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Blender で，クロス・シミュレーション（Cloth Simulation）を行う（Blender 2.9 系列で説明）

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Blender での，クロス・シミュレーション（Cloth Simulation）の手順をスクリーンショット等で説明する． Blenderは，３次元コンピュータグラフィックス・アニメーションソフトウエア． 立体の編集，レンダリング、ライト（ランプ）やカメラ等を設定しての３次元コンピュータグラフィックス・アニメーション作成機能がある．

【目次】

  1. 前準備
  2. Blender の基本操作（短縮版）（Blender 2.9系列で説明）
  3. メッシュを学ぶ
  4. クロス・シミュレーション（Cloth Simulation）を学ぶ
  5. スムースシェード (smooth shade)を学ぶ
  6. 全体まとめ

【サイト内の関連ページ】

謝辞：Blenderソフトウエアの作者に感謝します

参考 Web ページ

前準備

Blender のインストール

前準備として，Blender のインストールが終わっていること．

Blender の基本操作（短縮版）（Blender 2.9系列で説明）

【サイト内の関連ページ】: Blender の画面構成と基本操作（Blender 2.9 系列で説明）

オブジェクトの選択

オブジェクト等の移動、回転、拡大縮小

「R」キーを1回だけ押すと，視点を基準として回転

「R」キーを2回押すと，3軸の回転

立体の新規作成

3Dビューポートの視野の操作

3Dビューポートで「作業視野」と「カメラ視野」との切り替え

※ メニューの「ビュー (View)」の「視点」の「カメラ (Camera)」でも切り替わる

カメラを「カメラ視野」に固定する（解除する）

元に戻す（アンドウ），やり直す（リドウ）

元に戻す，やり直すは，メニューでできる．

ショートカット

メッシュを学ぶ

ここでの Blender の設定

このページでは，ここに書いた設定を終えた状態で，スクリーンショットを載せている． （ここに書いた設定を行わなくても，細かな画面表示が変わるだけで問題ない）．

メッシュを作り変形する

面の細分化により，多数の細かなポリゴンで構成されたメッシュを作る． その後，頂点，辺，面の移動により，メッシュを変形する．

  1. 平面を追加する

    立体の追加（新規作成）は，メニューでできる．[SHIFT] a キーでもできる．

  2. 平面を選択する

    選択は，マウスの左クリック．左クリックで選択できないときは，ツールバーの選択ツールを選んだあとで，左クリック．

  3. 平面を拡大縮小する．拡大縮小（スケール）ツールを利用する．

    拡大縮小ツールへの切り替えは，s キーでもできる．

  4. 平面を移動する．上に（z 軸の向き)移動する．移動ツールを利用する．

    移動ツールへの切り替えは，g キーでもできる．

  5. 次の手順で，面の細分化 を行い， メッシュを作る
    1. まず，編集モードにモード切り替えを行う．

      モード切り替えは，メニューでできる．Tab キーでもできる．

    2. 選択対象の切り替えで，面を選ぶように切り替える

      選択対象の切り替え（編集モードでの選択で，頂点を選ぶのか，辺を選ぶのか，面を選ぶのかの切り替え）は，メニューでできる．

    3. 面の細分化を行う．

      面の細分化は，編集モードで，細分化したい面を選択のうえ，右クリックメニュー（コンテキストメニュー）でできる．

      3D ビューポートの左下に「細分化」と表示されるので展開

      分割数を設定する

      ここでは，練習のために，10 あるいは 15 に設定する

      細分化されるので確認する

  6. 頂点あるいは辺あるいは面を選択し移動してみる．変形するので確認する．

    選択対象の切り替え（編集モードでの選択で，頂点を選ぶのか，辺を選ぶのか，面を選ぶのかの切り替え）は，メニューでできる．

    移動は，移動ツールを利用する．移動ツールへの切り替えは，g キーでもできる．

  7. 練習のため，頂点あるいは辺あるいは面を2つ以上選択し移動してみる．

    追加選択は，追加したいオブジェクトを，[SHIFT] 左クリック

プロポーショナル編集

メッシュに対してプロポーショナル編集を行い，広範囲のなめらかな変形が簡単にできることを確認する

  1. プロポーショナル編集するモードに切り替える

    プロポーショナル編集するモードへの切り替えは， 編集モードで，メッシュを選択のうえ，メニューでできる．o キーでもできる． 元に戻す（プロポーショナル編集しないモードに戻る）のも同じ操作である．

  2. 頂点あるいは辺あるいは面を選択し移動してみる．変形するので確認する．

    選択対象の切り替え（編集モードでの選択で，頂点を選ぶのか，辺を選ぶのか，面を選ぶのかの切り替え）は，メニューでできる．

    移動は，移動ツールを利用する．移動ツールへの切り替えは，g キーでもできる．

    このとき，画面の右下に移動のオプションが表示される

    移動のオプションで 「プロポーショナル編集」にチェックされていない場合はチェックする

  3. 移動のオプションで，プロポーショナルのサイズを変更すると，変形が広がる（プロポーショナル編集）．

    このとき設定した値は保存される．

クロス・シミュレーション（Cloth Simulation）を学ぶ

２つの立体（立方体と平面）の準備

クロス・シミュレーション（Cloth Simulation）を行う． いま作成したメッシュはそのままにして， ２つの立体（立方体と平面）を追加する

  1. オブジェクトモードにしてから開始する．

    モード切り替えは，メニューでできる．Tab キーでもできる．

  2. 立方体を追加する

    立体の追加（新規作成）は，メニューでできる．[SHIFT] a キーでもできる．

  3. カーソルを，別の場所に移動する

    カーソルの移動は，ツールバーのカーソルツールでできる．カーソルツールを選んだあとで，左クリック．．

  4. 今度は，平面を追加する

    立体の追加（新規作成）は，メニューでできる．[SHIFT] a キーでもできる．

  5. 平面を選択する

    選択は，マウスの左クリック．左クリックで選択できないときは，ツールバーの選択ツールを選んだあとで，左クリック．

  6. 平面を拡大縮小する．拡大縮小（スケール）ツールを利用する．

    拡大縮小ツールへの切り替えは，s キーでもできる．

  7. 平面を移動する．平面は，立方体の下になるようにする．移動ツールを利用する．

    移動ツールへの切り替えは，g キーでもできる．

    以上で，立方体と平面の準備ができた．

クロス・シミュレーション（Cloth Simulation）の設定と実行

立方体と平面にコリジョンを設定， クロス・シミュレーションを行いたいメッシュにクロス (Cloth)を設定し， クロス・シミュレーションを行う．
  1. 立方体にコリジョンを設定

    オブジェクトモードで， 立方体を選択し，プロパティの「物理演算」をクリックし， 「コリジョン」をクリック．

  2. 次に，下の平面にコリジョンを設定

    オブジェクトモードで， 平面を選択し，プロパティの「物理演算」をクリックし， 「コリジョン」をクリック．

  3. クロス・シミュレーションを行いたいメッシュにクロス (Cloth)を設定

    オブジェクトモードで， クロス・シミュレーションを行いたいメッシュを選択し，プロパティの「物理演算」をクリックし， 「クロス」をクリック．

    設定を行う．「コリジョン」を展開し， 「セルフコリジョン」をチェックする． これは，メッシュを構成するオブジェクト同士の衝突を判定させるためのもの． （チェックをしないと，布が布をつきぬけるようになる）

  4. メニューの「Animation」をクリックして，ワークスペースをアニメーションに変える．

  5. 「アニメーションの再生」をクリック．シミュレーションが始まる．

  6. シミュレーション結果をアニメーションで確認．

  7. 先頭フレームに戻したいときは，下図のボタンをクリック

メッシュをさまざまに変形したり， メッシュや立方体や平面の配置を変えたりしながら， クロス・シミュレーションの結果がどう変わるか確認する

※ 立体の移動などは，アニメーションの画面で，先頭に巻き戻してから行うこと（一時停止や再生中では行わず．先頭に巻き戻すこと）

スムースシェード (smooth shade)

クロス・シミュレーションするメッシュを， スムースシェード (smooth shade)する．

  1. クロス・シミュレーションするメッシュに， 「サブディビジョンサーフェス」のモディファイアーを追加する．
    1. アニメーションを一時停止する

    2. オブジェクトモードで， クロス・シミュレーションするメッシュを選択し，プロパティの「モディファイアー」をクリック．

    3. 次に， モディファイアーを追加をクリックし，「サブディビジョンサーフェス」をクリック．

    4. 細分化の設定を確認する．設定は変えずに続けることにする．

  2. クロス・シミュレーションするメッシュに，スムースシェードを設定する．

    スムースシェードにするには，オブジェクトモードで，スムースシェードにしたい立体を選択し，右クリックメニュー（オブジェクトコンテクストメニュー）で，スムースシェードを選ぶ．

  3. 「アニメーションの再生」をクリック．シミュレーションが始まる．

  4. シミュレーション結果をアニメーションで確認．

この時点での Blender ファイル：04a.blend

全体まとめ

本サイトは金子邦彦研究室のWebページである．

資料等の公開では，原則，「クリエイティブコモンズ BY NC SA」として公開するようにしている． PDFファイル，パワーポイントファイルなどには， 「クリエイティブコモンズ BY NC SA」を明記するとともに，ロゴを記載するようにしている（作業が間に合っていない分もあるのでご容赦ください）．

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