Modellieren mit Curves (Kurven)

Bézier-Kurven und -Pfadformen

Das Arbeiten mit Bézier-Kurven (benannt nach dem französischen Ingenieur Pierre Étienne Bézier (1910-1999)) werden einige schon aus 2D-Graphikprogrammen kennen und hier im dreidimensionalen Raum rasch feststellen, dass diese ursprünglich für die computergestützte Konstruktion von Automobilen entwickelte Methode der Kurvenbeschreibung noch einiges mehr an Potential zu bieten hat.

Zugegebenerweise ist es am Anfang recht gewöhnungsbedürftig und braucht einiges an Übung, um mit Bézier-Kurven brauchbare Resultate zu erzielen. Doch die Mühe lohnt sich, gibt es doch kaum einen schnelleren und effizienteren Weg, zu elegant geschwungenen Formen zu kommen. Einige werden schon mit Blender 3D-Schriften erstellt haben und wundern sich nun vielleicht gleich, warum ihnen speziell beim Verleihen von Volumen einiges schon so bekannt vorkommt. Die Begründung ist ganz einfach, denn Schriftfonts sind an sich auch nur eine spezielle, wenngleich inzwischen sehr weitverbreitete Anwendung von Bézier-Kurven.

Mit Pfadformen aus Bézier-Kurven kann natürlich noch viel mehr gemacht werden. Angefangen von buchstabenähnlichen Objekten wie z.B. Logos über schlauch-, rohr- oder seilartige Objekte, die aus einzelnen offenen Pfaden durch Aufdicken gebildet werden können, bis hin zu komplexen Profilen, wie man sie z.B. für Haussimse oder Bilderrahmen verwenden kann. Weitere mögliche Verwendungen für das Modellieren mit kombinierten Kurven sind z.B. Rohrrahmen für Fahrräder oder Motorräder. Man ist auch nicht darauf festgelegt, sich von vornherein entweder für eine 2D- oder eine 3D-Pfadform zu entscheiden. So kann man beispielsweise erst mit einer flachen Pfadform beginnen, um ihr dann erst danach die dritte Dimension hinzuzufügen. Nur der Rückweg nach 2D kann unliebsame Überraschungen nach sich ziehen und sollte deshalb vermieden werden. Doch davon weiter unten mehr, sobald einiges Grundsätzliches erklärt worden ist:

Bézier-Kurven bestehen aus Ankerpunkten (Vertices) und Handles, die einzeln bewegt werden können. Mit den Handles wird der Kurvenverlauf links und rechts des Ankerpunkts dynamisch beeinflusst. Handles können separat ausgewählt werden, bei Anklicken des Ankerpunkts hingegen werden auch die Handles markiert.

Bézier-Kurven und -Pfadformen

Bézier-Kurven und -Pfadformen

Der Hauptteil des Bearbeitens erfolgt im Edit Mode und hier speziell in 2D in einer achsentreuen orthographischen Ansicht (z.B. 7 NumPad). Die an Fischgräten erinnernden Pfeile sind die Pfadnormalen und zeigen den Kurvenverlauf an (die Richtung kann für Animationen in Blender eine Rolle spielen, nicht aber fürs Modellieren). Jeder Ausgangspunkt eines solchen Pfeils steht nach der Umwandlung in ein Mesh für einen Vertex. Deren Anzahl und damit die Auflösung des Meshes ist auch einstellbar (siehe unten). Wenn einen stören, kann man die Normalen im Properties Shelf unter Curve Display ausblenden, in ihrer Länge ändern oder auch die Handles ein- und ausblenden. Letzteres ist aber während des Modellierens eher nicht ratsam.

Tipp: Möchte man lieber den schwarz auf dunkelgrau dargestellten Pfad in einer besser kontrastierenden Farbe haben, kann man diese frei wählen unter User Preferences/Themes/3D View/Wire. Auch Objekte im Wireframe-Modus haben nun diese Farbe.

Hinzufügen und Kombinieren

Über das Menü Add/Curve/Bezier kann man eine neue Bézier-Kurve oder einen aus ihnen aufgebauten Kreis (Circle) der Scene hinzufügen.

Außerdem kann man Bézier-Kurven auch gewissermaßen aus dem Nichts aufbauen, indem man mit Strg + LMT erst einen Ankerpunkt mitsamt seiner Handles generiert und ihm dann durch nochmaliges Drücken der Tastenkombination weitere hinzufügt, zwischen denen sich sodann ein Pfad aufspannt.

Wie viele Ankerpunkte sollte man setzen? Die Faustregel ist: So viele wie nötig, so wenige wie möglich.

Legt man im 2D-Modus (siehe Einstellen der Kurveneigenschaften) eine geschlossene Pfadform in eine andere hinein und verbindet beide im Object Mode durch Strg + J, wird der Zwischenraum zwischen beiden Pfadformen aufgefüllt: Es entsteht ein Objekt mit einem Loch.

Ein Hinzufügen von Bézier-Kurven oder -Pfadformen im Edit Mode führt wie bei Meshes dazu, dass diese einem bereits bestehenden Objekt hinzugefügt werden. Bézier-Kurven lassen sich auf die beschriebene Weise aber auch mit anderen Kurvenarten (z.B. Pathes) kombinieren.

Zusammengefasst stehen über das Tool Shelf und/oder Tastaturkürzel folgende Optionen zur Verfügung:

Bedienung Beschreibung
Add/Curve/Bezier Hinzufügen einer offenen Bézier-Kurve.
Add/Curve/Circle Hinzufügen eines geschlossenen Kreises aus Bézier-Kurven.
Alt + C Im Object Mode Umwandeln eines Pfades zu einem Mesh.
Alt + C | Toggle Cyclic Im Edit Mode Schließen oder Öffnen eines Pfades. Im 2D-Modus wird der geschlossene Pfad als Fläche dargestellt.
Strg + J Im Object Mode Vereinigen vorher markierter separater Pfade bzw. Pfadformen zu einer Pfadform.
Strg + LMT Im Edit Mode Erstellen einzelner Ankerpunkte, mit denen von Grund auf ein Pfad aufgebaut werden kann. Anfügen jeweils am Pfadende.
W + Subdivide Im Edit Mode Hinzufügen weiterer Ankerpunkte zwischen wenigstens zwei markierten bestehenden Ankerpunkten. Drückt man F6, kann man auch mehrere Ankerpunkte gleichzeitig in den Zwischenräumen platzieren.

Handle-Typen

Für die bereits angesprochenen Handles stehen in Blender in ihrem Verhalten unterschiedliche Typen zur Verfügung: Automatic (Standardeinstellung), Vector, Aligned, Free und Toggle Vector Aligned. Deren Auswahl erfolgt entweder über das Tool Shelf oder durch Drücken der Taste V, wodurch das Menü Set Handle Type aufgerufen wird. Zudem machen Tastaturkürzel einen Direktaufruf möglich.

Der Handle-Typ kann für jeden Ankerpunkt separat eingestellt werden. In der Tabelle wird auf die Besonderheiten eingegangen; ein genaueres Bild über deren Verhalten liefern jedoch ein paar eigene Versuche.

Bedienung Beschreibung
V Aufruf des Menüs Set Handle Type.
Automatic | V + A Standard, beide Handles sind gekoppelt und nicht gegeneinander beweglich, ein verschobener Ankerpunkt sorgt für das Mitskalieren der benachbarten Handles, dadurch weicher Kurvenverlauf, Handles pink.
Vector | V + V Benachbarte Handles weisen direkt aufeinander, Handles gelb.
Aligned | V + L Beide Handles sind gekoppelt und nicht gegeneinander beweglich, dadurch keine Knicke in der Kurve, aber auch kein Mitskalieren wie bei Automatic, Längen oder Kürzen des individuellen Handles ist aber möglich, Handles pink.
Free | V + F Handles einzeln frei beweglich, in 1, 3 oder 7 NumPad aber nur achsentreu, Handles rot.
Toggle Vector Aligned | V + T Hin- und Herschalten zwischen den beiden Handle-Typen Vector und Aligned.

Einstellen der Kurveneigenschaften

Im Properties Window bietet der Kontext Object Data diverse Einstellungen für die Kurveneigenschaften. Unter Shape kann festgelegt werden, ob in 2D oder 3D gearbeitet werden soll, was speziell beim Abformen von 2D-Vorlagen von Vorteil sein kann.

Achtung: Der Einfluss der Z-Achse wird sogleich zurückgesetzt auf 0, sobald wieder auf 2D umgeschaltet wird. Etwaige Positionierungen in Z-Richtung gehen dabei verloren.

Unter Shape/Fill kann gewählt werden, ob eine Pfadform lediglich geschlossen (None) oder auch gleich eine Fläche angelegt wird; dies kann für Front, Back und Both (Standard) erfolgen. Durch die Angabe von Resolution: Preview U wird vorgegeben, wie viele Vertices nach einer Umwandlung in ein Mesh die Form auf der Querachse der Kurve beschreiben werden.

Wie viele Vertices die eigentliche Kurve beschreiben, wird hingegen weiter unten bei Active Spline mit dem Wert Resolution eingestellt. Dann ändert sich auch die Anzahl der Kurvennormalen - der "Fischgräten" -, wie bereits erwähnt.

Achtung: Je höher Resolution eingestellt ist und je glatter die Kurve somit erscheint, desto mehr Vertices wird das spätere Mesh aufweisen!

Die Optionen unter Geometry erlauben uns, der Kurve oder Pfadform nun auch Volumen zu verleihen. Unter Modification sorgt Offset für proportionales Verdicken (oder mit negativen Werten: Verdünnen) des Objekts in Bezug auf die umschlossene Pfadform. Extrude hingegen verdickt das Objekt linear in der dritten Dimension.

Daneben bietet Bevel mit Depth die Möglichkeit zum Hinzufügen einer 45°-Fase an allen Objektkanten, während Resolution in diesem Fall ein Glätten der Fase bewirkt.

Von der Pfadform zum Mesh

Pfadformen kann man sich während des Modellieren schon einmal im Wireframe-Modus (Z) anschauen, um sich einen Eindruck ihres Aussehens als Mesh zu verschaffen. Ein Mesh sind sie zu diesem Zeitpunkt aber noch nicht, sondern sie müssen nach Abschluss des Modellierens erst noch explizit umgewandelt werden. Dies geschieht im Object Mode mit Alt + C durch Aufruf der Menüoption Convert to Mesh from Curve/Meta/Surf/Text. Augeblicklich wechselt die Pfadform ihre Gestalt in ein Mesh-Objekt, wobei auch die Pfade gelöscht werden und sich der Kontext Object Data im Properties Window ändert. Würde man nur in Blender arbeiten, könnte man sich diese Umwandlung in ein Mesh unter Umständen sparen. Zum Erstellen von SL-tauglichen Objekten ist dieser Schritt jedoch unerlässlich.

Achtung: Das Umwandeln der Pfadform in ein Mesh kann NICHT über Strg + Z rückgängig gemacht werden!

Modellieren mit Pathes

Alternativ zu Bézier-Kurven kann man auch mit einem Path (Dt.: Pfad) modellieren. Im Unterschied zu den Bézier-Kurven, deren Ankerpunkte direkt auf dem Pfad liegen, sind beim Path die entsprechenden Anfasser außerhalb des eigentlichen Pfades angeordnet, besitzen keine Handles und sind untereinander mit stets geraden, wenngleich längenverstellbaren Linien verbunden.

Die Arbeit mit Path ähnelt daher ein wenig auch dem Umgang mit dem Lattice Modifier, nur dass man es hier sozusagen nur mit einer Art Zollstock zu tun hat und nicht mit einem das Objekt umgebenden Gitter.

Der Pfad lässt sich im Edit Mode ebenfalls mit Alt + C schließen und öffnen, wobei jedoch die Anfasser entlang ihrer Verbindungslinien davon unberührt bleiben. Die 3D-Manipulatoren lassen sich uneingeschränkt anwenden, sobald man mindestens zwei Pfadanfasser ausgewählt hat; bei nur einem Anfasser ist lediglich ein Verschieben möglich. Andere Optionen - natürlich mit Ausnahme der Handle-Typen - entsprechen denjenigen für die Bézier-Kurven.

Animieren von Kurven

Möchte man in Keyframe-Animationen z.B. Kabel oder Schläuche bewegen, die auf Kurven basieren, geht man wie folgt vor:

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