3D ANIMATION

本文總括說明一個以開源為主的三維電腦動畫所需的套件，但不包含後製如影像的剪接等等。雖然希望能納入虛擬實境架構，但目前還沒有完成。這裡所用的套件很多，但都是圍繞著一個套件--Blender ，有關Blender的說明，網路上很多， 但有些比較舊，Blender 2.8x 後的版本和之前的比較，有些不同，但功能更為強大，詳細的說明、介紹可以參考這裡。在此將動畫分成人物、自然界、工業化產品、符號、文字，以及虛擬實境來進一步說明：

一、人物：3D人物動畫從建模就是個麻煩，所幸 Makehuman 套件已經幫我們解決大部分的問題，但是細部（如頭髮隨風飄動）及讓所製作的人物角色能夠有各種動作和姿態，還必須配合Blender 才能完成，較新版的 Makehuman 有些許外掛（plugins）是匯出到 Blender 所需要的 .mhx2 檔案，而 Blender 也有些插件（addons）是製作 Makehuman 的衣服、鞋子等等物品，但在套用透過動態補捉裝置製作之原始角色動態檔（Biovision Hierarchy, BVH）時，目前用 Wavefront 的 OBJ 檔，配合已經製作或下載的 BVH 檔，以object-> Parent-> With Automatic Weighting 將人和 BVH 的骨架結合，還是比較簡單的作法。未來更進一步整合 BVH 、Blender、Makehuman 將是一趨勢（我想）。人物另一特點是說話或唱歌的口型和臉部的表情，在臉部的表情這方面，簡單的表情，可以使用變形鍵（Shape Key），或綁定（rigging）的方法加上，但是像是新聞播報一直變化的口型，就需要口型同步（Lip Synching）套件才能完成，我選用的是 Papagayo 套件，在 Linux 下可用 Qt5 Creator 編譯執行。配合 mp3 音效檔編輯時序後，匯出的 .dat 檔在透過 blender 的插件 io_import_lipSync_importer.py，就可實現此一功能。

除了 Makehuman 之外，Blender 還有一插件：MB-Lab 也相當不錯，只是若是需要長期的創造人物動畫角色，可能 Makehuman 還是更適合一些。再者，有另一個插件，可以利用一些不同角度的照片（特別是明星的），透過 Blender 製作成3D的頭像--FaceBuilder，雖然只有15天鑑賞期後就要付費，但其核心函式（core Library）是開源的。

二、自然界：自然界玲郎滿目，小到基本粒子，大到宇宙，還有各形各色的生物，微生物，在此也沒試圖做完整的介紹整個時間空間的種種動畫，簡單分為以下幾個部分：

1、天文：

• 大尺度結構、星系、星團、星雲：主要是利用yt，將電腦模擬或天文資料的檔案中重要的物理參數以不透明度擷取出來，變成OBJ檔，匯入Blender中。
• 行星：類似地球本身UV mapping。
• 行星地表結構：NASA 3D。
  

2、地球科學：

• 地球本身：主要利用衛星影像藉由UV maping完成。
  
• 海洋：Blender 內建。
  
• 雲：首先要看是真的要做雲，還是將背景設成有雲的天空。若是只是要背景，Dynamic SkyEasy是一個不錯的選擇；或參考Free Procedural Cloud System for Eevee (real-time) 這個作法。2.79b之前版本，內建就有 cloud 的插件，此外 HDRI 插件也可以作到，但目前也只能用在 Blender 2.79b 以前版本。若要實際做一團雲，在這個Youtube上有說明作法，若還是不滿意，可能要看看這篇文章。
  
• 地表構造：可利用 MapsModelerImporter、RenderDOC 將 Googlemap3D 數據變成模型，骯然電腦要好一點，不然就利用3D WareHouse 的 Landscape。
• 植物：植物種類繁多，ngplant--一個網頁，可以直接在該網頁編輯後，再存成 OBJ 檔，匯入 Blender 做進一步編輯。
• 動物：目前只能自己建模，或用3D Warehouse 再加上骨架。。。
  

三、工業化產品：雖然正確的方法應該從三視圖由FreeCad製作3D模型，但由於 google 的3D Warehouse 已經有許多建好的.dae檔，Blender 可以直接匯入。在衣服方面，若是希望從製板開始，可以參考這個網頁。

四、符號、文字：雖然 Blender 有文字特效的插件，但限於一般文字。若是希望能有特殊的文字或符號，可以匯入 svg 向量檔再以編輯模式編輯。特殊符號（特別是數學符號），TeX是一個不錯的選擇，我多以 TeXMaker 作為編輯器，再由 pdf2svg 轉成 svg 檔後匯入 Blender；或者也可以利用 Inkscape 存成 svg 檔。而一些特殊的數學曲線，則可以利用如PGPlot 、PLplot 輸出成 ps 檔後，也是以 Inkscape 將其存成所需的 svg 檔後，匯入 Blender。

五、虛擬實境：雖然內建有 VR Scene Inspection 插件，但不能直接用，因為要有 BlenderXR，硬體方面應該也要有一個DIY arduino controller-> Monado