Технология трехмерного моделирования в Blender 3d

ТЕХНОЛОГИЯ ТРЕХМЕРНОГО 

МОДЕЛИРОВАНИЯ В BLENDER 3D

Учебное пособие

Москва

Издательство «ФЛИНТА»

2018

УДК 004.9
ББК  32.97

Т38

Т38

Технология трехмерного моделирования в Blender 3d [Электронный 
ресурс] : учебное пособие / А.А. Кузьменко, А.Д. Гладченков, 
Л.Б. Филиппова, Е.В. Рак, Е.А. Леонов, М.В. Терехов, А.С. Сазонова. 
— М. : ФЛИНТА, 2018. — 79 с. 

ISBN 978-5-9765-4015-6 

Рассмотрены основные критерии и способы трехмерного 

моделирования в программе blender 3d. Описаны основные типы 
трехмерного моделирования в дизайне. 

Учебное пособие предназначено для студентов очной формы 

обучения по направлению подготовки 09.03.02 «Информационные 
системы и технологии», профиль «Информационные системы и 
технологии в дизайне», а также может быть полезно для дизайнеров и 
специалистов в области трехмерного моделирования.

УДК 004.9
ББК  32.97

ISBN 978-5-9765-4015-6
© Коллектив авторов, 2018
© Издательство «ФЛИНТА», 2018

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ ................................................................................................... 4
ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................ 5

1.
ВВЕДЕНИЕ В 3D МОДЕЛИРОВАНИЕ....................................................... 5

1.1 Этапы создания готовой 3d модели........................................................ 6

1.2 Базовые понятия в 3d графике................................................................. 7

1.3 Обзор и сравнение программных продуктов трехмерного 
моделирования.................................................................................................. 7

2.
ИНТЕРФЕЙС BLENDER 3D....................................................................... 10

3.
ОСНОВЫ ТРЕХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ................................... 16

Режимы моделирования................................................................................. 16

Строение полисетки ....................................................................................... 19

Примитивы ...................................................................................................... 20

4.
ПОЭТАПНОЕ ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ............................... 23

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 60
ГЛОССАРИЙ . ...................................................................................................... 65 

СПИСОК 
ИСПОЛЬЗОВАННОЙ 
И 
РЕКОМЕНДУЕМОЙ 

ЛИТЕРАТУРЫ .................................................................................................... 78

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебное пособие «Технология трехмерного моделирования в Blender

3d» разработано с учетом требований Федерального государственного 
образовательного 
стандарта 
по 
направлениям 
подготовки 
09.03.02 

«Информационные системы и технологии» и предназначено для изучения 
дисциплины «Технология 3d дизайна». 

Основная цель учебного пособия – организация самостоятельной работы 

студентов для закрепления лекционного материала, выполнения лабораторных, 
сдачи экзамена. Оно позволяет получить целостное представление о правилах 
и особенностях трехмерного моделирования в blender 3d.

Учебное пособие состоит из трех глав, в которых рассматриваются 

основные типы трехмерного моделирования, интерфейс blender 3d, «горячие» 
клавиши в blender
3d, подробно рассмотрен процесс трехмерного 

полигонального моделирования. В конце каждой главы приводятся 
контрольные вопросы. В конце учебного пособия приводится глоссарий.

Структура учебного пособия построена таким образом, чтобы студент 

мог найти в нем все необходимое для закрепления материала лекционных 
занятий, 
выполнения 
лабораторных 
и 
расчетно-графических 
работ. 

Контрольные вопросы предназначены для самостоятельной проверки знаний 
студентов по темам лекций. Полнота и правильность ответа на контрольные 
вопросы показывает, насколько тщательно студент освоил технологию 
трехмерного моделирования. В глоссарии приведены основные понятия, 
связанные с трехмерным моделированием в blender 3d.

ВВЕДЕНИЕ

Моделирование – одна из форм передачи знаний об окружающем мире 

последующим поколениям.

На сегодняшний день практически не существует отрасли в которой 

отсутствует моделирование – один из важных элементов познания. Огромное 
число процессов и объектов столь сложны и многогранны что способом их 
полноценного восприятия может выступать лишь процесс построение 
упрощенной но в то же время достаточно реалистичной модели. Другими 
словами модель - это упрощенное представление о реальном объекте, 
процессе или явлении.

В 
современном
мире, 
в 
связи 
с 
интенсивным 
развитием 

информационных технологий, с каждым годом все большую популярность 
приобретает трехмерное моделирование. На сегодняшний день оно 
используется в самых разнообразных отраслях человеческой деятельности:

Архитектура
Ландшафтный дизайн
ГИС технологии
Медицина
Промышленность
Образование
Компьютерные игры
Кинематографические и мультипликационные эффекты
Среди наиболее популярных программных продуктов для трехмерного 

моделирования объектов окружающей среды можно выделить:

3D Studio MAX. 
Blender
ZBrush
Xfrog
SpeedTree
Все 
перечисленные 
программные 
продукты 
обладают 
хорошо 

развитым, хотя и достаточно сложным интерфейсом развитым интерфейсом. 
В большинстве случаев освоение программ самостоятельно проблематично 
для 
неподготовленных 
пользователей, 
однако 
базовый 
функционал 

проработан настолько детально, что его восприятие возможно на 
интуитивном уровне. 

1. ВВЕДЕНИЕ В 3D МОДЕЛИРОВАНИЕ

Компьютерное 
моделирование 
объектов 
окружающего 
мира 

необходимо практически во всех областях человеческой деятельности. 
Трудно 
представить 
процесс 
создание 
промышленных 
изделий, 

моделирования строительства, архитектурного дизайна, кинематографии, 
компьютерных игр без 3d моделирования 

Этапы создания готовой 3d модели

При создании любого трехмерного изображения существует 4 

основных этапа: 

1. Моделирование.
2. Текстурирование.
3. Освещение.
4. Визуализация.

Рассмотрим более подробно каждый из этапов работы.
Моделирование – создание сцены и объектов размещенных на ней. 

Процесс 
моделирования 
достаточно 
трудоемок, 
для 
создания 

высококачественной модели необходимо уметь выделять простые элементы 
из объектов сложной формы. Точно представлять каков должен быть 
итоговый результат.  

В программных продуктах по 3d
графике (3ds Max, Blender) 

существует несколько типов трехмерного моделирования: 

•
Моделирование на основе примитивов. 

•
Моделирование на основе булевых операций. 

•
Моделирование основанное на создании произвольных 

поверхностей. 
В 
данном 
типе 
моделирования 
выделяют 

полигональное моделирование, сплайн моделирование, B-сплайн 
моделирование, моделирование по сплайновой сетке.
•
Скульптинг моделирование

Текстурирование — наложение материалов на поверхность созданных 

объектов, применение свойств для придания реалистичности моделям. 

В процессе текстурирования изготовленные модели
приобретают 

реалистичный вид. Среди важных аспектов текстурирования следует 
выделить:

Цвет — одно из свойств материала. Цвет может быть основным, 

обтекающим, зеркальным. 

Карты текстур — растровые изображения реальных объектов. 
Процедурные карты — изображения, генерируемые программным 

путем 

Освещение — распределение по сцене источников света для предания 

реалистичности 
созданных 
объектов. 
Эффект 
освещения
должен 

подчеркивать свойства сцены, не быть навязчивым, определять основное 
настроение модели.

Визуализация. Заключительный этап работы. На этапе визуализации 

происходит процесс рендинга – преобразование математической модели в 
форму визуального восприятия. При необходимости перед заключительным 
этапом можно создать анимацию 3d объекта.

Базовые понятия в 3d графике

Alpha - коэффициент прозрачности. В описание цвета (RGB) может 

входить альфа-канал, отвечающий за прозрачность (ARGB).

Ambient 
световой 
источник 
с 
одинаковым 
распределением 

интенсивности света. Все объекты сцены равносильно освещены.

Anti-aliasing – механизм преобразования пикселов для получения 

более четких границ объекта. Используется для плавного перехода от цвета 
линии к цвету фона.

Atmospheric Effect – атмосферные эффекты (туман, снег, дождь). 
Back buffer - Вторичный буфер, помогает при расчете объектов 

трехмерной сцены, а так же используется для плавной смены кадров при 
анимации.

Bump Texture Mapping используется в качестве карты рельефа, 

который проявляется при визуализации.

Directional - световой источник, одинаково освещающий все объекты 

сцены в определенном направлении Часто используется для создания 
Солнца.

Environment Map-Bump Mapping – технология в которой кроме 

базовой текстуры объекта, применяется еще две текстуры: 

1. Текстура,  - отрендеренный вариант 3d сцены.
2. Текстура — карта рельефа (bump map).

Fogging – затуманивание
Spot – точечный световой источник
Vertex - точка соединения линий в трехмерном пространстве
Shader 
(Шейдер) 
программа 
для 
визуального 
определения 

поверхности объекта. 

Vertex Shader (Вершинный Шейдер) - программы, позволяющие 

выполнять алгоритмы по изменению параметров вершин и освещения.

Вершинные шейдеры применяются в следующих случаях: 

•
Скининг (skinning) - скелетная анимации персонажей

•
Деформация объектов(динамичные реалистичные волны).

•
Анимация объектов (анимация травы, деревьев).

•
Имитация ткани (Cloth Simulation)

Procedural Textures (Процедурные Текстуры) –
текстуры не 

занимают видеопамять, описываются при помощи математических формул. 

Displacement Mapping – технология позволяющая детализировать 

созданный объект

Обзор и сравнение программных продуктов трехмерного 

моделирования

Для трехмерного моделирования используют множество программ 

которые можно разделить на четыре группы:

1. Программы скульптинг-моделирования для скульптинга (ZBrush,
Autodesk Mudbox и др.).
2. Игровые движки (Unity 5, CryEngine 3 и др.).
3. Узкоспециализированные 
программные 
продукты,

специализирующиеся на конкретных задачах (анимация жидкостей
– RealFlow, создание текстур – Mari и др.).
4. Универсальные 3D редакторы (Cinema 4D, 3Ds Max, Maya,
Houidini и т.д.).

Особенностью
универсальных 
3Dредакторов,
является 
наличие 

необходимого функционала моделирования, анимации и визуализации. 

На выбор программного обеспечения для выполнения работ в области 

трехмерного моделирования влияет много факторов: личные предпочтения 
дизайнеров, поставленные цели и задачи, скорость работы и т.д. Однако 
особое внимание при выборе приложения стоит обратить на функционал 
программы, 
простоту 
использования, 
интуитивность 
интерфейса, 

доступность цены.

Зачастую для получения желаемого результата необходимо совмещать 

использование нескольких программных продуктов. Поэтому необходимо 
иметь 
представление 
об 
основных 
характеристиках 
наиболее 

распространенных программ (с краткой характеристикой программных 
продуктов можно ознакомиться в таб.1). 

Autodesk 3Ds Max – одно из первых программных средств для работы 

с 3d моделями. На сегодняшний день очень популярен среди начинающих и 
продвинутых дизайнеров, лидирует в сфере дизайна и архитектурной 
визуализации. 

Основные возможности:

•
Полигональное, NURBS и сплайн моделирование;

•
Хорошо проработанная система частиц;

•
Shader FX,

•
Рендинг Iray и mental ray.

•
Анимация толпы,

•
Импорт из Revit и SketchUp,

•
Интеграция композитинга.

Достоинства программы: функционал, большое число обучающих 
материалов и плагинов.
Недостатки программы: Сложный для восприятия интерфейс, труден 
для изучения.
AutodeskMaya – программный продукт широко используется вкино и 

телевидении. Максимальную  популярность Maya имеет у крупных студий, 
масштабных проектов. Программный продукт прекрасно подходит для 
создания анимации. 

•
Полигональное и NURBS моделирование;

•
Прекрасный функционал для анимации персонажей;

•
Хорошо проработанная система частиц;

•
Maya Fur (создание меха, волос, травы);

•
Maya Fluid Effects (моделирование жидкостей, атмосферы);

•
Хорошо проработан функционал для работы с динамикой

твердых и мягких тел, создание спецэффектов;
•
UV-текстуры

•
Многопроцессорный рендеринг.

Достоинства программы: широкий функционал
Недостатки программы: сложность в обучение, высокие системные 
требования, высокая стоимость.
Cinema 4D - один из ведущих 3D пакетов на сегодняшний день. 

Наибольшую популярность Cinema 4D имеет у крупных телестудий, в 
кинематографии.  Широкий круг возможностей от простого моделирования 
до «лепки». Одной из особенностей данного продукта является интуитивный 
интерфейс, более простой, чем у 3Ds Max и Maya.  
Основные возможности:

•
Полигональное и NURBS-моделирование;

•
BodyPaint 3D;

•
генерация и анимация объектов;

•
Хорошо проработан функционал для работы с динамикой

твердых и мягких тел, создание спецэффектов;
•
система частиц Thinking Particles;

Достоинства программы: легкость в обучении (во много заслуга 

интуитивного интерфейса), большое число обучающего материала.

Недостатки программы: Основным недостатком является плохо 

отлаженная система перехода между версиями программного продукта.

Blender единственный бесплатный программный продукт не 

уступающий по функционалу платным приложениям. В программе 
прекрасно развиты эффекты анимации, возможность создания игр, 
скульптинг. 

Основные возможности: 

•
Полигональное, сплайн-, NURBS- моделирование;

•
Скульптинг;

•
Хорошо развитая система частиц;

•
Динамика твердых и мягких тел: жидкость, шерсть/волосы

и т.д.;
•
Скелетная анимация;

•
функции создания игр (Game Blender).

Основные возможности: 

Достоинства 
программы: 
открытый 
код, 
кроссплатформенность, 

небольшой размер (около 50 мегабайт), широкий функционал, возможность 
создания игр.

Недостатки программы: отсутствие документации.
Ниже приведена сводная таблица сравнительных характеристик 

наиболее популярных программных продуктов.

2. ИНТЕРФЕЙС BLENDER 3D

Blender - свободный пакет для работы с трёхмерной графикой. 

Включает средства для моделирования объектов, текстурирования, риггинга 
и анимации, а также визуализации, композитинга и даже видеомонтажа. 
Помимо этого, Blender может использоваться и для создания интерактивных 
приложений, в том числе онлайновых.

Blender 
кроссплатформенная 
программа, 
одинаково 
хорошо 

работающая как в Windows, так и в Linux и macOS.

Интерфейс Blender состоит из нескольких окон. Количество окон и их 

типы не заданы жёстко; пользователь может настроить интерфейс по своему 
усмотрению - вручную или выбрав один из готовых вариантов расположения 
окон из меню Screen Layout в верхней части экрана.

Рассмотрим основные окна и элементы программы
На рисунке 1 показано, как выглядит экран при первом открытии 

Blender:

Рис. 1 Вид программы при первом открытии

Экран Blender расчитан для дисплеев с соотношением сторон 8x5. В 

каждой из операционных систем (Linux, Mac OS и Windows) программа 
выглядит (и работает) одинаково. 

Экран блендера разделен на прямоугольные области - "окна". В 

отличие от обычных оконных систем, окна blender никогда не пересекаются. 
На экране Blender по умолчанию расположено пять окон (рисунок 1).

1.
Окно 3D-просмотра: показывает трехмерную "сцену", 

содержащую модель (на рис. 1 куб); 

2.
Окно 
структуры: 
структура 
сцены, 
представленная 

символическим образом;

3.
Окно свойств: область для большинства кнопок, числовых 

полей и переключателей, которые дают контроль над объектами 
сцены (их свойствами); 

4.
Информационное окно: содержит основное выпадающее 

меню и место для сообщений программы;

5.
Временная шкала: используется для анимации;

Чтобы удалить ненужные, в данный момент, окна необходимо навести 

курсор мыши на их границу, щелкнуть по ней правой кнопкой мыши, чтобы 
открыть меню «Свойства области», в котором выбираем «Объединить 
область». Blender покажет стрелкой какое окно к какому присоединяется 
(рис. 2) Изменение размеров окон происходит путем перетаскивания границы 
при помощи курсора мыши.

Рис. 2 Объединение окон

Для разбиения окна используется команда«Свойства области», > «Разделить 
область» (Area OptionsSplit Area). Также разделить окна можно с помощью 
одного из его маркеров, размещенных в левом верхнем и правом нижнем 
углу каждого окна. Они выглядят как “ребристый” треугольник (рис. 3):