Blender workshop: 3D ontwerpen met gratis software

De gratis versie van Blender met zijn vernieuwde interface en makkelijk te bedienen gereedschappen maakt modelleren en animeren in 3D pas echt leuk. Met onze workshop kun je makkelijk aan de slag met het bouwen van je eigen 3D-modellen op de computer.

Met 3D-software kun je de werkelijkheid eenvoudig nabootsen, een beetje mooier of net enger maken of gewoon helemaal opnieuw vormgeven. Hoe dat werkt, ontdek je in onze workshop. We beginnen met de eerste kennismaking en constructie van eenvoudige objecten uit virtuele bouwblokken en eindigen met een fotorealistische scène. Als werkomgeving gebruiken we de gratis opensourcesoftware Blender. Die wordt niet alleen voor professionele filmproducties ingezet, maar is vanaf versie 2.8 ook veel makkelijker geworden voor instappers.

In deze eerste tutorial gaan we aan de slag met de meest eenvoudige bewerkingen en het neerzetten van ­standaard­vormen. Daarmee kun je al een speelgoedtrein modelleren. In een volgende workshop leer je hoe je met dergelijke basisvormen willekeurige objecten kunt vervaardigen. Daarvoor ga je aan de slag met digitaal snijden, kneden, frezen en slijpen. ­Latere workshops gaan in op hoe objecten echt realistisch worden met verschillende materialen voor het oppervlak en een passende belichting. Het sluitstuk is het renderen, waarbij op basis van de virtuele scene een beeld wordt gegenereerd. Die volgorde lijkt op de gang van zaken bij een professionele 3D-productie, maar dan wel met wat vereenvoudigingen. Soms gaan we juist wat dieper op dingen in, zodat je wat meer kennis krijgt van de achterliggende concepten.

Het eindresultaat is niet alleen een fotorealistische scène, maar je leert ook de belangrijkste basis­tech­nieken en raakt bekend met de 3D-workflow. Daarmee kun je jezelf wagen aan Blender-tutorials voor gevorderden.

Blender kun je via blender.org downloaden voor Windows, macOS en Linux. Het installatiepakket is maar 100 MB groot. Voor Windows is zelfs een portable versie als zip-archief beschikbaar, die je rechtstreeks kunt draaien vanaf een usb-stick. De Linux-versie moet met elke gangbare distributie kunnen werken. Niet alleen op blender.org staan kant-en-klare actuele versies, maar ook in de Snap Store of op Steam. Bij andere externe bronnen of Linux-repository’s is de kwaliteit van de builds echter niet gegarandeerd.

Bij de eerste keer starten verschijnt er een welkomstscherm, dat je gewoon kunt wegklikken. Daarna kom je in de 3D-wereld, die wordt voorgesteld door een bodemraster en een kubus. Dat deelvenster heet 3D-Viewport en is de plek waar het grootste deel van het werk gedaan wordt. Er omheen staan andere vensters, zoals rechtsboven de Outliner. Die toont de 3D-scène in een soort boomstructuur zoals je van bestandsbeheerders kent. Daaronder bevindt zich de Properties Editor, waarin je alle mogelijke eigenschappen aanpast. Dat varieert van algemene instellingen zoals de grootte van het uiteindelijke beeld tot en met erg specifieke instellingen als de kenmerken van een object. Onder de viewport, staat de ­Timeline. Die heb je bij deze workshop niet nodig, omdat we een stilstaand beeld willen creëren en geen animatie.

De vensters in Blender 2.8 worden als tegels gerangschikt, dat wil zeggen dat ze elkaar niet overlappen. Delen van de interface die andere delen zoals vervolgkeuzemenu’s aan het zicht onttrekken, verdwijnen zodra je de muis beweegt. Dat is even wennen, maar zorgt ervoor dat ze niet in de weg zitten bij de bediening.

De interface van Blender kun je eventueel via ‘Edit / Preferences / Interface / Translation’ op een andere taal dan Engels instellen. Maar dat raden we niet aan omdat veel termen geen goed equivalent hebben in andere talen zoals het Nederlands, en het zoeken naar informatie op internet wordt daardoor ook lastiger. Daarom zijn bijna alle tutorials die je kunt vinden gericht op de Engelstalige interface – net zoals onze ­serie workshops. Daarmee vermijden we bovendien mogelijk verwarrende termen als vormsleutel, massief weergeven, doorgangsindicatoren, et cetera.

Alle functies die je in Blender nodig hebt om in de ruimte te bewegen, zijn bereikbaar via de middelste muisknop respectievelijk het muiswiel. Net zoals je bij 2D-programma’s voor beeldbewerking en vectorafbeeldingen en dergelijke het werkoppervlak kunt verschuiven, kun je de 3D-viewport draaien in de ruimte om het model vanuit een andere, gunstigere hoek te bekijken en bewerken. Voor het draaien houd je het muiswiel ingedrukt en verplaats je de muis.

Wil je echter alleen het beeld verschuiven (panning), dan moet je daarbij ook nog de Shift-toets ingedrukt houden. Voor het in- of uitzoomen hoef je alleen aan het muiswiel te draaien (of als alternatief: de muis bewegen met Ctrl en de middelste muisknop indrukken).

Verplaatsen door de ruimte: houd de middelste muisknop (muiswiel) ingedrukt of gebruik de Navigation-widget om de scène vanuit alle mogelijke gezichtspunten te bekijken.

Heb je geen derde muisknop, bijvoorbeeld op je laptop of een los trackpad, dan moet je je behelpen met de nieuwe navigatieknoppen rechtsboven in de 3D-­viewport. Met het handpictogram verschuif je het beeld naar links, rechts, boven of onder. Met het vergrootglas beweeg je dichter naar of verder van het object af. Als je op het veelkleurige assenstelsel klikt en de muis beweegt, kun je het object naar wens roteren.

Het kan soms gebeuren dat je in de 3D-omgeving ‘blijft hangen’ en niet meer verder kunt bewegen. In dat geval kun je even op de toets Home of Pos1 drukken, zodat Blender de scène opnieuw weergeeft en je weer kunt bewegen. Eventueel kun je met de punttoets van het numeriek toetsenblok de viewport centreren op het geselecteerde object, wat ook de blokkering opheft.

Maar wat is dan de reden dat je niet meer kunt bewegen? De stappen waarmee je heen en weer beweegt worden dynamisch aangepast. Anders zou je een object van een millimeter groot zo voorbij schieten als de stapgrootte bijvoorbeeld een meter is. Blender maakt elke stap die je voor- of achteruit gaat automatisch iets kleiner dan de vorige. Op die manier kun je een object steeds iets dichter naderen zonder er voorbij te gaan. Maar soms worden de stappen te klein. Met Home en de punt op het cijferblok reset je de stapgrootte.

Een tweede basishandeling bij het werken in 3D is het verplaatsen van voorwerpen of objecten in de ruimte. Om een object te verplaatsen of op andere wijze te bewerken, moet je het eerst selecteren en daarna het juiste gereedschap kiezen. Selecteren gaat vanaf Blender 2.8 door met de linkermuisknop op het object te klikken (net als bij andere tekenprogramma’s). Let er wel op dat de workspace Layout is geselecteerd (boven de viewport) en niet Sculpting, anders selecteer je niet het hele object. Geselecteerde objecten herken je aan een oranje kader.

Objecten aanpassen: gereedschappen voor bewegen (boven), roteren (midden) en schalen staan op de Tool Shelf.

De tools staan links van de 3D-weergave in de zogeheten Tool Shelf. Klik op de knop met de vier pijlen om het Move-gereedschap te activeren. In de 3D-viewport zie je bij het geselecteerde object dan driedimensionale grepen in de kleuren rood, groot, blauw en wit. Die grepen heten in Blender Widgets of Gizmo’s en moet je met de linkermuisknop bedienen.

Objecten aanpassen: de gekleurde grepen resulteren in aanpassen over een enkele as, de vierhoeken over twee assen.

Klik op een pijl, houd de muisknop ingedrukt en verplaats de muis. Het object beweegt dan langs de as waar de betreffende pijl bij hoort. Rood hoort in dit geval bij de X-as (voor-achter), groen bij de Y-as (links-rechts), en blauw bij de Z-as (omhoog-omlaag). Als je op een van de vierhoekjes klikt, beweegt het object over twee assen. Dat kun je zien als verplaatsen in een vlak. Via de witte cirkel in het midden kun je het object vrij verplaatsen in perspectief. De gereedschappen voor roteren en schalen werken identiek.

Nieuwe objecten voeg je in via het menu Add meteen boven de 3D-viewport. Kies daar Mesh en vervolgens het gewenste object. Wil je vanaf het begin meteen zo efficiënt mogelijk werken, onthoud dan de bijbe­horende toetsencombinatie Shift+A.

Vermoedelijk verschijnt het object in het midden. Dat hoeft niet, want je kunt de positie van tevoren naar wens kiezen. Daarvoor klik je bij de Tool Shelf op het dradenkruispictogram om de 3D-Cursor te kiezen. Daarna kun je ergens in de scène klikken om een object toe te voegen. Net zoals bij een tekstverwerkingsprogramma de cursor aangeeft waar het volgende teken verschijnt, geeft de 3D-cursor in Blender de positie aan waar het nieuwe object verschijnt. Ook als je in de viewport van Blender een referentiepunt nodig hebt, komt de cursor van pas. Om een object te wissen, selecteer je het en open je met de rechtermuisknop het snelmenu. Helemaal onderin staat de opdracht ­Delete. Als alternatief gebruik je de Delete-toets of X.

Het is een goed idee om eerst even de tijd te nemen en uitgebreid te oefenen. Voeg verschillende objecten toe en verplaats, draai en schaal ze. Het verplaatsen en jezelf oriënteren in de 3D-ruimte is de belangrijkste oefening om wegwijs te raken in de materie. Bij ervaren 3D-ontwerpers gaat dat moeiteloos.

Je eerste eigen project start je met een lege scène via ‘File / New / General’. In dit voorbeeld maak je een speelgoedstoomlocomotief opgebouwd uit houten blokken. Als bodemplaat kun je de standaardkubus in de scène gebruiken, die je daar alleen een beetje voor hoeft aan te passen. Maak er met het Scale-gereedschap een plat blok van. Met de blauwe pijl kun je het blok platter maken en met de rode smaller.

Bodemplaat: maak met de Scale-tool een blok van de kubus. Versleep eerst de blauwe en daarna de rode greep.

Om de cabine voor de machinist te maken, voeg je via ‘Add / Mesh / Cube’ nog een kubus toe. Als je de 3D-cursor nog niet hebt verschoven, zou die kubus de bodemplaat moeten omvatten. Krimp hem eerst met de groene pijl in langs de Y-as, en dan met de rode tot de breedte van het onderstel en als laatste met de blauwe pijl. Gebruik daarna het Move-gereedschap om de ­cabine op het einde van het onderstel te plaatsen.

Cabine: voeg een kubus toe, maak er met het Scale-gereedschap een blok van en verplaats dat met het Move-gereedschap.

Voor de ketel kun je ook een van de standaardvormen gebruiken die in het Add-menu onder Mesh te vinden zijn: de cilinder. Omdat die na het invoegen rechtop staat, moet je hem 90 graden draaien. Kies daarvoor de rotatietool en draai de cilinder naar de X-as. Als je ondertussen de Ctrl-toets ingedrukt houdt, verspringt de cilinder per 5 graden. De huidige hoek zie je daarbij in witte tekst rechtsboven in de 3D-­viewport. Exact 90 graden draaien is daarmee een eitje.

Ketel: voeg een cilinder toe, draai die met het Rotate-gereedschap en de Ctrl-toets 90 graden en maak hem slanker met de groene vierhoekige greep van het Scale-gereedschap.

Misschien vraag je jezelf nu af of dergelijke hulp wellicht ook beschikbaar is voor het precies op elkaar plaatsen van twee objecten. Daarvoor dienen het hoefijzerpictogram in de werkbalk boven en opties in de keuzelijst ernaast. De optie Face zorgt er bij gebruik van transformatietools voor dat objecten uitlijnen op oppervlakken als je op Ctrl drukt.

Het is echter goed om objecten met de hand te plaatsen en niet alleen om te oefenen. In de echte wereld zitten voorwerpen ook niet altijd strak op elkaar, vaak is er een beetje speling. De kleine onnauwkeurig­heden die ontstaan door objecten met de hand te plaatsen, maken het model juist realistischer. Maar bij het draaien van de cilinder kun je beter de daarvoor beschreven snapping-functie gebruiken. Bij het ­roteren hebben kleine afwijkingen grotere gevolgen en een scheef op de locomotief geplaatste ketel oogt niet realistisch, maar vooral slordig.

Als je bij het roteren de Ctrl-toets ingedrukt houdt, draait het object in stappen van vijf graden. In de 3D-viewport zie je linksboven hoe ver het object al gedraaid is.

De ketel is nog veel te dik. Een mogelijkheid om hem slanker te maken, is door hem gelijktijdig langs twee assen te schalen. Selecteer het Scale-gereedschap en klik in de groene vierhoek. Daardoor schaal je langs de X- en Z-as, maar niet de Y-as. De flink slankere ­cilinder moet je korter maken met de groene greep. Het kiezen van de juiste assen is essentieel bij het werken in 3D. Oplettende lezers zullen vast opgemerkt hebben dat je hetzelfde resultaat bereikt als je de cilinder eerst op alle drie de assen schaalt en vervolgens weer langs een enkele as langer maakt. Er zijn in 3D meestal meerdere wegen om hetzelfde doel te bereiken.

Voor de wielen kun je een langs de Z-as ingedrukte en 90 graden gedraaide cilinder gebruiken. Daarvan heb je er wel vier nodig op verschillende posities. Dat bereik je snel met kopieën en shortcuts. Zet het eerste wiel linksvoor, open met de rechtermuisknop het snelmenu en kies ‘Duplicate Objects’. Als je de muis dan verplaatst, beweegt een kopie van het wiel met een witte omlijning mee: je bevindt je in de verplaatsingsmodus. Druk je op de X-toets (kort drukken, niet ingedrukt houden), dan beweegt het wiel alleen nog langs de X-as en kun je het aan andere kant van de locomotief plaatsen.

Voorste wielen: cilinder toevoegen, 90 graden draaien, schalen, dupliceren, verplaatsen. Achterste wielen: de voorste twee dupliceren en verschuiven.

Als je in Blender iets verplaatst, roteert of schaalt, kun je de bewerking altijd beperken tot één enkele as. Daarvoor hoef je alleen op de betreffende toets te drukken. Als je dat soort elementaire toetsen(combinaties) onthoudt, kun je jezelf veel tijd en klikken besparen bij de werkzaamheden in Blender – al kun je sinds versie 2.8 ook zonder toetsencombinaties uit de voeten.

Selecteer beide wielen door bij het selecteren de Shift-toets ingedrukt te houden. Dupliceer de selectie en druk ditmaal op de toets Y bij het verplaatsen. Op die manier zijn de vier wielen snel geplaatst.

Staan alle objecten nu wel echt op de juiste plek? Een monitor is beperkt tot een tweedimensionale representatie, echte diepte ontbreekt in de weergave. Daardoor kom je vaak toch voor verrassingen te staan. Wat er van voren bekeken goed uitziet, lijkt van onderaf misschien een scheve boel.

Door het perspectief te wijzigen, worden constructiefouten zichtbaar.

Je moet de scene daarom altijd vanuit verschillende gezichtspunten controleren. Dat gaat heel gemakkelijk via de Navigation-widget. Klik daarin op een van de assen om het gezichtspunt te verplaatsen naar boven, voor, rechts of links. Blender wisselt daarbij boven­dien van een perspectivistische naar orthogo­nale weer­gave. Bij laatstgenoemde zijn gelijke werkelijke lengten ook in de weergave even lang. Daardoor kom je verborgen constructiefouten sneller op het spoor.

In dit geval staan de wielen aan één kant te ver weg, wat in de orthogonale weergave meteen opvalt.

Als je video-tutorials bekijkt van gevorderde gebruikers, valt op dat ze tijdens het ontwerpen voort­durend rond bewegen om het object uit allerlei gezichtspunten te bekijken. Als je dat jezelf aanleert, kun je daar veel profijt van hebben.

De locomotief ziet er momenteel nog erg door een computer gegenereerd uit. Vooral bij de ketel en de wielen vallen de afzonderlijke vlakken op waaruit de objecten opgebouwd zijn. Je kunt dat verhelpen met het zogeheten Smooth Shading, dat probeert om de vormen subtiel af te ronden. Selecteer de ketel (cilinder), open met de rechtermuisknop het snelmenu en kies ‘Shade Smooth’. De cilinder oogt dan aanvankelijk nog wat vreemd omdat de functie ook de scherpe rand bij de zijvlakken heel erg afrondt.

Door ‘Smooth Shading’ worden scherpe overgangen zoals bij de cilinder te sterk afgerond.

Bij Blender 2.8 is er een nieuwe functie die dat probleem verhelpt. Die rondt alleen overgangen af tussen oppervlakken die met een relatief kleine hoek aansluiten op omringende oppervlakken. De functie is relatief nieuw en zit ietwat verstopt in de Properties Editor op het tabblad ‘Object Data’.

De Properties Editor is het venster rechtsonder en het Object-Data-tabblad herken je aan het groene pictogram. Dat stelt een driehoek voor die is opgebouwd uit punten, lijnen en vlakken. Dat zijn de drie basis­elementen of data waaruit 3D-objecten zijn opgebouwd. Bij Blender wordt dat een mesh genoemd, wat je zou kunnen vertalen als draadmodel of puntenraster. Voor andere elementen in een scène zoals de camera of het licht, staan op dat tabblad andere eigen­schappen zoals de brandpuntsafstand en de lichtsterkte.

De optie ‘Auto Smooth’ behoudt de scherpe zijkanten en strijkt alleen de vlakken van de cilinder glad.

Vouw de categorie Normals uit en zet een vinkje bij ‘Auto Smooth’. Dan ziet de cilinder er beter uit omdat de zijvlakken niet worden afgerond. Intern gebruikt Blender voor het object ondertussen zogeheten Custom Normals.

De optie ‘Auto Smooth’ geeft een realistischer effect, maar zit wat verstopt.

Via de Normals (vectoren) wordt bij computer­beelden de richting bepaald van oppervlakken. Door die te wijzigen, kun je ze beïnvloeden. ­Activeer voor alle andere objecten Smooth Shading en Auto Smooth ook. Je kunt daarbij alle objecten tegelijk selecteren en via het snelmenu bewerken. Om voor alle objecten ook tegelijk Auto Smooth te activeren, moet je de Alt-toets ingedrukt houden terwijl je die optie aanvinkt.

Waarom is Smooth Shading zo makkelijk via het snelmenu bereikbaar, terwijl Auto Smooth verstopt zit in een subcategorie op een tabblad van het Properties-venster? De eerstgenoemde functie is al jaren een vertrouwde, essentiële functie, terwijl de nieuwe functie nog niet zo lang bestaat, niet zo vaak nodig is en nog een plekje in de interface moet krijgen. De ontwikkelaars spelen onder andere met het idee om Auto Smooth bij elk nieuw toegevoegd object automatisch te activeren.

Bij de Blender-workshop in de volgende c’t leer je een techniek voor het modelleren waar Auto Smooth niet bij nodig is.

De scherpe randen zijn nog wel een probleem, omdat dergelijke precieze overgangen in de realiteit – en zeker bij kinderspeelgoed – bijna niet voorkomen. Blender biedt voor het digitaal afvijlen de ‘Bevel Modifier’. Selecteer de cilinder (ketel) weer en ga naar het tabblad Modifiers van de Properties Editor. Kies Bevel in de vervolgkeuzelijst. De randen van de cilinder worden dan afgeschuind, maar de vele kleine vlakken zijn weer zichtbaar. Kies bij ‘Limit Method’ voor Angle en dan is dit probleem verholpen.

Met de juiste instellingen geef je ook eenvoudige objecten mooi afgeronde randen.

De afgeschuinde randen zijn nog steeds te scherp, maar met de optie ‘Harden Normals’ geef je ze een vlakker en meer afgerond uiterlijk. De naam van de functie is wat onhandig gekozen, omdat hij meer betrekking heeft op de interne processen dan op het zichtbare eindresultaat. Stel bij Segments de waarde 3 in om het afvijlen te voltooien. Selecteer weer alle objecten en vervolgens het Modifier-tabblad. Druk vervolgens op Ctrl+L voor ‘Make Links’ en kies Modifiers. Daardoor worden de modifiers van de ketel naar alle andere objecten gekopieerd.

Het eindresultaat met Auto Smooth en overal afgevijlde randen.

Je bent nu in staat om met Blender uit basisvormen eenvoudige modellen te bouwen, die aan te passen en af te ronden. Ondertussen ken je de mogelijkheden om meerdere objecten tegelijkertijd te bewerken. Omdat het vormgeven met standaardblokken nog wat beperkt is, leer je in de volgende workshop hoe je van een cilinder een koffiemok maakt en die met andere methoden afrondt.

(Gottfried Hofmann en Marco den Teuling, c’t magazine)