用Python打造精彩动画与视频，9.1 综合运用所学技术进行项目开发

第九章：综合项目

9.1 综合运用所学技术进行项目开发

在本章中，我们将综合运用前面章节所学的各种技术，开发一个完整的3D动画项目。这个项目将包括3D建模、动画制作、渲染，以及一些高级技巧，如光照和材质设置。通过这个综合项目，您将能够巩固和提升对这些技术的理解和应用能力。

9.1.1 项目概述

我们将创建一个简单的3D动画场景，包含以下元素：

一个地面平面

一个带有材质的立方体

一个带有动画的球体

使用HDRI贴图设置环境光照

使用Python脚本进行自动化控制

9.1.2 项目准备

在开始项目之前，我们需要准备一些素材文件和工具：

素材文件：

HDRI贴图文件（例如：hdri.hdr）：可以从HDRI Haven免费下载。访问[HDRI Haven](https://hdrihaven.com)并下载您喜欢的HDRI贴图。

纹理文件（例如：texture.jpg）：可以从Textures.com或Poly Haven免费下载。访问[Textures.com](https://www.textures.com/)或[Poly Haven](https://polyhaven.com/textures)并下载您需要的纹理文件。

工具：

Blender（已安装）

确保所有素材文件放置在与Python脚本相同的目录中，以简化路径问题。假设您的Python脚本路径为 E:\PycharmProjects\pythonProject3\run_manim.py，将所有素材文件放在 E:\PycharmProjects\pythonProject3\ 目录中。

示例目录结构：

E:\PycharmProjects\pythonProject3\

├── run_manim.py

├── hdri.hdr

└── texture.jpg

9.1.3 项目实现步骤

我们将分步骤实现这个综合项目，每个步骤包含详细的代码示例和解释。

第一步：创建地面平面

示例代码：

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| import bpy # 删除所有对象 bpy.ops.object.select_all(action='SELECT') bpy.ops.object.delete(use_global=False) # 创建地面平面 bpy.ops.mesh.primitive_plane_add(size=10, location=(0, 0, 0)) plane = bpy.context.object |

代码解释：

bpy.ops.object.select_all(action='SELECT') 和 bpy.ops.object.delete(use_global=False)：删除所有对象。

bpy.ops.mesh.primitive_plane_add(size=10, location=(0, 0, 0))：添加一个大小为10的平面。

第二步：创建带有材质的立方体

示例代码：

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| # 创建立方体 bpy.ops.mesh.primitive_cube_add(location=(0, 0, 1)) cube = bpy.context.object # 创建新的材质 material = bpy.data.materials.new(name="Cube_Material") material.use_nodes = True # 获取材质节点树 node_tree = material.node_tree # 创建图像纹理节点 tex_image = node_tree.nodes.new('ShaderNodeTexImage') tex_image.image = bpy.data.images.load("E:\\PycharmProjects\\pythonProject3\\texture.jpg") # 获取原始BSDF节点 bsdf = node_tree.nodes['Principled BSDF'] # 连接图像纹理节点到BSDF节点 node_tree.links.new(tex_image.outputs['Color'], bsdf.inputs['Base Color']) # 应用材质到立方体 if cube.data.materials: cube.data.materials[0] = material else: cube.data.materials.append(material) |

代码解释：

bpy.ops.mesh.primitive_cube_add(location=(0, 0, 1))：添加一个立方体。

bpy.data.materials.new(name="Cube_Material")：创建新的材质。

material.use_nodes = True：启用节点系统。

node_tree.nodes.new('ShaderNodeTexImage')：创建图像纹理节点。

tex_image.image = bpy.data.images.load("E:\\PycharmProjects\\pythonProject3\\texture.jpg")：加载图像纹理。

node_tree.links.new(tex_image.outputs['Color'], bsdf.inputs['Base Color'])：连接图像纹理节点到BSDF节点。

cube.data.materials.append(material)：将材质应用到立方体。

第三步：创建带有动画的球体

示例代码：

代码解释：

bpy.ops.mesh.primitive_uv_sphere_add(radius=0.5, location=(0, 0, 2))：添加一个半径为0.5的球体。

sphere.keyframe_insert(data_path="location", frame=1)：在第1帧插入球体的位置关键帧。

sphere.keyframe_insert(data_path="location", frame=50)：在第50帧插入球体的位置关键帧。

sphere.keyframe_insert(data_path="location", frame=100)：在第100帧插入球体的位置关键帧。

第四步：设置环境光照

示例代码：

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| # 设置渲染引擎为Cycles bpy.context.scene.render.engine = 'CYCLES' # 加载HDRI贴图 bpy.ops.image.open(filepath="E:\\PycharmProjects\\pythonProject3\\hdri.hdr") hdri_image = bpy.data.images["hdri.hdr"] # 设置环境光 world = bpy.context.scene.world world.use_nodes = True env_node_tree = world.node_tree env_background = env_node_tree.nodes['Background'] env_tex_coord = env_node_tree.nodes.new('ShaderNodeTexCoord') env_mapping = env_node_tree.nodes.new('ShaderNodeMapping') env_env_texture = env_node_tree.nodes.new('ShaderNodeTexEnvironment') # 连接节点 env_node_tree.links.new(env_tex_coord.outputs['Generated'], env_mapping.inputs['Vector']) env_node_tree.links.new(env_mapping.outputs['Vector'], env_env_texture.inputs['Vector']) env_node_tree.links.new(env_env_texture.outputs['Color'], env_background.inputs['Color']) # 设置HDRI贴图 env_env_texture.image = hdri_image |

代码解释：

bpy.context.scene.render.engine = 'CYCLES'：设置渲染引擎为Cycles。

bpy.ops.image.open(filepath="E:\\PycharmProjects\\pythonProject3\\hdri.hdr")：加载HDRI贴图。

world.use_nodes = True：启用节点系统。

env_node_tree.nodes.new('ShaderNodeTexCoord')：创建纹理坐标节点。

env_node_tree.nodes.new('ShaderNodeMapping')：创建映射节点。

env_node_tree.nodes.new('ShaderNodeTexEnvironment')：创建环境纹理节点。

env_node_tree.links.new(...)：连接节点。

env_env_texture.image = hdri_image：设置HDRI贴图。

小结

通过本节的综合项目，您将学会如何在Blender中使用Python API进行高级3D建模和渲染。我们创建了一个包含地面平面、带有材质的立方体、带有动画的球体，并使用HDRI贴图设置环境光照的场景。通过这些步骤，您可以将前面章节所学的技术综合应用于实际项目中，创建更加复杂和高质量的3D动画和场景。在接下来的章节中，我们将探讨更多高级功能和应用，进一步提升您的3D创作技能。