Создание трехмерной анимационной сцены, моделирующей выстрел в мишень

Зайдем в меню Mesh и во вкладке Normals выберем Flip.Следующим этапом с помощью UV развертки разрежем куб на отдельные плоскости и применим к каждой стене, потолку и полу свой материал, своё изображение. Но перед этим, так как мы масштабировали куб по осям, все изменения необходимо запомнить, для этого выбрав куб нажимаем Ctrl+A – AllTransforms. Для отделения, например, потолка необходимо в режиме редактирования выбрать полигон и с помощью правой клавиши мыши вызвать меню и выбрать Separate – Selection. Далее выбрав полигоны в режиме редактирования нажимаем правую клавишу мыши и выбираем пункт UVUnwrapFaces – SmartUVProject. Рисунок 19 – Развертка кубаДля текстурирования поверхностей нашего помещения, в сети интернет найдем подходящие текстуры – кирпича, дерева, линолеума или других материалов. И в панели наложения материалов выбираем в BaseColor – ImageTexture и далее указываем путь к текстуре. Готовый результат текстурирования помещения показан на следующем рисунке.Рисунок 20 –Текстурирование помещения тираКоличество мишеней можно увеличить, для большей натуральности сцены.Рисунок 21 – Финальная сцена тираЭтап создания основным элементов сцены завершён и можно переходить к созданию камеры, постановке света и отработке остальных необходимых элементов.3.2. Создание физики объектов и анимация3.2.1. Настройка физики объектов и анимация полёта пулиДля анимации полёта пули, попадающей в мишень, необходимо создать несколько анимационных ключей для самой пули – начало и конец пути, и дополнительно настроить параметры физики для пули, мишени, потому как пуля будет сталкиваться с мишенью, и пола со стенами, поскольку далее пуля будет сталкиваться со стеной, и падать на пол.Для начала выберем стены и пол и в панели справа в разделе PhysicProperties – Rigidbody и выбираем тип Passive. В меню свойств Settings убираем галочку Dynamic. В разделе Collisions в пункте Shape необходимо указать Mesh, чтобы взаимодействие с другими объектами ограничивалось габаритами геометрии объекта.Рисунок 22 – Стены с настройками физики RigidBodyТак как саму мишень мы можем оставить неподвижной, то в настройках её Rigidbody выбираем Passive.А ту часть, которая будет отлетать при попадании пули будет двигаться, то для основной части мишени также применяем Rigidbody – без галочки Dynamic, а подвижную часть с галочкой. В разделе Collisions в пункте Shape необходимо указать Mesh.Рисунок 23 – Параметры физики подвижной части мишениНа данном этапе параметры физики объектов больше не трогаем и создаём анимационные ключи движения пули.Первым делом необходимо выделить пулю, расположив её внутри ствола пистолета, и установить в нулевом кадре исходное начальное положение. Для этого внизу указываем нулевой кадр и нажимаем клавишу I (создать ключ) и в меню щелкаем на Location.Рисунок 24 – Нулевой кадр движения пулиДалее создаём ещё один аналогичный ключ на 80 кадре на подлёте к мишени.Ограничим всю длительность анимации ориентировочно 100 кадрами, данное число можно будет в последствии уменьшить и ключи сместить если движение будет слишком медленное и т.д.Рисунок 25 – Последний анимационный кадр движения пулиПомимо этого, для пули необходимо указать продолжительность движения пули за счёт анимации и дальнейшее движение за счёт физики (инерции). Далее необходимо у самой пули определить параметры физики и привязать из к анимационным ключам. Самой пуле присваиваем Rigidbody с параметром Active и галочкой Dynamic, и Shape – Mesh. Далее на первом кадре включаем галочку Animated и щёлкаем рядом на значок обозначающий создание ключа, далее переходим на крайний кадр анимации и выключаем галочку анимации и опять создаём ключ. Таким образом, мы обозначили, пуля движется с первого по крайний кадр за счёт анимации, а дальше под действием физики.Рисунок 26 – Параметры физики пули с включенным ключом анимацииДалее, чтобы результат симуляции физики и анимации при каждом проигрывании был одним и тем же, необходимо сделать Bake (запечка) физики. Заходим в меню настроек сцены и выбираем Rigidbodyworld, далее вкладку Cache – Bake.Далее создадим некоторое отклонение пистолета от горизонтального положения после вылета пули – проведём симуляцию выстрела. Но сначала выделим все части пистолета и объединим их в группу с помощью команды Ctrl+G, чтобы при изменении положения пистолета какая-то часть не осталась на месте, а он двигался весь.На кадре, где пуля уже покинула ствол, создадим исходный ключ положения пистолета с помощью клавиши I и выберем Position&Rotation (позиция и поворот), далее немного сместим кадры и повернём пистолет по оси Y и зафиксируем с помощью анимационного ключа, затем снова сдвинемся на несколько кадров вперёд и снова опустим пистолет в горизонтальное положение и создадим снова ключевой кадр (см. рис. 27).Рисунок 27 – Анимация движения пистолета во время выстрелаТакже можно сделать анимацию перемещения подвижной части ствольной коробки во время выстрела. Для этого можно также объединить необходимые части с помощью родительской связи, при которой при перемещении родительского объекта, перемещаются все созависимые объекты. Для это выбираем заклёпку, прицельные пушки, а последним подвижную ствольную коробку и нажимаем правую клавишу мыши, выбираем – Parent – Object. Далее создаём для неё свои анимационные ключи ориентируясь на ключи для всего пистолета, но для удобства перемещения ствольной коробки с её частями относительно пистолета выставляем ориентацию осей по локальным координатам – Local.Рисунок 28 – Анимация движения ствольной коробки во время выстрелаКогда анимация готова, можно приступить к созданию камеры и выставлению света в сцене.3.2.2.Создание камеры, света и финальный рендерСоздать камеру можно также, как и обычные примитивы и другие предметы – с помощью команды Shift+A. Чтобы камера заняла тот же вид, что и вид из вьюпорта необходимо нажать следующее сочетание клавиш Alt+Ctrl+0.Рисунок 29–Установка камеры Свет также создаётся через Shift+A. Тип источника света можно выбрать на свой вкус, это может быть Солнце, точечный, направленный пучок и область.Силу света и количество источников можно выставлять на своё усмотрение.Рисунок 30 – Распределение источников свет Когда камера и свет готовы, можно переходить к настройке параметров обработки конечного видео, показанные на следующем рисунке. Не забываем установить галочку в MotionBlur, чтобы немного смазать движущиеся объекты.Рисунок 31 – Настройки обработки и параметры вывода видеоПосле того как все параметры указаны, нажимаем на RenderAnimation. Далее необходимо подождать пока все кадры обработаются.Таким образом, анимация готова, видео файл можно найти по указанному в настройках пути.ЗаключениеПри выполнении данной научно-исследовательской работыс помощью программы по 3D моделированию Blender была создана сцена для анимации выстрела из пистолета и полёта пули в мишень.В ходе работы были использованы разнообразные способы 3D моделирования для создания сложных и простых объектов, была проведена работа по присвоению им материалов и текстурированию, для придания им большей реалистичности и с схожести с объектами окружающего мира. По окончании научно-исследовательской работы была создана анимация движения пули и пистолета с использованием анимационных ключей и симуляции физики реального мира. Результат работы выражен в виде готового анимационного ролика.Проведенное исследование может служить наглядным пособием по работе с программным обеспечением по трехмерному моделированию, а также способам реализации наглядности демонстрации тех или иных процессов или физических явлений.Список использованных источниковВикипедия – Свободная энциклопедия [Электронный ресурс] - https://ru.wikipedia.org/wiki/index.html.Куров А. В. Лекции по компьютерной графике - МГТУ им. Баумана, 2020 г.Официальная документация Blender [Электронный ресурс]. – https://docs.blender.org/manual/en/latest/index.htmlПрахов А.А. Самоучитель Blender 2.7. – СПб.: БХВ-Петербург, 2016. – 400с.Учебник-самоучитель по графическому редактору Blender 3D. Моделирование и дизайн. Серова М. Солон-Пресс, 2020 г.