ora completare la parte relativa alla creazione dell'oggetto, con un paio di accorgimenti per la superficie.

* Per lisciare la mesh: in modalità Object Mode, con l'oggetto selezionato, premere "Set Smooth" che si trova nel pannello "Link and Materials" nel Contesto Editing.
* Per arrotondare la mesh: sempre in modalià Object Mode, nel Contesto Editing, all'interno del pannello "Modifiers", cliccare su "Add Modifier" e scegliere Subsurf. Il subsurf è uno dei modificatori più importanti: permette di dare un aspetto più arrotondato all'oggetto senza dover aumentare il numero di vertici della mesh.

Figura 5. Smussare la superficie
Smussare la superficie


Godiamoci ora la vista dalla Camera premendo 0 sul tastierino, sarà la stessa vista utilizzata nel rendering. Con il tasto 's' e muovendo il mouse è possibile ingrandirne o rimpicciolirne la dimensione. Premiamo infine F12 per ottenere un primo rendering.

Figura 6. Rendering della trottola
Rendering della trottola


Le luci

L'illuminazione nel rendering è fondamentale: anche scene perfettamente modellate e texturizzate non forniranno un buon risultato senza un giusto sistema di illuminazione. All'opposto, anche un semplice modello, se soggetto ad una illuminazione adatta, può dare risultati soddisfacenti.

Blender possiede cinque tipi di luci: sferica (Lamp), solare (Sun), faretto (Spot), semisferica (Hemi), areale (Area).

Figura 1. Tipi di luce
Tipi di luce


* Lamp: punto di luce omnidirezionale. Irradia la stessa quantità di luce in tutte le direzioni. L'intensità della luce si attenua secondo un dato rapporto con la distanza dalla lampada.
* Sun: luce solare. È il tipo di luce più semplice, la luce di intensità costante proviene da una data direzione.
* Spot: luce di tipo Faretto. È, all'opposto, la più complessa. Infatti, è la sola in grado di proiettare ombre. Consiste in un fascio conico generato dalla sorgente di luce direzionale che si trova nella punta del cono.
* Hemi: luce uniforme emessa da una semisfera luminosa. Viene utilizzata soprattutto per simulare la luce proveniente da un cielo con una luminosità uniforme.
* Area Light: luce "Areale". È pensata per simulare la luce che si origina da superfici emettenti (come una finestra, il monitor di un computer, ecc.): essa infatti produce ombre con contorni molto morbidi.

Per inserire una luce nella scena, chiamiamo il menu con la barra spaziatrice e scendiamo nel sottomenu Add>Lamp. Qui scegliamo il tipo di luce da aggiungere.

È possibile configurare i parametri della luce inserita: tutte le opzioni sono raggruppate nel sotto-contesto "Lamp Buttons" del contesto "Shading". Per accedervi, è sufficiente premere F5 e poi cliccare sul sotto-contesto relativo alle luci, dove troviamo diversi pannelli.

Figura 2. Pannello Lamp
Pannello Lamp


Il pannello Preview è in genere il primo a sinistra, e permette di vedere in anteprima il risultato dell'illuminazione su un materiale di default. Da qui, inoltre, è possibile cambiare il tipo della luce selezionata.

Le opzioni riportate nel pannello successivo (Lamp) variano a seconda del tipo di luce selezionata. Vi sono, però, opzioni comuni a tutti i tipi di luce: lo slider "Dist" imposta il valore della distanza a cui si dimezza l'intensità, lo slider "Energy", invece, imposta l'intensità della luce. Vi sono poi tre slider vicini: R, G e B. Essi servono per impostare il colore della luce secondo lo schema RGB. Il colore assegnato alla creazione della luce è il bianco.

Le ombre

Con i tipi di illuminazione illustrati finora, non è possibile ottenere la proiezione di ombre, ma solamente zone più o meno illuminate. Infatti, il calcolo corretto delle ombre richiede un raytracer.

Con Blender le ombre possono essere calcolate usando uno Shadow Buffer per le luci che proiettano ombre. Lo Shadow Buffer registra i dati supponendo che ogni punto dell'immagine finale, distante oltre un certo limite dalla luce, sia da considerare in ombra.

Le Ray Shadows sono, invece, ottenute proiettando raggi da una sorgente luminosa regolare, in modo uniforme e in tutte le direzioni. Il raytracer considera poi in ombra quei pixel che non sono stati colpiti da un raggio di luce. Questo processo di calcolo, richiede maggior tempo di rendering, ma i contorni delle aree illuminate o in ombra di una superficie sono più nitidi.

Per attivare le Ray Shadows per uno dei tipi di luce visti in precedenza (esclusa la luce Hemi) è necessario attivare il pulsante Ray Shadow nei pannelli "Shadow and Spot" che si trova nel sotto-contesto "Lamp Buttons". Nel pannello "Render" del sotto-contesto "Render Buttons", è anche indispensabile attivare il pulsante "Ray", insieme al pulsante "Shadow", comune al metodo dello Shadow Buffer.

Ambiente

Blender offre l'opportunità di aggiungere uno sfondo, ed alcuni effetti, alla propria scena. è; possibile accedervi attraverso dal sotto-contesto "World Buttons" del contesto "Shading".

Figura 3. Contesto Shading
Contesto Shading


Normalmente è impostato uno sfondo di colore blu uniforme. Il modo più semplice per modificarlo è utilizzare gli slider del pannello "World": essi consentono di definire il colore all'orizzonte (pulsanti HoR,HoG, HoB) ed allo zenith (pulsanti ZeR, ZeG, ZeB). Questi colori vengono interpretati diversamente, in base ai tre pulsanti del pannello Preview (Colori dello sfondo):

* Blend: se viene attivato solo questo tasto, il colore di sfondo è sfumato dall'orizzonte (in basso) allo zenith (in alto).
* Real: se anche questo tasto viene premuto, il colore allo zenith viene usato per i punti verticalmente sopra e sotto la telecamera, mentre quelli all'orizzonte proprio per la linea dell'orizzonte.
* Paper: se questo tasto è premuto, la sfumatura di colore va allo zenith-orizzonte-zenith. Queste due transizioni rispecchiano la rotazione della telecamera mantenendo, però, il colore dell'orizzonte al centro e il colore dello zenith agli estremi.

Ambient Occlusion

L'Ambient Occlusion è un metodo per simulare una illuminazione globale diffusa considerando la quantità di cielo (assunto come sorgente luminosa) vista da un singolo punto. Questo si ottiene facendo partire dei raggi da ogni punto visibile, e calcolando quanti raggiungono il cielo e quanti, invece, sono ostruiti degli oggetti.

Per stabilire quanto è luminoso un determinato punto, si proiettano intorno un emisfero di raggi-ombra e poi si valuta il rapporto tra i raggi che colpiscono un'altra faccia e quelli che, invece, raggiungono il cielo.

Per le impostazioni dell'Ambient Occlusion (spesso detto più brevemente AO), bisogna accedere al pannello "Amb Occ" che è nel sotto-contesto "World Buttons" del contesto "Shading". Per default, l'Ambient Occlusion è disabilitato. Se viene attivato (cliccando sul pulsante nel relativo pannello), si possono visualizzare le impostazioni.

Figura 4. Ambient Occlusion
Ambient Occlusion


Il pulsante fondamentale è Samples: regola il numero di raggi emessi. Il reale numero è il quadrato del valore inserito. Il valore predefinito è 5, adatto per renderizzare anteprime. Per ottenere render migliori, è necessario aumentarlo, cosa che comporta il un aumento dei tempi di rendering.