Blenderを用いた3Dコンピュータ・グラフィックス


 Blender は3DCGアニメーションを作成するための統合環境アプリケーションで、オープンソースのフリーウェアです。モデル作成、レンダリング、テクスチャー、イルミネーション、3Dシーン作成のポストプロダクションを行うことができます。複雑なインターフェースで、 基本機能やNURBS曲線など無数のツールを利用できます。OpenGLをGUI プラットフォームとした、OSに依存しないCross platform(customizable with Python scripts)のソフトウエアです。Linux, macOS and MS-Windowsでダウンロードできます。

 Ton Roosendaal が1988年にthe Dutch animation studio NeoGeoを立ち上げたところからBlenderソフトの開発は始まります。その後、スタジオは倒産して、Blenderのソースコードは債権者の手に渡ってしまう。2003年に、トン・ローセンダールはBlender Foundationを設立するため、募金キャンペーンを行い10万ユーロの資金を得て、Blenderのオープンソース化を行った。その時のバージョンは、Blender 2.25でした。 2011年にBlender 2.6x とバージョンアップが行われ、2014年にBlender 2.7x と進化しています。最新安定バージョンはBlender 2.79b です。

 商業ソフトの「3D studio」や「Maya」などのその他の類似ツールと比較したとき、Blenderの一番のメリットは、完全に無料のアプリケーションということです。巨大なユーザーのコミュニティが存在しており、インターネット上でたくさんの説明書と使用例を利用できますが、「Blender」の一番の難点は、商業ソフトに比較して操作の難易度が高く学習するのがやや複雑だという点です。

 このページでは、Blender の初歩的な使用法について説明します。なぜなら、Blender を用いて、blender.CGファイルをThree.jsで使用できるようにexport したいので。Web上で3DCGを表示するためには、WebGLを使用する必要があります。Blenderで作成したCGファイルをblender.appで再生することはできますが、WebGLを用いてHTML5のWebで描画する機能がありません。

Blenderの公式サイトのDemo_fileより: The Robot_render

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Last updated: 2019.3.3



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Blenderのダウンロードと基本的操作
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 BlenderはこのBlender FundationのWebサイトから入手します。Downloadページから自分のOS環境に合ったものをダウンロードします。いくつかのミラーサイトへのリンクもあるので、ダウンロードに時間がかかる場合には、他のミラーサイトを使うのも良いでしょう。サイズは約400MBです。最新の安定バージョンは2.79bですが、開発中の2.80beta版も発表されています。Hardware requirements for Blender 2.7xは以下の通りです。
Minimum
32-bit dual core 2Ghz CPU with SSE2 support
2 GB RAM
1280×768 Display
Mouse or trackpad
OpenGL 2.1 compatible graphics with 512 MB RAM

Recommended
64-bit quad core CPU
8 GB RAM
Full HD display
Three button mouse
OpenGL 3.2 compatible graphics with 2 GB RAM

Optimal
64-bit eight core CPU
16 GB RAM
Full HD displays
Three button mouse and graphics tablet
Dual OpenGL 3.2 compatible graphics cards with 4 GB RAM

 Blenderのダウンロード方法および使用法についての解説はWebサイト上に多数あります。日本語で読める解説で、分かりやすいいののは、 Blenderの易しい使い方Blender入門などです。Blender公式サイトのManualも日本語表示にすることができます。Blenderのダウンロードを実行するにはこのページにアクセスしてください。

 Blenderを起動すると、"the splash screen"と呼ばれるウインドウが表示されています。これは、マニュアルやヘルプのwebサイトなど"help options"や最近読み込んだblend ファイルなどを表示して、ユーザーの補助をするための表示です。このスプラッシュスクリーン以外の部分をクリックすると、表示は消えます。  英語版のままでBlenderを使用しても良いのですが、英語が不得意の人のためにBlenderの画面を日本語化する方法を説明します。Blenderを起動したら、画面の上部にある「File」メニューから「User Preferences」(ユーザー設定)を選択します。すると、下図のようなウィンドウが表示されます(これはすでに、日本語に切り替わっていますが)。右上にある「System」ボタンをクリックします。

すると、ウィンドウ内の表示が切り替わるので、少し下にスクロールさせて、「International Fonts」にチェックを入れます。「Language」メニューから「Japanese(日本語)」を選択します。 インタフェース(画面の表示の翻訳)とツールチップの欄をクリックして、オンにします。最後に、「ユーザー設定の保存」をクリックして、ウインドウを閉じます。この後、Blenderの画面は日本語表示に切り替わります。



上のウインドウから見えるように、Blenderを起動した初期起動画面は、以下の5つのエリアから構成されます。
  • 青色部分[情報(The Info Editor at the top)]:ファイルの保存や読み込み、インターフェイスレイアウトの切り替えなどの基本的な操作のメニューが用意されています。
  • 赤色部分のエリア[3Dビュー(A large 3D View)]:モデリングやシーン構築などの3DCG制作の作業用エリアです
  • 緑色部分のエリアのエリア[タイムライン(A Timeline at the bottom)]:アニメーションを制作するために使用します
  • 紫色部分のエリア[アウトライナー(An Outliner at the top right)]:シーンに配置されているすべてのオブジェクトが一覧表示になっています
  • 黄色部分のエリア[プロパティ(A Properties Editor at the bottom right)]:各種プロパティが表示されています
  • なお、[ツールシェルフ(Tool Shelf)]のウィンドウは、大きな[3Dビューウィンドウ]の中に含まれるウィンドウです。ツールシェルフはオペレータパネルを伴っています。このオペレータパネルの一つをクリックすると、ツールシェルフの表示は対応するウインドウに切り替わります。プロパティシェルフは通常は非表示になっています。各ウィンドウの上下には、メニューバー的な「ヘッダー」と呼ばれる項目が有ります。
    The Header of the 3D View editor
    Blenderでは、ウィンドウの上下どちらにあろうと、このメニューバー部分を「ヘッダー」と呼びます。

     Blenderの画面はやや複雑な構成なので、最初はどうしても手間取ります。使って慣れる以外にありません。3Dビューウインドウの操作では、どうしてもマウスが必要となりますので、マウスを接続してください。マウスの使い方は大体以下のようになっています。
     マウス右ボタンは、オブジェクトの選択、または操作をキャンセルするときにクリックして使います。マウス左ボタンは、操作した後に決定(確定)するときにクリックします。3Dビュー上で3Dカーソル位置を変更するときにも使用します。3Dビュー上で中ボタン(スクロールボタン)を押しながらマウスを動かすと視点を変えることができます。このとき、「Shift」キーを押しながらマウス中ボタンを押すと、視点を平行移動することができます。「Cntrl」キーを押しながらマウス中ボタンを押すとズームイン、ズームアウトになります。またエディターのヘッダー部分が隠れている場合、ヘッダー上で操作すると、隠れた部分を表示させるためのスクロールができます。マウスホイールは視点のズームイン、ズームアウトをするとき押します。



     Blenderを起動したとき、3Dビュー内の中心に表示されている立方体が選択されている状態にあります。3Dビュー内の中心に表示されている立方体の色の付いた矢印の部分をマニピュレータといいます。選択したオブジェクトの中心に表示されます。矢印部分をマウスでドラッグすることで移動させることができます。他に回転、拡大縮小のマニピュレータに切り替えることができます。

     オブジェクトが選択された状態では、オブジェクトの周りがオレンジ色になっています。マウスの右クリックでオブジェクトを選択できます。複数のオブジェクトを同時に選択するには、「Shift」キーを押しながら、追加選択したいオブジェクトをマウス右クリックします。

     オブジェクトの上でマウス右ボタンを押して、マウスを移動させると、オブジェクトが移動します。通常は、キーの「G」を押して移動操作を開始します。マウスを動かすと、その方向に動かすことができます。この後、オブジェクトを置きたい位置に移したら、マウス左ボタンを押せば移動が確定されます。左ボタンでなく、マウス右ボタンを押すと、その操作はキャンセルとなります。このマウス左クリックでの確定は、この操作に限ったことではありません。他の操作でも実行した後に必ず押して決定する必要があります。

     オブジェクトを回転させるには、キー「R」を押します。マウスを移動すると、見ている方向を中心に回転します。「R」キーを2回続けて押すと、マウスカーソルが緑と赤色の矢印に変わり、この状態では回転が自由に行うことができます。オブジェクトの大きさを拡大・縮小するためには、「S」キーを押します。マウスを移動すると、拡大・縮小します。各自実行してみてください。Blenderの操作に慣れますよ。

     Blenderでは、オブジェクトの形状の変形などのモデリング作業は編集モードで行います。形状の編集を行うオブジェクトを選択して、3Dビューヘッダのモード切り替えメニューから「編集モード」を選択します。「Tab」キーを押しても切り替えられます。

     取り敢えず、最初のオブジェクトを追加します。Blenderを起動したときに表示されている立方体を選択し、「X」キーで削除します。「Shift」+「C」キーを押します。これで3Dカーソルが原点に移ります。「Shift」+「A」キーを押して、「メッシュ(Mesh)」、「UV球(UV Sphere)」と選択します。すると、3Dビューの中心位置にUV球が表示されます。「S」を押して、拡大操作をします。マウスを移動させて、見やすい大きさにしてください。

     「Tab」キーを押して、編集モードにします。メニューの「選択」をクリックして、全選択をクリックします。(ショートカットキーは「A」キーです。)オブジェクトの表示が変化します。次に、「選択」から「矩形選択」をクリックすると、白い十字の線が出ます。(ショートカットキーは「Bキー」です。)マウスを移動させて、削除したい部分を囲みます。メニューの「メッシュ」から「削除」を選び、「頂点」をクリックします。(ショートカットキーは「X」キーです。)オブジェクトの囲まれた部分が消えます。

    部分的に切り取られたオブジェクトの例

     Blenderでは、テンキーには特定の視点から見た視野になるように設定がなされています。マウスカーソルが3Dビュー上にあるときに機能するショートカットキーです。以下の通りです。
    「1」:正面から見た視点(Front View)
    「3」:右横から見た視点(Right Side View)
    「7」:上から見た視点(Top View)
    「0」:カメラから見た視点(Camera View)
    「2」:視点を15°下にずらします
    「4」:視点を15°左にずらします
    「6」:視点を15°右にずらします
    「8」:視点を15°上にずらします
    「Ctrl」+「1」:背面から見た視点(Back View)
    「Ctrl」+「3」:左横から見た視点(Left Side View)
    「Ctrl」+「7」:下から見た視点(Bottom View)
    「5」:視点のモードを透視投影(Perspective)、または正射投影(Orthographic)に切り替えます。
     「5」キーはキーを押すたびに2つのモードが切り替わります。
    

     Book PCなどで、テンキーが使えないキーボードを使っている場合、以下のように「ユーザ設定」を変更します。 「ファイル」→「ユーザー設定」を選択し、表示された「ユーザー設定」画面の「入力(Input)」ボタンを押します。そして、左側にある「テンキーを模倣」にチェックを入れ、有効にします。これでキーボードの「1」キー~「0」キーがテンキーの代わりに機能するようになります。上で描いたオブジェクトのシーンで、オブジェクトモードに切り替えて、これらを実際に実行してみてください。

     作成したモデルやシーンを保存するには、画面上部にあるInfo Editorの「File」メニューから「保存(Save)」あるいは「名前をつけて保存(Save As …)」、「コピーを保存(Save Copy…)」を選択します。実行すると、ファイル・ブラウザが表示されます。上で作成したモデルを保存するときは、保存したいディレクトリを選択し、ファイルの名前を付けて保存してください。拡張子は .blend です。


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    Blenderでのモデリングの操作
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     BlenderはOpenGLやWebGLと同じく、シーンと呼ばれる3D空間上で作業します。Blenderでも、3つの要素が必要です。被写体(オブジェクト)、ランプ(光源)、カメラ、の3つです。また、常に今自分が見てるのはどっちの方向なのか、今どの軸を中心にして回転しているのか、などを常に意識する必要があります。左下にある赤青緑のx,y,z座標軸で、「今現在どちらがx軸方向なのか、y軸方向なのか、z軸方向なのか」を把握できます。

    このオブジェクトを編集、または新たに追加していって、モデルを完成させます。Blenderで1つの作品を作る流れとしては、
  • オブジェクトを作りこむ(モデリング)
  • 必要に応じてアニメーションさせる
  • 作りこんだオブジェクトにランプを当てる
  • その様子をカメラで撮影する
  • 出力(レンダリング)する
  • というのが基本的な流れになります。

     いよいよモデリングについて説明しながらステップ・バイ・ステップで手順を書いていきますので、実際に制作してみてください。もちろん、ここでの手順は一例に過ぎませんし、他のBlenderが持っている機能を使って制作する方法もあります。

    Blender で描かれた3DCGのファイルをエキスポートして、Three.js で利用することができます。
    Blenderを活用した3DCGの例:木の椅子
    ************** 続く ****************

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