PDF de programación - Blender: 3D en la Educación. Módulo 9: Simulaciones físicas y paseos virtuales

Blender 3D en la
Educación

Módulo 9: Simulaciones físicas y paseos virtuales



2012

Simulaciones físicas y paseos virtuales

Ha llegado el momento de jugar, en el sentido literal del término. Blender incorpora un motor de juegos denominado Blender Game para
simulaciones físicas, paseos virtuales o cualquier otra recreación que se nos ocurra.

En este apartado nos introducimos en la modalidad de trabajo Blender Game y en los fundamentos de las simulaciones físicas.
Después creamos nuestro primer paseo virtual por el interior de una estancia.

El motor de juegos

Hasta ahora hemos trabajado en una modalidad denominada Blender Estándar donde todos los paneles, botoneras, parámetros estan
orientados al diseño de imágenes fijas y animaciones. Para realizar proyectos cambiamos a la modalidad Blender Game desde la parte
alta de la interfaz cerca del menú donde cambiamos los entornos de trabajo.

Blender Game

En el paso de la modalidad Blender Estándar a Blender Game han cambiado algunas cosas aunque nos hayan pasado
desapercibidas. Un simple ejemplo es el panel Render

donde han cambiado algunas botoneras a las que estamos acostumbrados.

Blender 3D en la EducaciónFormación en RedMinisterio de Educación, Cultura y DeporteINTEF 1 El motor de juegos se ha desarrollado considerablemente desde el salto que dio Blender de la versión 2.49 a la nueva generación que
comenzó con la 2.50.

Se podrían cargar varios motores que controlaran las físicas para elegir con cuál trabajar en función del proyecto, pero de momento sólo
disponemos de uno llamado Bullet (www.bulletphysics.org); antiguamente había otro llamado Sumo. Lo podemos verificar en el panel
Mundo

.

Físicas y Cuerpo rígido

No esperemos más y veamos nuestra primera simulación en acción.

Blender 3D en la EducaciónFormación en RedMinisterio de Educación, Cultura y DeporteINTEF 2 A la escena inicial le sacamos un plano (Añadir/Malla/Plano) además de dejar el cubo por defecto. Colocamos el cubo a una distancia
razonable del plano.

Y ponemos en marcha el juego; o lo que es lo mismo, activamos el motor de juego, desde el panel Render
pulsando el botón
Empezar juego de la botonera Reproductor incorporado (no Reproductor independiente), aunque recomendamos el atajo "P"
desde Modo Objeto

.

Nada ocurre, salvo que el editor Vista 3D cambia de apariencia a una especie de render. Salimos del juego con la tecla "Esc" y todo
vuelve a la normalidad. ¿qué ha ocurrido?. Exactamente lo que tiene que pasar: nada. Los dos objetos que forman parte de la
animación (sin contar la lámpara y la cámara) son cuerpos de tipo Estático y por lo tanto es como su hubiéramos activado la simulación
en una habitación con un suelo y una mesa; nada se mueve.

Pero estamos de acuerdo en que el cubo está en el aire y según la lógica debería caer atraído hacia el plano gracias a la fuerza de la
gravedad.

Blender 3D en la EducaciónFormación en RedMinisterio de Educación, Cultura y DeporteINTEF 3 Nos vamos al panel Físicas

y en la botonera del mismo nombre cambiamos de Estático a Cuerpo rígido.

Con el puntero del ratón sobre el editor Vista 3D (en Modo Objeto
cubo cae. Las físicas se ponen de manifiesto. Ya hemos hecho nuestra primera simulación.

, no lo olvidemos) ponemos en marcha la simulación ("P"). El

Primeras conclusiones

Estemos en sombreado Sólido o en sombreado Textura la iluminación no es global sino que depende exclusivamente de
las lámparas de la escena. El sombreado Textura hace visibles los mapeados UV (si los hubiera) pero algunas ayudas
visuales como el Atributo: Radio sólo se ven con sombreado Sólido a Alambre

La simulación la vemos desde el punto de vista dónde estemos trabajando, pero cuando llegue el momento la simulación
debe ser encuadrada desde la cámara.

Estas recreaciones no son cuestión de activar un par de casillas; un buen resultado depende de variar y probar un buen
número de veces con distintas configuraciones.

Blender 3D en la EducaciónFormación en RedMinisterio de Educación, Cultura y DeporteINTEF 4 Pero vamos a hacer algunos cambios. Lo primero es rotar ("R") el cubo para que no caiga con una cara paralela a la del plano del
suelo.

Lo que era una simulación ("P") más o menos aceptable a pasado a ser un desastre; el cubo se queda clavado al plano (incluso lo
atraviesa ligeramente) y no tiende a posarse sobre una de sus caras.

Comenzamos por activar la opción Límites de colisión en la botonera del mismo nombre del panel
Límites: Caja que es perfecta para el objeto con el que estamos trabajando.

y nos quedamos con la opción

Con esto Blender determina una superficie virtual que envuelve a la malla. La simulación ("P") gana calidad: el cubo ya no atraviesa al
plano y además se mueve de modo realista hasta posarse sobre una de sus caras.

Ayuda visual

Blender 3D en la EducaciónFormación en RedMinisterio de Educación, Cultura y DeporteINTEF 5 Reproductor independiente

Lo primero que debemos saber de esta reproducción es que se toma la cámara como punto de vista.

Si reproducimos con Empezar juego de la botonera Reproductor independiente, Blender nos mostrará la simulación en una
ventana emergente. Esta reproducción es una imitación exacta de cómo se verá cuando fabriquemos el autoejecutable que nos
permite reproducir nuestro trabajo sin estar ejecutando Blender; incluso en un ordenador donde el programa no está ni siquiera
instalado.

En nuestro ejemplo el cubo viene con un material asignado porque es el cubo que pone Blender en la escena por defecto. Pero
el plano lo hemos añadido sin más y carece de material. En este Reproductor independiente comprobamos cómo los objetos
que no tienen asignado un material aparecen completamente negros.

Parámetros importantes

A continuación damos un recetario de parámetros que consideraremos en primer instancia, aunque hay otros muchos que conviene

Blender 3D en la EducaciónFormación en RedMinisterio de Educación, Cultura y DeporteINTEF 6 experimentar (todos son relativos a Cuerpo rigido):

PANEL FÍSICAS

. BOTONERA: LÍMITES DE COLOSIÓN

Límites de colisión. Hay límites para las geometrías básicas Cubo, Esfera, Cilindro y Cono. Del resto de opciones nos
interesa mucho Envoltura convexa que es la adecuada para mallas no tan geométricas como puede ser la mona Suzanne.

Margen. Determina una distancia entre la malla y una especie de envoltorio virtual que es el que realmente colisiona. Si
queremos que sea 0.000 y nos da algún problema basta con ampliarlo mínimamente (0.002, por ejemplo) y se arregla el
conflicto.

PANEL FÍSICAS

. BOTONERA: FÍSICAS

Radio. Está en la botonera Físicas. Se representa visualmente en el editor Vista 3D tanto en sombreado Alambre como en
Sólido. Está directamente relacionado con el Límite de colisión: Esfera. Si este límite está asignado a una esfera lo normal es
que Radio coincida con la malla. Pero por diferentes motivos puede que queramos un radio mayor o menor para la esfera
delimitadora.

Masa. También en la botonera Físicas. Aunque ya sabemos que masa no es lo mismo que peso debemos hacer una
interpretación en este sentido. Dos objetos, uno con una Masa: 1.000 y otro de 2.000, porque descenderán a la misma
velocidad. Pero no es lo mismo que un cuerpo de Masa: 10.000 golpee a otro Cuerpo rígido de 5.000 que a otro de 1.000. El de
Masa: 5.000 se comportará como si fuera mucho más pesado y sufrirá menos desplazamiento que el de 1.000.

Amortiguación. En realidad no todos los cuerpos caen a la misma velocidad debido a que a algunos les afecta más que a otros
el aire que se encuentran por el camino, tal es el caso de una pluma. Este rozamiento puede editarse por separado para:

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Traslación. Afecta a asuntos como la caída libre. 1.000 hace que el objeto encuentre tanta resistencia que no se mueva.

Rotación. Exatamente igual.

PANEL MUNDO

. BOTONERA: FÍSICAS

Gravedad. Está claro que hace referencia a la fuerza con la que los cuerpos son atraídos verticalmente hacia abajo en el eje Z
Global. Gravedad: 0.00 equivale a flotar en el aire.

CPS. Son los cuadros por segundo que van a calcularse. Este parámetro es realmente importante si vamos a acabar convirtiendo
nuestra simulación en una animación en vídeo. En ese caso ajustaremos aquí entre 24 y 30 que serán los fotogramas por
segundo a los que haremos la animación final. Un valor alto origina animaciones de tipo slow-motión (cámara superlenta). En
realidad sea cual sea este parámetro es posible variar la velocidad de reproducción posteriormente manipulando la distancia
entre los fotogramas clave que se generan al grabar.

Sub-pasos. Aumenta la precisión de los cálculos corrigiendo posibles comportamientos extraños (objetos que se introducen en
otros al colisionar, por ejemplo). Una variación en este parámetro puede suponer un cambio de comportamiento en los rebotes
porque la información procesada es mayor.

PANEL MATERIALES

. BOTONERA: FÍSICAS

Hay propiedades físicas exclusivas de los materiales. Parece razonable que cuando estamos creando un objeto con apariencia de
plástico sea ahí donde nos ocupemos de determinar sus propiedades físicas para el motor de juegos. Al encontrarnos en la modalidad
Blender Game se hace visible alguna botonera nueva como es el caso de Físicas.
Aquí definimos cuánta fuerza se absorbe en un impacto o si hay mucho rozamiento en el contacto de unos objetos con otros:

Fricción. Determina cuánto rozamiento se origina. En un cubo que resbala por un plano inclinado, un valor de Fricción: 0.000
en este último significa que el cubo resbala indefinidamente aunque el valor de Fricción de ese cubo sea enorme. El plano se
comportaría como una pista de hielo.

Elasticidad. En un choque con otro cuerpo ¿cuánta fuerza absorbe este objeto? Si el cubo de antes cae desde una altura, al
llegar al plano sólo rebotará si ninguno de los dos (plano y cubo) absorbe el 10