3D-Grafiken und Animationen mit Blender
– Praxiseinstieg
Bernd Schmidt
3D-Grafiken und
Animationen mit
Blender
Praxiseinstieg
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Bei der Herstellung des Werkes haben wir uns zukunftsbewusst für umweltverträgliche und
wiederverwertbare Materialien entschieden.
Der Inhalt ist auf elementar chlorfreiem Papier gedruckt.
ISBN 978-3-95845-646-4
1. Auflage 2018
www.mitp.de
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Verwendung des Blender-Logos mit freundlicher Genehmigung der Blender Foundation
www.blender.org
Lektorat: Sabine Janatschek
Sprachkorrektorat: Petra Heubach-Erdmann
Covergestaltung: Christian Kalkert, www.kalkert.de
Bildnachweis Cover: fotolia.com/VERSUSstudio
Satz: Reemers Publishing Services GmbH, Krefeld
Vorwort 13
Kapitel 1 Installation 15
1.1 Was benötigt man? 15
1.2 Download 16
1.3 Entpacken 17
1.4 Verschieben 18
1.5 Starten 20
1.6 Legen Sie los! 21
Kapitel 2 Oberfläche 23
2.1 Die Standardoberfläche 23
3D View 25
Outliner 27
Info 27
Properties 28
Timeline 29
2.2 Andere Editoren 30
Node-Editor 30
File Browser 31
UV/Image-Editor 31
2.3 Benutzereinstellungen 32
Interface 32
Editing 33
Input 34
Add-ons 36
Themes 37
File 38
System 39
Speichern 41
2.4 Weitere Funktionen 41
Voreinstellungen 42
Fenstergröße 42
Neue Fenster erstellen 43
Fenster löschen 43
Multi-Monitor 44
Speichern 44
2.5 Workshop: Eigene Screens 45
2.6 Fragen und Übungen 46
Kapitel 3 Grundlagen 47
3.1 Navigation 47
3.2 Bauelemente 49
Object und Edit Mode 50
Punkte, Kanten und Flächen 50
3.3 Auswahl 51
Arbeit mit einzelnen Elementen 51
Mehrfachauswahl 52
Auswahlwerkzeuge 52
Sichtbarkeit 53
3.4 Ausgangspunkt 54
Primitives 54
Hinzufügen, duplizieren, löschen 55
Primitives anpassen bei Erstellung 56
3.5 Grundwerkzeuge 56
Greifen, skalieren und rotieren 56
Arbeit nur auf einer Achse 57
Maßangaben 57
3D Manipulator Widget 57
3.6 Global und Local 58
3.7 Fragen und Übungen 59
Kapitel 4 Modellierung 61
4.1 Box-Modeling 61
Anwendung 61
Loop Cut 62
Extrude 63
Subdivide 66
Bevel 67
Snapping 68
4.2 Workshop: Box-Modeling 70
Ein Tisch 71
Der Raum 74
4.3 Poly-by-Poly 76
Anwendung 76
Make Edge/Face 77
Knife 78
Spin 79
Empty 80
4.4 Workshop: Poly-by-Poly 80
Ein Stuhl 81
Eine Flasche 84
Ein Bartisch 87
4.5 Modifier 88
Was sind Modifier? 88
Anwendung 89
4.6 Workshop: Modifier 91
Der Raum 91
Barstuhl 92
4.7 Fragen und Übungen 96
Kapitel 5 Soft Surfaces 97
5.1 Proportionales Bearbeiten 97
Falloff 97
Begrenzung 99
Modus 99
5.2 Workshop: Falloffs 99
Blatt Papier 99
5.3 Sculpting 101
Funktionsweise 101
Werkzeugpalette 102
Original Sculpting-Methode 102
Dynamische Topologie 104
Mirror 106
Retopology 106
5.4 Workshop: Sculpting 107
Wachsmalstifte 107
5.5 Subdivision Surface 110
Modifier 111
Einfluss auf das Modell 112
5.6 Workshop: Subdivision Surface 113
Barstuhl 113
Kissen 116
5.7 Fragen und Übungen 120
Kapitel 6 Materialien 121
6.1 Eine Frage der Render-Engine 121
6.2 Was sind Materialien? 122
6.3 Eigenschaften 123
Diffuse Color 123
Glossy 124
Transparency 124
Subsurface Scattering 125
Refraction 126
Glass 127
Emission 128
Fresnel 128
6.4 Zuweisen von Nodes 130
Cycles starten 130
Aufbau des Node-Systems 132
Material Output 132
6.5 Workshop: Bartisch-Material 133
6.6 Muster 140
Bilder 140
Tiefenwirkung 143
6.7 UV-Map 147
Funktionsweise 147
Bedienelemente 149
Nachbearbeitung 150
Stretching 152
6.8 Texture Painting 153
6.9 Fragen und Übungen 157
Kapitel 7 Procedural Surfaces 159
Berechnend 159
Brick Texture 159
Checker Texture 160
Noise Texture 161
Voronoi Texture 162
Wave Texture 163
Gradient Texture 164
Magic Texture 165
Musgrave Texture 166
7.1 Verbinder 167
Koordinaten 167
Kombinationen 169
Farbspiele 169
Mehr 170
7.2 Organisation von Nodes 172
7.3 Workshop: Materialien Teil 1 174
Glas 174
Blatt Papier 178
Wachsmalstifte 179
7.4 Mehrere Materialien 184
7.5 Workshop: Materialien Teil 2 186
Barstuhl 186
Treppenstufen 191
7.6 Fragen und Übungen 195
Kapitel 8 Beleuchtung 197
8.1 Licht aus 197
Standardszene 197
Während des Modellierens 197
8.2 Standard-Lichter 198
Einstellungen 198
Point 200
Sun 201
Spot 202
Hemi 204
Area 205
8.3 Emission 206
8.4 Workshop: LED-Spot 207
8.5 HDRI 211
Besonderes Bildformat 211
Auflösung 212
Anwendung 212
8.6 Position der Lichter 215
Override Material 215
Drei-Lichter-Setup 216
Unsichtbar 218
8.7 Aufbau der Szene 219
Blender-Dateien 219
Dateien anderer Anwendungen 220
8.8 Workshop: Szene 221
Dach und Fenster 221
Geländer 227
Erker 229
Positionierung 232
Beleuchtung 233
8.9 Fragen und Übungen 237
Kapitel 9 Rendern 239
9.1 Engine 239
Funktionsweise 239
Blender Internal 239
Cycles 240
9.2 Workshop: Materialien 241
9.3 Rendereinstellungen 249
Render 249
Dimensions 249
Metadata 250
Output 251
Freestyle 251
Sampling 252
Light Paths 252
Denoising (Render Layers) 253
9.4 Kamera 253
Einstellungen 254
Aktive Kamera 258
Positionierung 259
9.5 Workshop: Rendern 261
9.6 Fragen und Übungen 265
Kapitel 10 Animation 267
10.1 Grundlagen 267
Keyframes 267
Ort, Zeit und … 267
10.2 Werkzeuge 268
Timeline 268
Graph Editor 270
Dope Sheet 275
10.3 Workshop: Animation 277
Vorbereitungen 277
10.4 Physik-Simulationen 284
Modellieren mit Physik 285
10.5 Workshop: Physik 286
Flüssigkeit 286
Zu- und Abfluss 288
Stoff 289
10.6 Fragen und Übungen 294
Kapitel 11 Entwicklung 295
11.1 Open Source 295
11.2 Anfänge 296
11.3 Open Movies 297
11.4 Die Zukunft 298
Kapitel 12 Blender 2.8 299
12.1 Keine Panik! 299
12.2 Eevee 300
12.3 OpenGL 301
12.4 Grease Pencil 301
12.5 Multi-Object Editing 302
Als ein Kind der 80er Jahre bin ich mit Kino und Filmen groß geworden. Die besondere Faszination galt dabei immer den Special Effects, die mit den Jahren immer atemberaubender wurden, auch dank (oder gerade wegen) der Entwicklung entsprechender Computerprogramme. Auch wenn dafür manchmal die Story in den Hintergrund geraten ist.
Mittlerweile sind die Effekte aus dem Kino ausgebrochen und man findet sie überall, auch unbemerkt. Der neue Luxuswagen, der über eine einsame Wüstenstraße zu eindrucksvoller Kulisse fährt, und der Joghurt, der sich selber rührt, in der Werbung sind zwei Beispiele dafür, wie 3D-Animationen eingesetzt werden.
Doch auch in Computerspielen wird diese Technik angewendet und der 3D-Druck ist die wohl neueste Spielwiese.
Architekten können Ihnen Ihr Haus zeigen, bevor der erste Stein gesetzt wurde. Mithilfe von Virtual-Reality-Brillen können Sie sich sogar schon darin umsehen.
Spannende Zeiten also – und Sie halten in Ihren Händen ein Buch, das Ihnen einen Blick hinter die Kulissen gewährt, denn mit Blender ist all dies möglich.
Wollen Sie auf diese Reise gehen? Ich stelle diese Frage, weil es passieren kann, dass Sie sich in Zukunft vorkommen wie in einer Zaubershow, bei der Sie all die Spiegel und Schnüre sehen können, die die Illusion ermöglichen. Aber Sie werden auch mit einem schärferen Blick Ihre Umwelt wahrnehmen, denn Sie werden es sich angewöhnen, Dinge ganz genau anzusehen (vor allen Dingen Materialien), für den Fall, dass Sie so etwas mal modellieren müssen.
Blender ist Open Source und das hat den schönen Nebeneffekt, dass Sie auf diese Reise gehen können, ohne vorher viel Geld ausgeben zu müssen. Die Grundlagen, die Sie in diesem Buch lernen, sind auch auf andere Programme anwendbar. Doch bewahren Sie sich vor dem Gedanken, dass teure Software auch Ihre Bilder automatisch besser aussehen lässt. Ein Satz, den ich zu Anfang meiner 3D-Leidenschaft oft gehört habe und der sich immer als wahr herausgestellt hat, ist: »Der Künstler macht das Bild.«
Ich weiß noch ganz genau, wie ein Schulfreund mich einmal gefragt hat, was ich denn einmal werden möchte. Meine Antwort lautete: Schriftsteller. Nun konnte ich mir dank Blender diesen Traum erfüllen: Ich habe ein Buch geschrieben. Es ist zwar kein Buch, das eine Geschichte erzählt, aber hoffentlich vielen Menschen ermöglicht, ihre Geschichte zu erzählen, sei es durch Bilder, Animationen oder Spiele. Lassen Sie uns anfangen, damit Blender auch Ihren Traum erfüllen kann.
Beginnen wir mit Ihrer Geschichte …
Antworten und Lösungen
Die Antworten und Lösungen zu den am Ende der Kapitel gestellten Fragen und Aufgaben finden Sie im Downloadbereich zum Buch auf: www.mitp.de/644
Zu Beginn müssen wir natürlich erst mal dafür sorgen, dass Blender auf unserem Rechner einsatzfähig ist. Für dieses Buch habe ich Blender 2.79 verwendet. Aber es ist recht wahrscheinlich, dass, wenn Sie dieses Buch in den Händen halten, es schon einen kleinen Buchstaben an der Versionsnummer gibt oder vielleicht sogar schon die 2.8 erschienen ist. Doch dies ist kein Problem, die grundlegenden Techniken werden sich nicht verändern, sie sind sogar auf andere 3D-Programme anwendbar und die ganzen Neuerungen der Version 2.8 habe ich für Sie schon einmal in einem Kapitel am Ende zusammengetragen.
Zunächst einmal die gute Nachricht: Blender ist recht genügsam in seinen Systemanforderungen und auch nicht jede neue Version benötigt einen neuen Rechner. Dennoch gibt es immer eine Minimum-Liste, eine Liste mit empfohlener Hardware (Recommended – ab hier macht es Spaß) und eine Optimal-Liste, die gilt, wenn Sie Blender im produktiven Einsatz haben, oder mit anderen Worten: wenn Sie Geld mit Blender verdienen möchten.
Minimum:
2 GHz Dual-Core CPU mit SSE2 (32-bit)
2 GB RAM
Monitor mit 1280x768 und 24-Bit-Farben
Maus oder ein Trackpad
Grafikkarte mit 512 MB und OpenGL 2.1
Empfohlen:
Quad-Core CPU (64 Bit)
8 GB RAM
Monitor mit 1920x1080 (Full-HD) und 24-Bit-Farben
3-Tasten-Maus
Grafikkarte mit 2 GB und OpenGL 3.2
Optimal:
Achtkern CPU (64 Bit)
16 GB RAM
2 Monitore mit 1920x1080 (Full-HD) und 24-Bit-Farben
3-Tasten-Maus und Grafiktablett
2 Grafikkarten mit 4 GB und OpenGL 3.2
Natürlich geht auch jeder Mix dazwischen. Das Betriebssystem spielt übrigens so gut wie keine Rolle, es werden Windows, macOS und Linux unterstützt und auf allen Plattformen sieht Blender gleich aus und hat die gleichen Funktionen. Eine schlechte Nachricht gibt es für Windows-XP-Nutzer: Blender 2.76 ist die letzte Version, die noch XP unterstützt. Dies sind die offiziell unterstützten Betriebssysteme. Doch da Blender Open Source ist, gibt es auch viele Umsetzungen für andere Systeme, selbst für aufgerüstete Amigas lässt sich eine Version finden.
Doch nun geht es los: Die Webseite von Blender finden Sie unter https://www.blender.org, direkt zum Download geht es unter https://www.blender.org/download.
Abbildung 1.1: Die Download-Seite von Blender
Hier finden Sie direkt oben den Button Download Blender und darunter die Version, die die Blender-Webseite für Sie aufgrund des verwendeten Betriebssystems am geeignetsten hält.
Darunter finden Sie noch den Vorschlag, doch einen »Release Candidate« herunterzuladen. Das sind Versionen, die gerade getestet werden und noch Fehler enthalten können. Darum ist jeder eingeladen, diese Version zu testen und noch weitere Fehler zu melden, die auftreten können.
a, b, c …
Was hat es mit den Buchstaben hinter der Versionsnummer auf sich? Diese bedeuten, dass diese Version keine neuen Funktionen erhalten hat, dass aber Fehler beseitigt worden sind.
Auch wenn Sie auf einem Windows-System zu Hause sind und der Vorschlag, den 64 bit Installer zu nehmen, vernünftig klingt, wählen Sie bitte: macOS, Linux, and other versions.
Abbildung 1.2: Für alle Betriebssysteme
Wählen Sie die für Ihr Betriebssystem passende .zip-Datei aus und laden Sie sie auf Ihren Rechner herunter. Merken Sie sich den Pfad. Bei macOS und Linux steht zwar nicht .zip dabei, aber bei den Downloads handelt es sich auch um gepackte Archive.
Der Grund, warum wir die .zip-Datei wählen, ist der, dass Blender eigentlich keinen Installer benötigt, sondern er startet von jedem Ort und braucht nur seine Dateien zusammen in einem Verzeichnis. Das macht es dann einfacher, mehrere Blender-Versionen nebeneinander auf dem Rechner zu haben und auch das Löschen ist ganz einfach.
Ein Wort zu Linux
Blender ist in allen großen Distributionen in den Paketquellen enthalten und kann von dort aus auf dem üblichen Weg installiert werden. Doch wenn Sie vorhaben, richtig in Blender einzusteigen, dann werden Sie mit den dort vorhandenen Versionsständen auf Dauer nicht glücklich. Darum gewöhnen Sie es sich gleich zu Anfang an, Blender auf die hier beschriebene Art zu installieren.
Öffnen Sie das Verzeichnis, in das Sie soeben Blender heruntergeladen haben, und klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Datei.
Windows-Benutzer wählen nun Alle extrahieren... und bestätigen die nächste Abfrage mit Extrahieren.
Apple-Benutzer klicken einfach doppelt auf die Datei.
Und Linux-Anwender benutzen auch den Rechtsklick, und abhängig vom verwendeten Desktop gibt es hier die Möglichkeit, Hier entpacken auszuwählen, oder Sie benutzen den Archivmanager und wählen dort Entpacken.
Abbildung 1.3: Der Archivmanager unter Linux
Schauen Sie einmal in den Ordner hinein, sehen Sie viele andere Dateien und nur noch einen weiteren Ordner, der genau so heißt wie der übergeordnete, der dann viele Dateien enthält?
Abbildung 1.4: Spaß mit Windows ...
Wie auch immer, Sie benötigen den Ordner mit den vielen Dateien. Kopieren Sie diesen an einen geeigneten Ort.
Unter Windows z.B. in den Programme-Ordner (C:\Programme). Legen Sie einen Link auf die Datei blender.exe an und verschieben Sie diesen auf den Desktop, um das Programm schneller starten zu können.
Abbildung 1.5: Der Blender-Ordner unter Windows
MacOS-Benutzer wählen im Finder Gehe zu|Programme und kopieren den Ordner hierhin. Das Programm lässt sich dann über die Spotlight-Suche ausführen und ins Dock verschieben.
Abbildung 1.6: Der Finder unter macOS
Unter Linux gibt es die wenigsten Probleme, wenn der Ordner ins Home-Verzeichnis des Benutzers kopiert wird. Gestartet wird das Programm über die Datei blender. Natürlich können Sie sich auch hier einen Link anlegen oder mit einem geeigneten Programm (wie »menulibre«) einen Menü-Eintrag erzeugen.
Starten Sie nun Blender über den angelegten Link oder durch einen Klick auf die Programmdatei.
Abbildung 1.7: Der Startbildschirm der Version 2.79
Alternative Installation
Natürlich spricht auch nichts dagegen, tatsächlich den Installer auf Windows-Systemen zu verwenden oder die Paketverwaltung unter Linux, wenn Ihnen das mehr liegt.
Als Letztes bietet sich auch noch die Möglichkeit, Blender über Steam zu installieren, dann brauchen Sie sich auch nicht um Updates zu kümmern, da diese automatisch verteilt werden.
Nun können Sie sich an die Arbeit machen. In den folgenden Kapiteln zeige ich Ihnen Stück für Stück, wie Sie eine Szene entwerfen.
Die Schritte dafür sind immer die gleichen:
• Sie erstellen ein oder mehrere Modelle.
• Diese versehen Sie mit Materialien, Sie färben sie ein.
• Danach bauen Sie die Szene und kümmern sich um die richtige Beleuchtung.
• Wenn Sie eine Animation erstellen wollen, ist es nun an der Zeit, sich um die Bewegungsabläufe zu kümmern.
• Zum Schluss: Rendern Sie Ihr Bild oder Ihre Animation.
Hört sich gar nicht so schwer an, oder? Und keine Sorge, Blender ist längst nicht mehr so kompliziert in der Bedienung, wie es einmal war, denn hier hat sich einiges getan, seitdem mit Blender 2.5/2.6 eine neue Oberfläche eingeführt wurde.
Abbildung 1.8: Blender 2.49a (erschienen 2009)
Da es sich besser lernt, wenn man ein Ziel vor Augen hat, werde ich Ihnen die Bedienung an einem durchgängigen Beispiel zeigen. Die Szene, die wir gemeinsam gestalten, zeigt einen modern eingerichteten Raum mit großen Fensterflächen und jeder Menge Möglichkeiten, das Gelernte anzuwenden.
Im Buch gibt es immer wieder Workshop-Abschnitte, in denen wir die Szene weiter voranbringen und auch Dinge wiederholen, hier dürfen Sie gerne mitarbeiten. Wie Sie mitarbeiten, bleibt dabei Ihnen überlassen: Der Text ist so gestaltet, dass Sie die Workshops überspringen können, um sie dann später am Ende des Kapitels oder Buches zu bearbeiten, für den Fall, dass Sie das Buch gemütlich auf der Couch lesen wollen und nicht in der Nähe Ihres Rechners.
Doch nun blättern Sie um, die Grundlagen und die aktuelle Oberfläche von Blender warten auf Sie.