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金子邦彦研究室

剛体シミュレーション，アニメーション（Blender 2.9 系列で説明）

【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. 剛体シミュレーションの例
4. 剛体シミュレーションの制作

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．

• Windows での Blender のインストール: 別ページで説明している．
• Ubuntu での Blender のインストール: 別ページで説明している．

  メニューの日本語化を行っておいた方が使いやすい．

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

• オブジェクトの選択： マウスの左クリック

オブジェクト等の移動、回転、拡大縮小

• 移動モードへの切り替え：　ツールバーか，「G」キー

  移動ツールは，マウスの移動につれて，選択されたオブジェクトが動く．

  ツールバーにより，移動ツールが表示される．移動ツールでは， 「X」軸, 「Y」軸， 「Z」軸を用いて移動すると， 軸ロックされ、軸方向だけの移動になる．

• 拡大縮小（スケール）モードへの切り替え：　ツールバーか，「S」キー

  拡大縮小（スケール）ツールでは，マウスの移動につれて，選択されたオブジェクトが拡大縮小する 拡大縮小のあと，マウスの左クリックは確定，右クリックは取り消し．

  ツールバーにより，拡大縮小（スケール）ツールが表示される．拡大縮小（スケール）ツールでは， 「X」軸, 「Y」軸， 「Z」軸を用いて拡大縮小すると， 軸ロックされ、軸方向だけの拡大縮小になる．

  精密にサイズを指定したいときは、左側のツールバーのアイテムタブで X, Y, Z の値を設定する．

• 回転モードへの切り替え：　ツールバーか，「R」キー

  ツールバーにより，回転ツールが表示される．回転ツールでは，マウスの移動につれて，選択されたオブジェクトが回転する 回転のあと，マウスの左クリックは確定，右クリックは取り消し．

「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

• メッシュで構成された立体の新規作成追加： メニューの「Add(追加)」（あるいは SHIFT + Aキー）→「Mesh(メッシュ)」，その後，種類を選択（円柱，立方体などが選べる）．
• 選択されたオブジェクト等の削除：　DEL キー

3Dビューポートの視野の操作

• 視野の自由な移動： SHIFTキーとマウスの中ボタンを押しながらマウス移動
• 視野の自由な回転（原点を基準）： マウスの中ボタンを押しながらマウス移動
• 視点の前後移動： マウスホイール

  ※ テンキーの「+」と「-」でもOK

3Dビューポートで「作業視野」と「カメラ視野」との切り替え

• 3Dビューポートで「作業視野」と「カメラ視野」との切り替え: テンキーの「0」

  カメラ視野は，レンダリングのときに用いる視野．

※ 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）

• カメラを「カメラ視野」に固定する（解除する）： 3Dビューポートで「N」キー．「ビュー」のタブで「カメラをビューにロック (Lock Came to View)」をチェックする．

  ※ 終わったら，もう1度「N」キーを押して，シェルフを閉じる

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

• 元に戻す：[CTRL] z
• やり直す：[SHIFT] [CTRL] z

剛体シミュレーションの例

剛体シミュレーションは、重力による落下、衝突のシミュレーション

演習（１）

次の手順で、 Blender を用いて、剛体シミュレーションを行ってみなさい

1. Blender ファイルをダウンロード

   次のリックをクリックし，ファイルを手元のパソコンに保存する．

   c6.blend

2. ダウンロードが終わったら，そのファイルを Blender で開く．
3. 下側の，アニメーションウインドウを大きくしておく
4. シミュレーション＋アニメーション再生を行うために，スペースキーを押す

   剛体シミュレーションが始まる．
5. シミュレーション＋アニメーション再生を一時停止するために，もう一度 スペースキー.
6. 一時停止したら，下図のボタンをクリックして，「先頭のフレームにジャンプ」する
7. いま，アニメーションは一時停止し，先頭のフレームになっている．

   一時停止しているときは，オブジェクトの移動ができる．

   シーンの中の球のオブジェクトを移動する．移動は次の手順で行うことができる．

   まず，シーン内の球のオブジェクトを左クリックする． 球のオブジェクトが選択された状態になる．

   「移動」をクリックする．

   マウス操作により，球のオブジェクトを移動できる．

   球がどこに行ったか分からないとき．マウスの中ボタンを押しながらマウスを動かすと，全体が回転する．いろいろ角度を変えながらチェック．

   スペースキーを押して、シミュレーション＋アニメーション再生して、結果を確認． 最初の球を高くするほど，衝突したときのオブジェクトの移動が大きくなる

剛体シミュレーションの制作

ここでは， Blender で，からのシーンから開始して，オブジェクトの配置などを行いながら，剛体シミュレーションの設定を行う．

剛体シミュレーションの作成とプレビュー

次の手順で、 立方体と平面を配置し，剛体シミュレーションを行うことができる．

1. 新しくBlender を起動する
2. 起動すると、立方体（Cube) の立体がある．そのまま使う．

   ※ 立方体（Cube) の立体は消さない
3. 平面(Plane)のオブジェクトを追加
4. いま追加した平面(Plane)のオブジェクトを拡大しなさい，

   平面のオブジェクトを選び，拡大縮小（スケール）ツール．

   平面を大きくする．
5. いま追加した平面(Plane)のオブジェクトを移動して， 立方体（Cube) のオブジェクトの下にあるようにする．

   平面のオブジェクトを選び，移動モード．

   平面は，立体の下になるように移動する．

   マウスの中ボタンを押しながらマウスを動かすと，全体が回転する．いろいろ角度を変えながら，オブジェクトの配置をチェック．
6. 剛体シミュレーションの設定
   1. 立方体（Cube) のオブジェクトを選択

      マウスの左クリック
   2. プロパティの画面で，「物理演算プロパティ」のボタンをクリック
   3. 立方体（Cube) のオブジェクトについて、剛体シミュレーションの設定を行う．

      「リジッドボディ (rigid body) 」をクリック

      「リジッドボディ」は「剛体」という意味である．
   4. 今度は、平面（Plane) のオブジェクトを選択

      マウスの左クリック
   5. プロパティの画面で，「物理演算プロパティ」のボタンをクリック
   6. 平面（Plane) のオブジェクトも、剛体シミュレーションの設定を行う． 「リジッドボディ (rigid body) 」をクリック
   7. 平面（Plane) のオブジェクトは、落下させたくないので、 「タイプ」のところで、 「アクティブ」を 「パッシブ」に変える．
7. 剛体シミュレーションとアニメーションを行うために，スペースキーを押す
8. シミュレーション＋アニメーション再生を一時停止するには スペースキー.

カメラ視野の調整

見やすくするためにカメラ視野の調整を行う．

1. 最初に，スペースキーにより，アニメーション一時停止する．

   一時停止したら，下図のボタンをクリックして，「先頭のフレームにジャンプ」する
2. カメラをビューにロック．

   サイドバーで行う． サイドバーの表示は，3Dビューポートで「N」キー．「ビュー」のタブで「カメラをビューにロック (Lock Came to View)」をチェックする．

   ※ 終わったら，もう1度「N」キーを押して，サイドバーを閉じる．
3. 3Dビューポートのビューを，カメラ視野（カメラビュー）に変える

   ビューのカメラ視野（カメラビュー），ユーザビュー（作業ビュー）切り替えは，メニューでできる．ナビゲーションコントロールでもできる．
4. すると，「カメラ視野（カメラビュー）」を動かすと，同時にカメラも動くようになる
   • カメラ視野の自由な移動： SHIFTキーとマウスの中ボタンを押しながらマウス移動
   • カメラ視野の自由な回転（原点を基準）： マウスの中ボタンを押しながらマウス移動

実習

1. スペースキーにより，アニメーション一時停止すること．
2. 一時停止したら，下図のボタンをクリックして，「先頭のフレームにジャンプ」できる．
3. 立方体（Cube) のオブジェクトを、上の方に移動する．
4. 剛体シミュレーションとアニメーションを行うために，スペースキーを押す

   以上のように，オブジェクトの位置を変化されることにより，アニメーションが変化する．

演習

1. スペースキーにより，アニメーション一時停止すること．
2. 一時停止したら，下図のボタンをクリックして，「先頭のフレームにジャンプ」できる．
3. 立方体（Cube) のオブジェクトを、回転する
4. 剛体シミュレーションとアニメーションを行うために，スペースキーを押す

   回転する前とは，アニメーションが変化する．

実習

次の手順でアニメーションをレンダリングしてみる

「アニメーションのレンダリング」とは、一連の複数のフレームを一括レンダリングすることである

1. スペースキーにより，アニメーション一時停止すること．
2. 一時停止したら，下図のボタンをクリックして，「先頭のフレームにジャンプ」できる．
3. アニメーションのレンダリング（たくさんのフレームの一括レンダリング）

   CTRL キー + F12キー（同時押し）
4. レンダリングが始まるので，確認する．終了を待つ．
5. レンダリングが終了したら、確認のため再生してみる

   CTRL キー + F11キー（同時押し）

   別ウインドウが開いて、再生が始まる．