Үшөлшемді графиканы оқытудың Blender бағдарламасы және оның қызметі

Басқа атақты 3D-модельдеу пакеттерімен салыстырғанда Blender пакетінің сипаттамалық ерекшелігі - көлемі жағынан шағындығы. Базалық жеткізілімге кең өрісте алған құжаттамалар және көп мөлшерде демонстрациялық көріністер кірмейді.

Blender пакетінің негізгі мүмкіндіктері:

• 
  Әртүрлі геометриялық қарапайымдықты, полигондық модельдерді қоса алғандағысын, subdivision surface (SubSurf) тәртібіндегі жылдам моделдеу жүйесін, Безье қисығын, metaballs (метасфера) мүсін моделдеуді және векторлық шрифттерін қабылдауы.
  
• 
  Универсалды кіріктірме механизмдерінің рендрингі және сыртқы YafRay, LuxRender рендермен және басқаларыменен интеграциалануы.
  
• 
  Анимация құралдары, солардың арасынан инверстік кинематика, қаңқалық анимация және торлық деформация, негізгі кадр бойынша анимация, сызықтық емес анимация, төбені салмақтық коэффициент редакциясы, шектегіш, жұмсақ денелердің динамикасы, физикалық Bullet қозғалтқышының негізіндегі қатты денелердің динамикасы, бөлшек негізіндегі шаш жүйесі және шаш негізіндегі бөлшек жүйесі.[12]
  
• 
  Python–ды құрал мен түптұлғаларды амалмен құрғанға, ойындардағы логиалық жүйелерді амалмен құрғанға, импорт/экспорт файлдарын (Мысалы, COLLADA) амалын құрғанға, есептерді автоматтандыруды құрғанға қолданады.
  
• 
  Сызықты емес редакциялаудың базалық функциясы және видеоны құрамдастыру.
  
• 
  Game Blender - Blender–дің «қосымша» жобасы, ол коллизияны анықтайтын, динамиканың «қозғалтқышы» және программалайтын логиканың интерактивті функциясын ұсынады. Және де ол сәулеттік визуализациядан бастап видео ойынға дейін бөлек reak-time «қосымшасын» құруға жағдай туғызады.
  

Ішкі файлды жүйесі, ол бірнеше көріністерді (сценаны) бір файлға сақтай алады. (.blend файл деп атайды). ".blend" файлы ескі нұсқада болсын, не жаңа нұсқалы Blender болсын, барлығына үйлеседі. Сондай-ақ, бір платформадан басқа платформаға көше алады.

Барлық жұмыс уақытысында Blender жобалардың резервтік көшірмесін жасап тұрады, демек төтенше жағдайда мәліметтерді дереу сақтап отырады.

Барлық көріністерді (сцена), объектерді, материалдарды, текстураларды, дыбыстарды, суреттерді, post-production эффектілерін бірыңғай ".blend" файлына сақтай алады.[13]

Жұмыс ортасының икемдеуін ".blend" файлында сақтауға болғандықтан, соның арқасында файлды қайта жүктегенде, сол сақтаған жұмыс ортасы қайтадан шығады.

Артықшылықтары

• 
  Тегін;
  
• 
  Кодтің ашықтығы;
  
• 
  Ойын құрастыруға мүмкіндігі болуы;
  
• 
  Кроссплатформалық;
  
• 
  Көп мөлшеріндегі Модификаторлар;
  
• 
  Анимация жасауға мүмкіншілік;
  
• 
  "Сүйектермен" жұмыс істеу;
  
• 
  Фон баптаулары;
  

• 
  Құжаттаманың базалық жеткізілімнің жоқтығы;
  
• 
  HiDpiні қолдауының жоқтығы;
  

Бағдарламаны Blender NeoGeo ең алғаш голлондиялық анимация студиясы «жұмыс құралы» ретінде құрған. 1998 жылдың маусым айында blender авторы, Тон Розендаль (Ton Roosendal), ары қарай дамыту және Blender–ді сүйемелдеу мақсатымен Not a Number (NaN) компаниясын құрды. Бағдарлама shareware принціпі бойынша таратылды. 2002 жылы NaN компаниясы банкротқа ұшырайды. Тон Розендаль өзінің жігері мен қайратын салып GNU GPL пайдасына тиесілі €100000 біржолата төлем ақысын төлеу шартыменен лицензияны кредиторларды көндіртіп, өзгерткізеді. 2002 жылы 18 шілдеде керекті сомманы (қарызды) жабу үшін, қайырымдылық бағдарламасымен қаражатты жинастыра бастады.

13 қазан 2002 жылы Blender foundation компаниясы GNU GPL-ға лицензияланған өнімін ұсынды.

Қазіргі таңда Blender "алғашқы" ашық кодты жоба болып саналады және Blender foundation активті демеуіменен ары қарай дамып жатыр.

Ең бірінші алғашқы кодтық файлдың құрылуына орай 2 қаңтар 1994 жылы Blender-дің туған күні болып саналады. 2014 жылы ол 20 жасқа толды.

Сурет 1. Suzanne

Blender әр түрлі ОЖ жұмыс істеуге мүмкіндік береді, олар: Linux, Windows, MacOS т.б.

Бағдарламаны тегін көшіріп алуға болады GNU лицензиясы бойынша.

Дүние жүзі бойынша Blender пайдаланушылардың саны 250000-ға аса өсіп келеді және практикалық жағынан ғаламшардың кез келген нүктесінен қолдау-демеу алуға болады. Көптеген қолданушылар Blender-ді өзге қолданушылардың құрып қойған мақалаларына қарап дәріс алады. Ал басқа қолданушылар тематикалық форумдарды қолданып және талқылау барысында мәліметтерін алып отырады. Blender-ді талқылайтын атақты форум - Blender Artists, elYsiun бұрынғы атауымен. Сондай-ақ, blender-де қауымдастық демеуімен тегін BURP және Renderfarm.fi рендер-ферм «таратып үлестірушісі» қол жетімді.[14]

Blender – ді қолданатын суретшілер. Blender–ді өзінің басты құрал ретінде не құралдардың бірі ретінде пайдаланатын суретшілер:

• 
  Andreas Goralczyk (@ndy), екі Suzanne Blender Awards жеңімпазы (2003 — Best Animation, 2004 — Best Still)
  
• 
  Stefano Selleri (S68) (Suzanne Blender Awards 2003 — Best Still)
  
• 
  Bassam Kurdali (slikdigit) (Suzanne Blender Awards 2004 — Best Animation)
  
• 
  Bastian Salmela (basse)
  
• 
  Endre Barath (endi)
  
• 
  Jean-Sébastien Guillemette (Ecks, formerly X-WARRIOR)
  
• 
  Robert Tiess (RobertT)
  
• 
  Enrico Valenza (Env) (Suzanne Blender Awards 2005 — Best Animation)
  
• 
  Sacha Goedegebure (Sago) (Suzanne Blender Awards 2006 — Best Character Animation)
  
• 
  Claudio Andaur (malefico)
  
• 
  Adrien Lourdelle
  

«Friday or another day» тұңғыш 35 mm фильм, онда барлық арнайы эффектілері Linux «жұмыс стансиясында» жасалынды. Фильм Locarno Film Festival – нен сыйлық ұтып алды. Спецэффектілері Digital Graphics-де (Бельгия) жасалынды. Томми Мурдың «Теллстің құпиясы» атты фильміне «Үздік анимациялық фильм» санат бойынша Оскар сыйлығына номинацияланды. Бұл фильмге аздап Blender–ді қолданған. Ол да сол Бельгиялық Digital Graphics болатын( Сурет 2).

Сурет 2. Жұмыс аймағы

1. Тақырып жолы;

2. Мәзір қатары;

3. Құрал - саймандар қатары;

4. 3D көрініс терезесі;

5. Таим лаин терезесі;

6. Қасиеттер терезесі.

Мысалы: компьютер мониторының өзі бірнеше сызықтар мен төртбұрыштардан құралған. Ал одан әрі оны кіші бөліктерге бөлсек, оның аса кіші төртбұрыштардан, яғни нүктелерден тұратынын байқаймыз. Бұдан шығатын ой: белгілі координаталарда орналасқан нүктелерге түс беру арқылы, кеңістікте кез келген фигураны жасап шығуға болады.[15]

3D модельдеу үшін түрлі бағдарламалар пайдаланылады. Олар біздің жұмысымызды жеңілдету үшін, майда жұмыстарды автоматты түрде жасайды, тіпті кейбір бағдарламалар аса қиын функцияларды да іске асыра алады.

Құрастыру кезеңдері:

1. Моделлинг

2. Текстуринг

3. Риггинг

4. Анимациялау

5. Рендеринг

Енді сол бағдарламаларда жұмыс қалай жүретінін қарастырайық.

1) Моделлинг – бұл ең алғашқы этап және ең негізгі деп айтсақ та болады, себебі мұнда бүкіл фигуралар детальизация жасалады. Қоршаған орта, жер бедері, кейіпкерлер болса солардың бейнесі барлығы осында жасалады. Бұл этапта дайын болған фигуралар «3 қатпарлы модель» деп аталады. Бұл модельдің әлі түсі, жасайтын қимылдары жоқ. Барлық нәрселер сұр-ақшыл түсте болады. Модельдерді жасау үшін бізге 3D бағдарламалары кез келген фигураны бір-біріне қосу, кесу, деформация жасау сынды кең ауқымды мүмкіндіктер береді. Оларды қолданып модель жасау тек жасаушының таланты мен тәжірбие және, әрине, оның фантазиясына тәуелді.

2) Текстуринг – бұл этапта 3D модельдер нормалдар картасына бөлініп, яғни барлық модельдің фигуралары жазықталып, керекті түстерге боялады. Бұл процесті мынадай етіп елестетсе болады: «кез келген фигураның беткі бөлігін (терісін) сылып алып, оны жайып, керекті түске бояп, қайтадан фигураның бетіне жабыстыру» сынды. Бұл этаптан өткен соң объектілерге шынайы (реалистичный) түрге енеді, яғни олардың сыртқы көрінісі шын өмірдегіге қатты жақындайды.

3) Риггинг – бұл процесті былай сипаттаса болады «қимылдайтын фигуралардың сүйектерін жасау». Яғни, бұл этапта барлық қимылдайтын фигураларға сүйектер енгізіледі. Бұл сүйектер фигураны қимылға келтіру үшін керек, яғни модельдің әрбір бөлігін белгілі бір сүйекке бағынышты етіп қойып, сол сүйекті қимылдатқанда сол сүйекке бағынышты бөлік қимылға келеді.

4) Анимациялау – бұл этапта барлық дайын модельдер қимылға келтіріліп, анимация жасалады. Жоғарыдағы риггингте жасаған сүйектеріміз осында кеңінен қолданылады.

5) Рендеринг – бұл этапты екі түрге бөлуге болады:

1) Сурет рендерлеу

2)Видео рендерлеу.

Суретті рендерлеу бұл модельдерді текстуралап болған соң оны белгілі бір ракурстан (бір камерадан) суретке түсіру.

Ал видео рендерлеуде модельдерді бірнеше, я одан да көп камералар көмегімен түрлі ракурстан қимылдап жатқан кезінде бейне түсірілім жасау.

Бұл соңғы этап компьютерге аса үлкен ауырлықтар түсіреді, сондықтан ең ұзақ этап болып естептеледі. Егер рендеринг супер компютерлерде орындалмаса, бұл процесс ондаған жылдарға, тіпті ғасырларға созылуы мүмкін.

Мысалға: «Шрек 3» мультфилмінің рендерингі 20 миллион сағатты алған. Ескеретін жайт: мұнда 1000 линуксте істейтін дербес компьютерлер және 3000 мың линукстегі серверлер күші қолданылған. [16]

3D модельдеуге байланысты пайдалы ақпарат:

1) 3 қатпарлы модельдеуді үйренуді Blender 3D бағдарламасында бастау тиімді. Себебі бұл бағдарлама тегін және өзінің мүмкіндіктерінде ақылы бағдарламалардан кем түспейтін жалғыз бағдарлама. Оны бағдарламаның ресми сайтынан көшіріп ала аласыз. Оған қоса бағдарламаның ресми сайтында бағдарламаны пайдалануды үйрететін документация және тәжрибелі сайт қолданушылары бар.

2) Blender 3D бағдарламасының ресми сайты: www.Blender.org.

Кез келген 3D модельдеу ортасы дайын шаблон нысандарымен шектеулі камтылады. Мысалы, Blender-ден текше, шар, конус, маймылдың басы сияқты нысандар табылса да, пианино, үстел сияқты нысандар жоқ. Яғни, бұл программада толып жатқан примитивтер ғана бар деген сөз. Сонда мультфильмдерден көретін мультипликация кейіпкерлері, үйлер, қояндар, т.б. нысандар қалай жасалады? Оларды mesh-нысандарды әртүрлі құралдарды пайдалана отырып өзгерту арқылы жасаймыз. Сол құралдардың бірі - Extrude (сығып шығару) құралы.

Extrude құралымен mesh- нысандарды редакторлау режімінде, нысан қырының, қабырғасының, биіктігінің көшірмесін жасап, олардың орнын ауыстыру арқылы және өлшемі (егер қыры мен ңабырғасы болса) арқылы өзгерте аламыз.

Төмендегі мысалда бұл қалай іске асатынын қарастырамыз.

Сонымен бізде текше нысаны бар. Tab батырмасын басып, редакторлау режіміне көшеміз. Жоғарыда айтылғандай биіктігін, қабырғасын, қырын бөліп ала аламыз. Мұндағы биіктік - ол нүкте, қабырға - тік қабырғасы, ал қыры - жазықтық. Текшенің 8 биіктігі, 12 қабырғасы және 6 қыры бар. Программаға биіктік, қабырға және қырды бөліп алу жоспарын қалай көрсетеміз? Ол үшін биіктік, қыр, қабырғаны редакторлау режімін кезекпен қосамыз. Мысалы, қабығганы редакторлау режімінде тек қабырғаны ғана редакторлай аламыз. Режімдерді ауыстыру батырмасы 3D терезесінің төменгі жағында орналасқан.

Мысалы, биіктігін бөлігін алу керек делік. Ол үшін осы режімге көшеміз және Mesh Tools панелінен Extrude құралын қосамыз. Extrude құралын сондай-ақ, пернетақтадан Е батырмасын басу арқылы да шақыра аламыз. [17]

Текшенің кез келген биіктігін ерекшелеп, Е батырмасын басып, тінтуірмен қозғалтамыз. Тағы бір биік тік нүктесі пайда болады. Оны тінтуірмен қозғалту арқылы орнын көрсетіп, тінтуірдің сол жақ батырмасын шертіп, көрсетілген орынға орналастырамыз. Нәтижесінде тек биіктік нүктесі ғана емес, оны жалғап тұрған қабырға да пайда болады. Қабырғасын бөліп шығару үшін оны қандай да бір осьпен созу керек. Нысанның бөлігін нақты бағытқа шығару үшін Е батырмасын басып, сосын X, Ү, Z батырмаларының көмегімен нысанның қозғалу осін таңдаймыз. Дәл осылай қабырғаны жоғары созып шы- ғару үшін де Е батырмасын, сосын Z батырмасын басамыз. Сондай-ақ қозғалту кезінде нақты бір биіктікке дейін созу керек болса, Ctrl батырмасын басамыз.

Жаңа нысан бөлігі пайда болған соң, оның өлшемін өзгертуге және бұруға болады. Енді қырларын редакторлауға келетін болсақ, онда қарама-қарсы екі қырды бірден редакторлайтын боламыз. Алдымен оларды ерекшелейміз, сосын Е батырмасын басамыз да, шыққан мәзірден: Region (Аумақ) немесе Individual Faces (Жекелеген қырлар) бұйрықтарының бірін таңдаймыз. Бірінші жағдайда, екі қыр да бір бағытта қозғалады, ал екінші жағдайда әрқайсысы өз осьтері бойынша қозғалады.

Бөліну (Subdivide). Mesh-нысандардан күрделі нысандар жасау кезінде оларда керекті қосымша бөліктері жоқ болып келеді. Мысалы, тақтайдан Extrude қцралын пайдаланып үстел жасау керек болса, онда үстелдің аяқтарын жасау үшін қырлардың жетіспейтіндігін көреміз. Бірақ Blender-де қырларды немесе қабырғаларды бөліктерге бөлетін арнайы Subdivide құралы бар. Оны пернетақтадан W батырмасын басу арқылы шақырамыз. Нәтижесінде бір бөліктен бірнеше ұсақ бөлік жасалады. Мысалы, Тақтайдың төменгі жагы 64 бөлікке бөлінген. Енді бөліктерге бөлінген нысаннан үстелдің моделін алу жеңіл болады. Extrude кұралының көмегімен таңтайдың төменгі бөлігінен үстел аяқтарының бұрыш қырларын шығарамыз.

3D-технология архитектуралық визуалдауда, автомобиль жарнамалары мен компьютерлік ойындар жасауда қолданылады. Үшөлшемді компьютерлік графика - өте кең сала, ол машина жасауда, архитектурада, құрылыста, медицинада, археологияда, тренажерлар құруда, кино мен теледидарда қолданыс тапқан. Техниканы жетілістіру және 3D моделдермен жұмысты қарапайымдастыру арқылы үш өлшемді графика үйреншікті жазық бейнелерді ығыстыра отырып, өмірдің ажырамас бір бөлігіне айналары сөзсіз.

Қолданылу аймақтары:

• 
  архитектуралық жобалау мен интерьерлік конструктрлеу;
  
• 
  теледидар үшін жарнамалық жəне ғылыми танымал роликтер дайындау;
  
• 
  компьютерлік мультипликация және фантастикалық сюжетті ойын фильмдер түсіру;
  

- географиялық ақпараттық жүйелерде;

- электротехника және электроникада;

• 
  компьютерлік ойындар, кітаптар мен журналдар үшін иллюстрация дайындау;
  
• 
  көркем компьютерлік графика, Web-дизайн;
  
• 
  кеңістіктегі бейненің дамуы;
  
• 
  арнаулы эффектілер.
  

3D визуалдау архитектура саласына мүлдем жаңа мүмкіндіктер береді. Дəстүрлі архитектуралық идеяларды қол техникасымен көрсетудің орнына компьютерді қолдану өте ыңғайлы. Жаңа жобаларды 3D графика компьютерлік программаларында жасалынған фотореализмді бейнелер түрінде көрсету дамып отыр. Осы технология архитектуралық дизайн облысына өз үлесін қосуға тырысады. Оны қолдану арқылы алынған күрделі жобалар сəттілігі əр бір салада бүгінгі күнде талабы күшті қатал бəсекелестік жағдайында нəтижені көрсетудің нанымдылығынан тəуелді болады. Бұл жобалар архитектураға қызығушыларды заманагөй технологиядан хабардар болып, оны тəжірибеде сауатты қолдануға итермелейді .

IT-технологиясы облысында, əсіресе дизайнерлік мамандарды сапалы білімдендірудің жетіспеушілігі бұл технологияны игерудің қаншалықты маңыздылығын көрсетеді. Интерьер және экстерьер дизайнын жасауды экономиканың əр түрлі салаларының IT- индустриясында қолдану қажеттілігі артуда. Заманауи өндіріс қызметкер-дизайнерлер көптеген программаларды білуін талап етеді, яғни жұмыс берушіге кең профилді жан-жақты маман керек.

Қазіргі заманғы компаниялар 3D-технологияның қандай да бір компонентінсіз жұмыс жасай алмайды. Осыған байланысты программалық қамтамалардың, соның ішінде анимация жəне визуализация бойынша программалардың қолданысы кең таралған. Заманауи IT-технология мамандарын бұл бағытта оқыту бүгінгі күнде əр түрлі оқу орындарында үлкен сұранысқа ие. Əр түрлі үшөлшемді жобалық циклды басқаратын шешімдер жобаның орындалуына қызығушы барлық тұлғаларға оған оның кез келген сатысында қосылуына жəне олардың компетенциялары шегінде жобалық мəліметтер қосуға мүмкіндік береді. Осылардың бəрінің негізі мəліметтердің сандық форматы боп табылады.

Анимациялық жобалау, media-өндіріс жəне game-индустрия бойынша сенімді жəне функционалды шешімдер ұсынатын 3D компьютерлік моделдеуге қызығушылықтың артуына байланысты бұл өнім экономиканың киноиндустрия, жобалау, жарнама жасау, ландшафт дизайны сияқты салаларында тиімділікке ие. Моделдеудің алдыңғы қатарлы əдістері осы салалардың аниматорларына, дизайнерлеріне жəне инженерлеріне өздері ойлағандай дəрежеде компьютерде жұмыс жасауға мүмкіндік береді. Идеялар моделге біртіндеп ауысады, қателер мен қайталанатын үрдістер саны кемиді, өйткені модель өзінің нақты өмірдегі протипіне жақын байланысқан. Мəліметтердің сандық форматы жобалаудың барлық сатыларында тиімді бірлескен жұмысқа мүмкіндік береді. Жобалық ақпарат құрылады, басқарылады жəне жалпы қолдану мүмкіндігіне ие. Оны кез келген қажетті орындар қолдана алады. Нəтиженің ерекшелігі көпшілік арасында кең түрде қызығушылықпен қолданыс табатындығында болып отыр.

Статистикаға сүйенсек, жаппай қолданыста жүрген бағдарламаларды жасап шығарушы бағдарламалық ұжымның қызметкерлері өз жұмыстарының 90 % уақытын осы графикамен шұғылдануға жұмсайды екен.

Қазіргі компьютерлік графика тек көркемдеу мен безендірумен үшін ғана емес, ғылым мен медицинаның барлық саласында, коммерциялық және әкімшілік қызмет орындарында алуан түрлі ақпаратты көрнекі түрде көрсету үшін сызбалар, графиктер, диаграммалар жасау үшін қолданылады.

Конструкторлар автомобильдің немесе ұшақтың жаңа үлгілерін құрастырған кезде олардың соңғы көрінісін алу үшін үшөлшемді графикалық объектілерді қолданады. Архитекторлар монитор экранында болашақ ғимараттың кең көлемді кескінін жасап, оның жер бедерімен қалай жанасатынын алдын-ала болжай алады.