Záznam a analýza digitálních dat v antropologii Mgr. Mikoláš Jurda, Ph.D. Pokročilé 3D editace Chyby polygonální sítě non-manifold edges Hrany, které jsou součástí více než dvou polygonů. Řešením je vymazání nadbytečné facety nebo přidání objemu a propojení s objektem. non-manifold vertices Vrcholy, které jsou součástí více polygonů (anebo modelů), ale nesdílení své hrany. intersecting faces Protínající se polygony. internal facets Vnitřní facety. Řešením je odstranění facet. Chyby polygonální sítě obrácené normály díry v modelu Pro 3D tisk je nutný uzavřený model, jehož polygonální síť přesně vymezuje prostor. Řešením je uzavření díry v síti a doplnění objemu. „loose geometry“ Přítomnost vrcholů a hran, které nedefinují facetu. Svobodný a otevřený software pro modelování a vykreslování třírozměrné počítačové grafiky a animací s využitím různých technik. Blender o editace a tvorba polygonálních modelů a jejich prvků o virtuální modelování o tvorba a editace textury o animace o tvorba statických a dynamických náhledů o zvuk, střih a efekty o na poprvé trochu moc... Blender – základní orientace a navigace Navigace: MMB – rotace scroll – ZOOM MMB + Shift – posun Num , – přiblížení okna na aktivní model pracovní okno přepínání mezi Object mode a Edit mode Outliners – seznam prvků projektu volby nástrojů a objektů Blender – zákadní módy Sculpt mode a nástroje pro virtuální sochařství Object mode a nástroje pro změnu polohy, orientace a velikosti modelu Edit mode a nástroje editaci prvků polygonální sítě přepínání módů Blender – import modelu volba split (v případě obj), zadaná defaultně, s některými modely nefunguje importované soubory v pracovním okně importované soubory ve stromu projektu File > Import > ...volba podle typu souboru... > ...vyhledání souboru... > Import Blender – export modelu Podstatné volby při exportu Selection only – vyexportuje pouze aktivní/vybraný model. Pokud není zatrženo, exportuje vše do jednoho souboru. File > Export > ...volba podle typu souboru... > ...vyhledání umístění... > Export (je potřeba vybrat ve stromu projektu předem model pro export) OBJ Include UVs a White Materials – pokud je zatrženo, vyexportuje také .mtl soubor. Pokud ne, vyexportuje se pouze soubor obj. Blender – pokročilé úpravy – edit mode o mód pro většinu editací polygonální sítě, prostřednictvím editací jednotlivých prvků sítě o přepínání mezi módy o přepínání mezi editací bodů, hran nebo facet o přepínání průhlednosti (možnost označit vše v dané oblasti bez ohledu na směr pohledu) Výběr prvků: LMB – jednotlivě ctrl + RMB – laso L – propojené prvky Posun vybraných prvků: stejně jako v edit mode (G, R, S, T) Odstranění vybraných prvků: delete > odstraní spojí zbývající prvky Blender – snížení počtu polygonů modifikátor Decimate nastavení příslušného módu nastavení podílu zachovaných vrcholů zajištění triangulace výsledných facet Decimate Geometry nastavení podílu zachovaných vrcholů V základu je možné pro snížení počtu polygonů modelu využít modifikátor Decimate, anebo nástroj Decimate geometry (Edit mode) Blender – odstranění izolovaných fragmentů Edit mode 1) výběr jednoho prvku sítě (LMB) 2) výběr všech prvků této sítě (ctrl + L) 3) obrácení výběru (ctrl + i) 4) smazání vybraných fragmentů Blender – výběr prvků polygonální sítě Výběr s pomocí lasa bez průhlednosti a s průhledností Ctrl + RMB (Edit mode) v kombinaci se zapnutou průhledností dovolí tento nástroj vybrat všechny prvky, které jsou v označené oblasti, tj. včetně těch skrytých. Blender – odstranění prvků modelu – Delete Delete vertices – odstraní všechny vrcholy, včetně hran a facet, které definují. Odstraní tedy víc povrchu, než je označeno. Delete faces – odstraní facety a zbývající volné hrany a body o odstranění vybraných prvků (Del + výběr z menu; Edit mode) Only Faces – odstraní pouze facety. Ponechá vrcholy a hrany. nástroj Knife (klávesa K, Edit mode) Rozdělí facety novými hranami. V kombinaci s rozdělením polygonální sítě podél nově vzniklých hran (Mesh > Split > Faces by Edges) je možné použít pro hladké, komplexní ořezání jedné vrstvy polygonální sítě. 1) aktivace nástroje stiskem k 2) při stisknutém LMB definujeme řez sítí Současným stiskem Shift zajistíte, že nové hrany budou přesně v dráze kurzoru, bez něj lnou k blízkým prvkům. Dobré je taky zapnout X-ray náhled , aby se rozdělily i případné odvrácené fasety. Blender – odstranění prvků modelu – Knife nástroj Knife (klávesa K, Edit mode) 3) Mesh > Split > Faces by Edges – rozdělí síť podél vzniklé hrany. Její části je pak možné označit samostatně (l + LMB) a odstranit. Je nutné nechat vybranou původní hranu tak, jak je vybraná po použití knife. Nástroj knife někdy nefunguje dobře, v místech se složitou geometrií. Pokud jsou sítě i nadále propojené a nejdou označit a vymazat, je potřeba problematické místo vyhledat spojení sítí přerušit. vzniklý hladký řezoznačení oddělné části sítě (l + LMB) podoba řezu po prostém odstranění vybraných částí sítě Blender – odstranění prvků modelu – Knife 2 1 2 3 4 Blender – vyplňování děr v polygonální síti – Clean Up > Fill Holes nástroj Fill Holes (Mesh > Clean Up > Fill Holes; Edit mode) Pro správnou funkci musí být vybrána alespoň ta část sítě, která díru obsahuje (výběr nemusí být omezen jen na prvky na okraji díry). Nástroj také dovoluje definovat maximální množství hran zaplňovaných děr. Nástroj vyplní díry v polygonální sítě jednou, mnohostěnnou facetou. 1) Výběr části sítě s dírou nebo celého modelu (klávesa A) 2) zaplnění facetou (Mesh > Clean Up > Fill Holes) nastavení maximálního počtu facet – výchozí jsou pouze 4 hrany, většinou je potřeba toto číslo navýšit (v levé dolní části pracovního prostoru) 3 4 nástroje Fill a Grid Fill (Face > Fill, Ctrl + F nebo Face > Grid Fill; Edit mode) Nástroje vyplní díry v polygonální sítě novými facetami – pro organické tvary je mnohem vhodnější než předchozí nástroj. Je ale potřeba vybrat pouze hrany obkružující díru v síti. 1) Výběr hran okolo díry v síti (Shift + Alt + LMB výběr hrany; Edit mode) 2) zaplnění novými facetami (Face > Grid Fill) 3) případná triangulace nových facet (Ctrl + T) Blender – vyplňování děr v polygonální síti – Face > Grid Fill 1 2 3 4 Ukázka okrajové facety, která může bránit výběru okraje díry a zaplnění díry. Ukázka facety, při jejíž odstranění se změní lichý počet facet tvořících okraj díry v sudý. Nastavení nástroje Grid fill. Blender – vyplňování děr v polygonální síti – ovlivnění počtu okrajových hran 3 4 Je potřeba vybrat pouze hrany, které obkružují díru v síti. 1) Výběr hran okolo díry v síti (Shift + Alt + LMB výběr hrany; Edit mode) 2) zaplnění novými facetami (Face > Fill, Alt + F) vs. Fill Grid fill pro správnou funkci je nutné, aby okraj díry ohraničoval sudý počet facet!!! Blender – vyplňování děr v polygonální síti – Face > Fill Blender – zobrazení směřování normál Overlays > Face orientation oblast facet s obrácenými normálami Overlays > Normals (Edit mode) Blender – změna směřování normál 1) výběr editované oblasti (Edit Mode, Ctrl + RMB) 2) Normals > Recalculate ouside (Edit Mode) Blender – add-on 3D print Add-on se aktivuje zaškrtnutím políčka vedle názvu nástrojové okno v pravém menu, zobrazené kliknutím na šipku v pravém horním rohu pracovního okna Add-ony jsou přídavné, úzce zaměřené skripty programu Blender, které se musejí před použitím aktivovat anebo instalovat. Aktivace a deaktivace je možná v menu Edit > Preferences > Add-ons. Add-on 3D print je vhodný pro kontrolu modelu a výběr problematických prvků. Blender – add-on 3D print informace o obsahu povrchu sítě a jejím objemu nastavení kontrolovaných parametrů Check All – spuštění kontroly sítě podle nastavených parametrů v Edit mode je možné nelzené prvky kliknutím vybrat volba pro rychlou opravu Nástroj Make Manifold ale není vhodný pro větší defekty, jako jsou například velké díry v síti. Je málo kontrolovytelný Pro kontrolu je možné vybírat jednotlivé prvky v okně Result, zobrazit je a v případě potřeby odstranit, nebo opravit. Blender – Modifikátory Modifikátory jsou výkonné nástroje, které například mění vlastnosti modelu jako celku (jeho topologii nebo tvar) nebo na jeho základě vytvářejí nové modely. dialogové okno modifikátorů (Object mode) nabídka Modifikátorů dialogové okno modifikátoru – pro změnu modelu je nutné zadat Apply v rozevíracím seznamu Blender – modifikátor Remesh – Smooth původní model Smooth Remesh, Octree Depth 6 Smooth Remesh, Octree Depth 8 Výsledný model při různém nastavení Octree depth. Smooth Remesh, Octree Depth 8 Scale 0.9 Smooth Remesh, Octree Depth 6 Scale 0.6 Smooth Remesh, Octree Depth 8 Scale 0.4 Blender – modifikátor Remesh – Smooth Výsledný model při různém nastavení Scale. Voxel Remesh, Voxel size 0.3, Adaptivity 0 Voxel Remesh, Voxel size 0.9, Adaptivity 0 Voxel Remesh, Voxel size 0.9, Adaptivity 0.1 Blender – modifikátor Remesh – Voxel Výsledný model při různém nastavení Adaptivity. MeshLab – čištění polygonálních modelů Nástroje pro odstranění redundantních dat a defektů sítě jsou součástí nabídky Filters > Cleaning and Repairing. 1) V okně Layer Dialog napravo od pracovního okna aktivujte model, který chcete editovat (LMB) 2) Následně aplikujte nástroje z nabídky Filters > Cleaning and Repairing… …> Remove Duplicated Vertex – odstraní zdvojené vrcholy …> Remove Duplicate Faces – odstraní zdvojené polygony …> Remove Zero Area Faces – odstraní nulové polygony …> Remove Unreferenced vertex – odstraní vrcholy, které nejsou součástí žádného polygonu (samostatné body) Další defekty je možné odstranit kombinací nástrojů k výběru non-manifold prvků a jejich následného odstranění. Výběrové nástroje jsou součástí nabídky Filters > Cleaning and Repairing… … > Select Self Intersecting Faces – označí sebeprotínající se vrcholy … > Select non Manifold Edges – označí hrany, které nejsou stranou žádné facety … > Select non Manifold Vertices – označí vrcholy, které nejsou součástí facety Změna polohy modelu nastavení náhledu není změna polohy, pouze pohyb kamerou aktivovaný nástroj Move gizmo pro posun šipky – posun podél dané osy plošky – posun rovnoběžně s rovinou střed – posun kolmo na pohled zkratky G – aktivace posunu G > x, y nebo z – specifikace osy posunu Rotace modelu aktivovaný nástroj Rotate gizmo pro rotaci vnitřní kružnice – rotace kolem osy vnější – rotace kolem osy náhledu zkratky R – aktivace posunu R > x, y nebo z – specifikace osy posunu Změna středu rotace (Origin) 3D kurzor specifikuje bod, se kterým různé nástroje pracují – Shift + RMB specifikace počátku 3D Cursor – otáčení kolem 3D kurzoru většina ostatních – otáčení okolo středu soustavy souřadnic modelu Změna počátku soustavy modelu – různé možnosti, nejintuitivnější asi Center of mass. Export modelu Podstatné volby Selection only – vyexportuje pouze aktivní model. Pokud není zatrženo, vybere vše. File > Export > ...volba podle typu souboru... > ...vyhledání umístění... > Export (je dobré vybrat předem model pro export) Include UVs a White Materials – pokud je zatrženo, vyexportuje také .mtl soubor. Blender – změna velikosti modelu – volnou rukou aktivovaný nástroj Scale gizmo pro změnu velikosti vnější kružnice – izometrická změna velikosti plošky – změna velikosti podél dané plochy konce os – změna velikosti podél dané osy zkratky S – aktivace změny velikosti S > x, y nebo z – specifikace osy změny velikosti Změna velikosti modelu – zadáním koeficientu šipka pro vytažení záložek koeficient zvětšení rozměry při aplikovaném Scale menu pro aplikaci transformací na geometrii Blender – Virtual sculpting o vyberte model, který chcete editovat o přepněte do sochařského módu (Sculpt mode) nabídka sochařských nástrojů modelování probíhá LMB na povrch modelu Důležité volby Nástroj Mask umožňuje označit oblasti modelu, které nemají být editovány Blender – Virtual sculpting vlastnosti aktivního nástroje Radius – rozsah editované plochy Strength – síla nástroje Direction – přidávání (Add) nebo ubírání (Substract) hmoty/masky atd. Symmetry – defaultně je nastaveno zrcadlení editace, je potřeba jej odznačit Acumulate – při jednom „tahu“ akumuluje změnu geometrie Front Faces Only – edituje pouze ty facety, které jsou přivráceny k uživateli Blender – Virtual sculpting – důležité volby MeshLab – odstranění částí modelu K označení polygonů a vrcholů pro jakoukoliv editaci slouží nástroje: „Select vertexes“ a „Select Faces in Rectangular region“ – výběr vrcholů, resp. facet rámečkem „Z-Painting“ freehand výběr prvků sítě „Select connected component“ – výběr celé navazující polygonální sítě „Select faces/vertices in… “ – výběr prvků pomocí mnohostěnu 1) aktivujte nástroj Select Faces/Vertices in polyline area 2) LMB nebo RMB vyznačte polygon 3) stiskem Q vyberte prvky v mnohostěnu; stiskem W by jste naopak prvky v oblasti mnohostěnu z výběru odstranili při aktivovaném nástroji dále T – přepíná mezi výběrem bodů a facet BACKSPACE – zruší poslední bod mnohostěnu MeshLab – odstranění částí modelu – výběr s pomocí mnohostěnu 1) aktivujte nástroj Z-painting 2) v dialogovém okně vyberte nástroj výběru 3) tahem se stisknutým LMB přidáte danou oblast do výběru tahem při stisknutém RMB odebíráte oblast z výběru další volby v dialogovém okně backfaces – při aktivaci nástroj vybírá i facety, které jsou lícovou stranou natočeny k nám rubem hidden polygons – při aktivaci vybírá i facety, které nejsou vidět, například proto, že jsou kryté jinými částmi modelu …. dobré pro dočištění… ! MeshLab – odstranění částí modelu – výběr s pomocí Z-painting odstraní všechny vrcholy a všechny facety, které označené vrcholy definují – nebude fungovat, pokud jsou vybrány pouze facety! odstraní všechny facety – nebude fungovat, pokud jsou vybrány pouze vrcholy (mohou zůstat vrcholy) odstraní všechny facety a vrcholy, které je definují MeshLab – odstranění částí modelu – odstranění prvků MeshLab – automatické vyplňování děr o pro automatické vyplňování děr slouží nástroj Filters > Remeshing, Simplification and Reconstruction > Close holes Max size to be closed – nastavení maximální velikosti zaplněné díry v jednotkách počtu facet jejího okraje Close holes with selected faces – uzavře pouze díry, u nichž je vybrán alespoň jeden jejich okrajový prvek Prevent creation of selfintersecting faces – neuzavře díru, pokud by tím vznikla sebeprotínající se faceta