《python在blender引擎中的动态模拟应用研究》

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1、Ｐｙｔｈｏｎ在Ｂｌｅｎｄｅｒ引擎中的动态模拟应用研究郝振华（上海建桥学院信息技术学院，上海２０１３１９）摘要：综合了Ｂｌｅｎｄｅｒ三维引擎的优点与重力加速算法建立了一个动态模拟应用的例子。主要贡献在于：利用Ｐｙ－ｔｈｏｎ模块化语言的特点和优势，构建了能与Ｂｌｅｎｄｅｒ协同工作的Ｐｙｔｈｏｎ脚本，实现了动态模拟的交互。这种Ｐｙｔｈｏｎ模块与应用的组合为动态模拟应用提供了一种可行的解决方案。关键词：Ｐｙｔｈｏｎ；Ｂｌｅｎｄｅｒ；动态模拟中图分类号：ＴＰ３１９文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－７８００（２０１２）０１１－００６６－０３画

2、制作工具集，Ｂｌｅｎｄｅｒ带有一个入门级的引擎ＢＧＥ引言（ＢｌｅｎｄｅｒＧａｍｅＥｎｇｉｎｅ），可以很好地实现三维即时渲染。０该引擎在内部设置中具备了基本的逻辑迭代方法。引擎设计的出发点是完全面向对象，主要通过４个模块来实现，如图１所示。动态模拟在计算物理学中，模仿物体在三维空间中的自由运动，这项技术常被应用在计算机辅助动画、工业设计与游戏产业中。动态模拟技术中的一种常用方法是通过计算物体在三维方向上的重力加速数值从而获得物体的空间位置。在这方面的应用中，为了达成动态模拟的目的，应用程序往往需要包含信息接收和处理、三维仿真与动态模

3、拟运算三部分。其中三维仿真研究随着游戏产业的发展，各种三维游戏引擎以及仿真引擎都有着显著进步，但是一些引擎的自定义与扩展能力往往不尽如人意，常常使一些简单的运算变得复杂化并且很难扩充功能以达到仿真研究的目的。而Ｐｙｔｈｏｎ与Ｂｌｅｎｄｅｒ作为开源语言和软件，在三维动画与仿真领域越来越受到各国实验室的青睐。图１Ｂｌｅｎｄｅｒ引擎中的四个模块①称为Ｓｅｎｓｅｒｓ的感应模块；②称为Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ的逻辑控制模块；③称为Ａｃｔｕａｔｏｒｓ执行模块；④称为ＧａｍｅＰｒｏｐｅｒｔｙ的数据库。这些模块也可以被认为是对象所具备的相应属性，所

4、有在Ｂｌｅｎｄｅｒ世界中构造的三维对象都拥有属于自己的４个属性。其中感应会传达至逻辑控制可以启动执行也能够影响物体属性或数据，而执行可以修改物体属性或数据；而物体属性或数据的改变又会被感应模块侦测到，从而构成一个完整的逻辑循环。１关于Ｂｌｅｎｄｅｒ引擎英文Ｂｌｅｎｄｅｒ，中文翻译为“搅拌机”，顾名思义是用来将所有的视频音频图像还有三维模型和动画等综合起来制作动画及可执行程序的软件。Ｂｌｅｎｄｅｒ提供从建模、动画、材质、渲染到音频处理、视频剪辑等一系列动画短片制作的三维动画制作软件。具有占用空间少、使用系统资源低并可运行于不同平台等

5、特性。于２００２年公布源代码之后，Ｂｌｅｎｄｅｒ成为免费的自由软件，遵循和Ｌｕｎｉｘ类似的ＧＮＵ通用公共许可证发布。Ｂｌｅｎｄｅｒ提供非常强大的ＡＰＩ支持，由于Ｂｌｅｎｄｅｒ是在Ｐｙｔｈｏｎ语言上构建的，其ＡＰＩ可以与Ｐｙｔｈｏｎ语言的模块完全兼容，所以具有很强的多媒体应用扩展性。然而Ｂｌｅｎｄｅｒ不仅仅是一个三维动图２ＢＧＥ中基本的逻辑流程在实际设计过程中４个模块可以相互作用实现这样一个基本的流程，也即从数据变化被感应，通过逻辑判断最后执行。图２所展示的是一个叫做“Ｃｕｂｅ”的立方体所设计的包含这４个属性的逻辑流程。在图的左边是

6、该物体所独有的数据库，其中一个叫“ｐｒｏｐ”的数据是布尔型数据，感应器选择的是感应数据变化，在逻辑控制中是“ＡＮＤ”即“与”的运算，由执行器播放一段从０到４０帧的名为“ＣｕｂｅＡｃｔｉｏｎ”的动画。Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ中包含基本的布尔逻辑运算，然而逻辑判断不仅限于布尔逻辑，所以控制模块中也包括自定义表达基金项目：上海高校选拔培养优秀青年教师科研项目（ＡＡＹＱ１１０３）第１１期郝振华：Ｐｙｔｈｏｎ在Ｂｌｅｎｄｅｒ引擎中的动态模拟应用研究·６７·式与Ｐｙｔｈｏｎ脚本的选项。这样ＢＧＥ就可以通过Ｐｙｔｈｏｎ来协调各个三维物体间的数据与

7、执行，可以定制程序执行的顺序，甚至可以控制该物体的执行情况。如图２所示，这是一个典型的以Ｐｙｔｈｏｎ脚本作为逻辑判断控制的例子，美中不足的是，所有的逻辑模块都必须通过一个感应模块来触发，并且附属于某个三维物体（图３的例子中控制器是属于一个叫“Ｐｌａｎｅ”的三维面）。尽管这个触发器可以被设置为默认开启，但在ＢＧＥ的设置操作中这个步骤无法避免。的文件，通过对这些自定义模块的调用可以实现各种定制功能，而不必局限于简单的逻辑判断，三维对象之间的交互关系不再是简单的同时发生或者前后发生，而是在三维场景中产生真正的对话与交流。例如，如果只有表

8、达式或布尔逻辑运算，那么“逻辑控制Ａ”虽然能够调用到“执行Ｂ”，产生“三维对象Ｂ”的执行效果，但是这一过程是单向的，若要终止或检测“执行Ｂ”那么就必须分别建立新的逻辑控制模块。而使用了Ｐｙｔｈｏｎ脚本就可以自定义所有这些操作了。因为有了默认库和指定