Blenderで剛体（rigid body）の落下、衝突のシミュレーション

前準備

Blenderは，3次元コンピュータグラフィックス・アニメーションソフトウェアである．3次元モデルの編集，レンダリング，光源やカメラ等の設定による3次元コンピュータグラフィックス・アニメーション作成機能がある．

• WindowsでのBlenderのインストール：別ページで説明
• UbuntuでのBlenderのインストール：別ページで説明

メニューの日本語化を行っておくと使いやすい．「編集（Edit）→プリファレンス（Preferences）→インターフェイス（Interface）→翻訳（Translation）」で設定できる．

剛体シミュレーションの例

剛体シミュレーションは，重力による落下や衝突を物理法則に基づいて計算する機能である．剛体とは，力が加わっても形が変わらない物体のことである．Blenderでは，物理演算の機能を使って，計算結果をアニメーションとして得ることができる．

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う．

1. Blenderファイルをダウンロードする．

   次のリンクをクリックし，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する．

   

4. シミュレーションとアニメーション再生を行うために，スペースキーを押す（タイムラインの再生ボタンでも実行できる）．

   剛体シミュレーションが始まる．

   

5. シミュレーションと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を押す．
6. 一時停止した後，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. アニメーションが一時停止し，先頭のフレームになっていることを確認する．

   一時停止しているときは，オブジェクトを移動できる．

   シーン内の球のオブジェクトを移動する．移動は次の手順で行う．

   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する．

   

   球の位置が確認できないときは，マウスの中ボタンを押しながらマウスを動かす．視点全体が回転するので，角度を変えながら配置を確認する．

   

   スペースキーを押し，シミュレーションとアニメーション再生を実行して結果を確認する．球の初期位置を高くすると，落下により速度が大きくなるため，衝突後のオブジェクトの動きも大きくなる．

   

剛体シミュレーションの制作

ここでは，Blenderで新規のシーンから開始し，オブジェクトを配置して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

次の手順により，立方体と平面を配置し，剛体シミュレーションを行う．

1. 新規にBlenderを起動する．
2. 起動時に立方体（Cube）のオブジェクトが配置されている．これをそのまま使用する．

   立方体（Cube）のオブジェクトは削除しない．

   

3. 平面（Plane）のオブジェクトを追加する．

   

   

4. 追加した平面（Plane）のオブジェクトを拡大する．

   平面のオブジェクトを選択し，拡大縮小ツールを使う．

   

   平面を大きくする．

   

5. 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配置する．

   平面のオブジェクトを選択し，移動モードにする．

   

   平面が立方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，視点全体が回転する．角度を変えながら，オブジェクトの配置を確認する．

   

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する．

      マウスの左クリックで選択する．

      

   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する．

      

   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」をクリックする．

      

   4. 次に，平面（Plane）のオブジェクトを選択する．

      マウスの左クリックで選択する．

      

   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する．

      

   6. 平面（Plane）のオブジェクトについても，剛体シミュレーションの設定を行う．

      「リジッドボディ」をクリックする．

      

   7. 平面（Plane）のオブジェクトは落下させないため，「タイプ」で「アクティブ」を「パッシブ」に変更する．

      

7. 剛体シミュレーションとアニメーションを実行するために，スペースキーを押す．

   

8. シミュレーションとアニメーション再生を一時停止するために，スペースキーを押す．

   

カメラ視野の調整

表示を確認しやすくするために，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を一時停止する．

   一時停止した後，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する．

   サイドバーで設定する．サイドバーの表示は，3DビューポートでNキーを押すことで切り替わる．「ビュー」のタブで「カメラをビューにロック」をチェックする．

   設定が終わったら，再度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，カメラ視野に変更する．

   カメラ視野と作業視野の切り替えは，メニューの「ビュー」→「カメラ」で行う．ナビゲーションコントロールや，テンキーの0キーでも切り替えられる．

   

4. これにより，カメラ視野を動かすと，カメラも動くようになる．

   カメラ視野の平行移動：Shiftキーとマウスの中ボタンを押しながらマウスを動かす．

   カメラ視野の回転（原点を基準）：マウスの中ボタンを押しながらマウスを動かす．

   

演習

1. スペースキーにより，アニメーションを一時停止する．
2. 一時停止した後，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．

   

3. 立方体（Cube）のオブジェクトを上方に移動する．

   

4. 剛体シミュレーションとアニメーションを実行するために，スペースキーを押す．

   このように，オブジェクトの位置を変えると，アニメーションの結果が変わる．

   

演習

1. スペースキーにより，アニメーションを一時停止する．
2. 一時停止した後，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．

   

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実行するために，スペースキーを押す．

   回転前と比べて，アニメーションの結果が変わる．

   

演習

次の手順でアニメーションをレンダリングする．「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でレンダリングすることである．

1. スペースキーにより，アニメーションを一時停止する．
2. 一時停止した後，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．

   

3. レンダリング結果の保存先とファイル形式を確認する．

   プロパティの画面の「出力プロパティ」で設定する．初期設定では，連続した画像ファイルとして保存される．動画ファイルとして保存するときは，「ファイルフォーマット」で「FFmpeg動画」を選ぶ．

4. アニメーションのレンダリング（複数フレームの一括レンダリング）を実行する．

   Ctrl + F12キーを押すか，「レンダー」メニューから「アニメーションレンダリング」を選ぶ．

   

5. レンダリングが始まるので，画面を確認し，終了を待つ．

   

6. レンダリングが終わったら，確認のため再生する．

   Ctrl + F11キーを押すか，「レンダー」メニューの「アニメーション再生」を選ぶ．

   別ウインドウが開き，再生が始まる．