Open Source im professionellen Einsatz
Linux-Magazin 12/2007

Neuerungen der kommenden Blender-Version

Modelling 2.50

Die für Januar angekündigte Blender-Version 2.50 rüstet modisch auf: Ein neues Stoff-Modul sorgt für realistischen Faltenwurf, das erweiterte Partikelsystem ermöglicht ansprechende Frisuren.

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Die Blender-Community feierte während der Blender Conference 2007 vom 12. bis 14. Oktober das fünfjährige Bestehen als freies Softwareprojekt. Dort gab es eine Menge zu feiern. Die freie Software hat seit dem spendenfinanzierten Kauf der Rechte aus der Konkursmasse der Firma Not a Number im Herbst 2002 viele neue Features erhalten. Mit einer Flüssigkeits-Simulation und physikalischen Effekten, einem Softbody-System, das plastische, deformierbare Gegenstände realitätsgetreu nachstellt, macht Blender Highend-Anwendungen wie Maya, Softimage oder Cinema 4D Konkurrenz, die Effekte zu mancher Spielfilmszene aus Hollywood liefern.

Die für Januar angekündigte Version 2.50 baut die Simulationssysteme der leistungsfähigen Software, mit der sie komplexe Phänomene wie Wasser und Feuer realistisch nachstellt, weiter aus: Eine eigenständige Stoffsimulation (siehe Abbildung 1) erleichtert das Modellieren und Animieren realistischer Kleider. Ein erweitertes Partikelsystem sorgt für formbare Frisuren.

Abbildung 1: Künstliche Charaktere nach Maß: Die Tunika des Kriegers wirft realistische Falten, den Helmbusch hat der Designer interaktiv mit Modellierwerkzeugen in Form gebracht.

Filmprojekte als Katalysator

Einen großen Sprung in der Entwicklung machte Blender im Rahmen des Projekts Orange [1], aus dem der elfminütige Kurzfilm "Elephants Dream" hervorging. Nun soll erneut ein freier Animationsfilm als Katalysator für die Entwicklung des 3D-Tools wirken: Am 1. Oktober startete Ton Roosendaal, Initiator und Chefentwickler von Blender und Vorsitzender der Blender Foundation, das offene Filmprojekt "Peach" [2]. Wie auch schon bei Elephants Dream soll der Streifen nicht nur komplett mit Open-Source-Software entstehen, die 3D-Modelle und Texturen werden auch wieder frei verfügbar sein.

Kleider machen Leute

Für Effekte in Spielfilmen reicht es nicht, räumliche Formen zu modellieren, sie mit realistischen Oberflächen auszustatten und in einem Raytracer in fotoähnliche Bilder zu verwandeln. Die Highend-Programme der Filmindustrie haben längst härtere Nüsse geknackt. Physikalische Simulationen wie ein Schiffsrumpf, der in vom Wind bewegtem Wasser eine Bugwelle schiebt, animieren die leistungsfähigen Programme täuschend echt und ohne allzu großen Aufwand.

Seit Version 2.37 enthält Blender mehrere Simulationssysteme für physikalische Effekte, darunter ein Softbody-System, das die Verformungen und Bewegungen plastischer Körper realistisch nachahmt, etwa einen hüpfenden Gummiball. Es bleibt aber schwierig, mit dieser Engine Textilien oder Kleider darzustellen.

Zwar ist es grundsätzlich möglich, der bisherigen Softbody-Simulation mit einer geschickten Auswahl der vielen Einstellungen ein zufriedenstellendes Ergebnisse zu entlocken. Das neue Cloth-Modul, das sich ganz darauf spezialisiert, den Faltenwurf und die durch Wind oder Massenträgheit hervorgerufenen Bewegungen von Stoffen zu simulieren, erleichtert es aber, eine realistische Simulation zu erzielen.

Zurzeit befindet sich dieses Simulationssystem noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Es gibt noch Probleme mit der Kollisionserkennung, die dafür sorgen soll, dass zum Beispiel eine herunterhängende Tischdecke wie in der Realität einer Berührung mit dem Knie nachgibt. Noch gar nicht umgesetzt sind die Kollisionen mit anderen Stoffobjekten oder die Eigenkollisionen. Das Cloth-System simuliert außerdem die Reibung noch nicht. Dies ist aber auf den frühen Entwicklungsstand des als Cloth-Branch im SVN-Repository [4] veröffentlichten Code zurückzuführen.

Verzichtet der Anwender auf zu komplexe Szenarien, dann liefert die Simulation jedoch bereits brauchbare Ergebnisse. Kleidung lässt sich aber derzeit nur mit Einschränkungen nachahmen, einfache, lose Kleidungsstücke wie etwa eine Tunika oder ein Kleid sind aber jetzt schon realisierbar (Abbildung 1).

Um den Faltenwurf eines Kleidungsstückes feinzutunen, kann der Designer den Effekt gewichten. Er wählt dazu Teile des 3D-Gitternetzes aus oder trägt unterschiedliche Gewichtungen interaktiv mit einem Pinsel auf (Abbildung 2). Je höher das Gewicht, das sich für einen Bereich ergibt, desto geringer fällt der Effekt aus. Obwohl sich dies nicht logisch anhört, gelingt es damit in der Praxis leichter, die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Die Stoffsimulation kommt mit wenigen Parametern aus (Abbildung 3). Realistisch wirkende Stoffe gelingen daher auch ohne Fachwissen über die zugrunde liegende Physik, wie es das Softbody-System voraussetzt.

Abbildung 2: So genanntes Weight-Painting variiert die Stärke der Cloth-Simulation für Teile eines 3D-Netzes durch das Aufmalen einer Gewichtung.

Abbildung 3: Ein Stück Stoff flattert im Wind: Das neue Cloth-Modul benötigt dazu, außer dem Kraftfeld links im Bild, nur wenige Einstellungen.

Eine weitere Verbesserung gegenüber dem bisherigen Softbody-System ist das Caching von zuvor berechneten Frames. Einzelschritte, die die Software für die Animationsvorschau bereits errechnet hat, bleiben auch dann erhalten, wenn der Benutzer die Vorschau vorzeitig beendet. Dies beschleunigt das Arbeiten mit der Stoffsimulation, bei der es leicht zu langen Rechenzeiten kommt. Leider lässt sich der Inhalt des Cache noch nicht mit der Blender-Datei speichern. Immerhin arbeitet das Cloth-Modul bei der Berechnung der Deformationen ein gutes Stück flotter als das Softbody-System. Die Website [5] des Entwicklers gibt Auskunft über den Entwicklungsstand des Moduls. Auch Filmdateien mit ungewöhnlichen Effekten wie dem Zerreißen von Stoff finden sich dort.

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