Blender備忘録（3Dテキスト・クロスの物理演算・エンプティ）

ハロウィン用に、3Dテキストとクロスの物理演算を使ったエフェクトを作成しました
Blenderでモデルを作成し、Three.jsで動的に表示する仕組みを実装しています

目次

1. 3Dテキストの作成
2. クロスの物理演算
   1. お化けの形状を作成
   2. 上下に動く際の揺れを表現
3. エンプティ

3Dテキストの作成

テキストの追加

• 3Dビューポートで「Shift + A」→「テキスト」を追加
  ＊r x 90で回転すると正面に
• 編集モードで文字列を入力
• ちなみに日本語は
  テキストの「オブジェクトデータプロパティ」の「フォント」で日本語に対応しているフォントを選択する必要があります
  ＊Macのシステムフォントのパス：　/System/Library/Fonts/
  また、日本語は直接入力ができないのでコピーしたテキストを貼り付けます

テキストのオブジェクトデータプロパティ

• テキストの揃え方を調整：「オブジェクトデータプロパティ」の「段落」の「配置」
• 文字の間隔を調整：「オブジェクトデータプロパティ」の「段落」の「間隔」
• 文字の押し出し：「オブジェクトデータプロパティ」の「ジオメトリ」の「押し出し」
• 丸みをつける：「オブジェクトデータプロパティ」の「ジオメトリ」の「ベベル」の「深度」

3Dオブジェクトにするために「メッシュ」に変換する

• 「オブジェクト」→「適用」→「表示の形状をメッシュ化」
  ＊モディファイアなどで生成された形状をそのままメッシュ化（モディファイアを確定）
• 「オブジェクト」→「変換」→「メッシュ」
  ＊オブジェクトタイプ（カーブ、テキストなど）をメッシュタイプに変更

Blenderでモデリングした際に、曲線は頂点が密集、直線は頂点が少なくなります

今回の3Dテキストはモデルから頂点データを取得して作成したBufferGeometryの頂点を
THREE.Points を使って頂点ごとに点を描画するために利用したいので
頂点を均等に配置します
「リメッシュモディファイア」や「サブディビジョンモディファイア」を使ってモデルの頂点を均等に分布させることができます

リメッシュモディファイア
「モディファイアプロパティ」から「モディファイアを追加」ボタンを押し「リメッシュモディファイア」を追加
サイズを調整して適切な頂点数を維持しつつ形状を確保
リメッシュモディファイアを適用する

作成した3Dテキストのモデルを使ったパーティクルのモーフィングアニメーションの実装について
https://koro-koro.com/threejs-shader-3d/#chapter-9

クロスの物理演算

物理演算は、コンピューター上で重力や衝突、風などの力をシミュレートして物体の動きや変形を再現できます
「クロス」の物理演算を使うと、風や重力の影響を受けた「布」の揺れや、他の物体との接触による変形を表現できます
今回は、UV球の上に平面をかぶせることでお化けの形状を作り、その布が上下に動く際の揺れを表現するために利用

お化けの形状を作成

平面をUV球にかぶせることでお化けの形状にする
＊UV球はお化けの「体」の形状を再現するために使用

1：3DビューポートのUV球と平面を配置

2：布の動きや揺れをリアルに表現するために、平面には十分な頂点数が必要なので「サブディビジョンモディファイア」で頂点数を増やす
平面を選択し、「モディファイアプロパティ」から「モディファイアを追加」ボタンを押し「サブディビジョンサーフェイス」を追加
サブディビジョンモディファイアを適用する

• 「カトマルクラーク」と「シンプル」
  カトマルクラークは、オブジェクトのメッシュを細分化し、かつ表面を滑らかに
  シンプルは、メッシュは細分化しますがオブジェクトの見た目に変化ない
• ビューポートのレベルは「0⁠」⁠～「⁠6」で数値が大きいほど滑らかになる

３：平面にクロスの物理演算設定
平面を選択し、右側の「物理プロパティ」タブから「クロス」を追加
「クロス」の「コリジョン」から「セルフコリジョン」にチェックをつける
＊これは布が他の部分をすり抜けて不自然な動きにならないように、自身と衝突する動きを考慮するため

余談：ちなみに「コリジョン」とは、3Dグラフィックスや物理シミュレーションの分野で、物体同士が衝突することや、その衝突を検出する技術
オブジェクトにコリジョンを設定することで、そのオブジェクトが他のオブジェクトに影響を与えます

４：UV球にコリジョンの物理演算設定
UV球を選択し、「物理プロパティ」タブから「コリジョン」を追加

５：タイムライン上でシミュレーションを再生、形状を固定したいフレームを選んで、平面を選択してその時点でのクロスモディファイアを適用する

UV球は不要になったため削除
お化けの形状に対してスムースシェードを適用

上下に動く際の揺れを表現

上下に動く際の揺れのシミュレーションを物理演算で作成

1：お化け（布）の上下動アニメーションの設定
タイムライン上でお化けにキーフレームを設定します
タイムラインとキーフレームについて
https://koro-koro.com/blender-no5/#chapter-2

余談
実際には、帽子と布を一緒に動かすために、十字型のエンプティを追加して、このエンプティを親として、帽子と布を子オブジェクトに設定して親子関係を作成しました
これでエンプティを動かすことで、帽子と布が一緒に動きます

２：お化け（布）にウェイトペイントする
＊クロスの物理演算を適用すると、布は重力従って全体が下に落ちてしまうので、ウェイトペイントを使って頭部は固定して影響度を調整（グラデーション）します

ウェイトペイントについて
https://koro-koro.com/blender-no5/#chapter-9

３：お化け（布）に物理演算設定
お化け（布）選択し、右側の「物理プロパティ」から「クロス」を追加
クロスの設定内にある「シェイプ」セクションで、「固定グループ」を選択
既にウェイトペイントで作成された「グループ」があるので、そのグループを選択し、布の特定部分を固定します
＊剛性を0.01程度の小さい値にするとより布が柔らかく流動的に動くようになります

タイムライン上でシミュレーションを再生
クロスの設定内にある「キャッシュ」で「ベイク」しておきます

複数のフレームで変形した頂点の状態をシェイプキーとして保存
＊Three.jsで上下に動く際の揺れを表現したい場合

現在の状態では、お化け（布）の頂点自体は変形していません
編集モードにするとこんな感じです

もしThree.jsで上下に動く際の揺れをリアルに表現したい場合、複数のフレームで変形した頂点の状態を作成し、それをシェイプキーとして保存します

シェイプキーについて
https://koro-koro.com/blender-no5/#chapter-5

１：お化け（布）を選択した状態で、オブジェクトデータプロパティのシェイプキーで「＋」ボタンを押してベースを作成
このまま、フレームを移動してシェイプキーを追加しても頂点は変形していないので意味がありません

ポイント　
モディファイアを適用すると、頂点は変形しますが、シミュレーションができなくなります
さらに、オブジェクトデータプロパティが切り替わってしまうため、シェイプキーのベースも消えてしまいます
この問題を解決するために
Pythonスクリプトを使ってモディファイア適用後の頂点位置をシェイプキーを追加します

２：Pythonスクリプトを使ってモディファイア適用後の頂点位置をシェイプキーを追加
画面のレイアウトを少し変更して「テキストエディタ」を追加
「テキストエディタ」で「新規」ボタンを押して、新しいテキストファイルを作成
以下のスクリプトをそのままテキストエディタにコピー＆ペースト

タイムラインでフレーム（例: 25フレーム、75フレーム、65フレームなど）に移動して
「テキストエディタ」で「実行」ボタン（またはAlt + Pキー）を押してスクリプトを実行します

import bpy

# アクティブオブジェクトを取得
obj = bpy.context.active_object

# 現在のフレーム番号を取得
current_frame = bpy.context.scene.frame_current

# ディペンデンシーグラフからモディファイア後のメッシュデータを取得
dg = bpy.context.evaluated_depsgraph_get()
eval_obj = obj.evaluated_get(dg)

# シェイプキーがあるかどうか確認
if obj.data.shape_keys is None:
    # ベースシェイプキーを作成
    bpy.ops.object.shape_key_add(from_mix=False)

# 新しいシェイプキーを追加
bpy.ops.object.shape_key_add(from_mix=False)
new_shape_key = obj.data.shape_keys.key_blocks[-1]
new_shape_key.name = f"Sim_Frame_{current_frame}"

# モディファイア後の頂点位置をシェイプキーに保存
for i, v in enumerate(eval_obj.data.vertices):
    new_shape_key.data[i].co = v.co

# シェイプキーの保存完了メッセージ
print(f"Frame {current_frame} vertex positions saved to shape key: {new_shape_key.name}")

例として作成したシェイプキー

アニメーションを整える
＊物理演算ではなくシェイプキーを設定してアニメーションさせる

１：「物理プロパティ」から「クロス」の「✖️」を押して物理演算を解除します

２：タイムラインを確認しながらでオブジェクトデータプロパティで、作成したそれそれのシェイプキーごとに、値0・値1・値0のキーフレームを設定します

エンプティ

エンプティ（Empty）は、実際には可視化されない軽量なオブジェクトです
エンプティは、3Dスペース内での参照点、配置のマーカー、またはオブジェクトの親として機能します
＊アニメーション、シミュレーション、複雑なオブジェクト配置のための制御点として使用されることが多い

「Shift」+ 「A」押し「エンプティ」からエンプティの種類を選択します

エンプティの主な用途

• オブジェクトの親としての機能
  エンプティを他のオブジェクトの親として設定することで、そのオブジェクト群を簡単に管理し、移動、回転、スケーリングを一括で行うことが可能です
• アニメーションの制御
  エンプティを使って、複数のオブジェクトに対するアニメーション効果を中心化し、管理します
  エンプティをアニメーションのピボットポイントとして使用することで、複数のオブジェクトを一度に動かすことができます
• コンストレイントのターゲット
  オブジェクトコンストレイントでターゲットとしてエンプティを指定することができます
  オブジェクトがエンプティに基づいて特定の振る舞いをするよう制約することが可能です
• シミュレーションの中心点
  物理シミュレーションにおいて、エンプティを中心点や影響の原点として使用することができま
  力の発生源や制御点として役立ちます