python在blender引擎中动态模拟应用探究

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1、Python在Blender引擎中动态模拟应用探究　　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Python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：16727800（2012）011006603________________________________________基金项目：上海高校选拔培养优秀青年教师科研

2、项目（AAYQ1103）作者简介：郝振华（1984-），男，硕士，上海建桥学院信息技术学院讲师，研究方向为虚拟现实、交互设计。0引言10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

3、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。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AP

4、I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画制作工具集，Blender带有一个入门级的引擎BGE（BlenderGame10Engine），可以很好地实现三维即时渲染。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。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

5、块也可以被认为是对象所具备的相应属性，所有在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。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“AN

6、D”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。10Controllers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

7、的设置操作中这个步骤无法避免。图3使用Python作为逻辑判断的控制2关于PythonPython是一个十分适合流程控制和多媒体应用的语言。作为一种“胶水语言”，Python被设计成为具有良好的可读性、跨平台兼容以及拥有丰富模块的语言，除了Windows系统以外，多数操作系统中都默认安装了Python。这得益于Python特殊的语法结构，Python可以将程序中的主旨清晰地突显出来。例如，在Python中变量