二.制作环境

上一节给积木添加了刚体属性，但是单击播放按钮后，积木一直往下坠。这是因为场景是空的，没有地面能够接住积木。所以需要制作一个环境出来，用来与积木模型交互。

为了不影响建模，可以先把积木隐藏。单击大纲视图中积木中级版右侧的眼睛图标即可在视图中隐藏积木，操作如图 3-177 所示。图标 代表隐藏，再次单击即可显示。

图 3-177 在视图中隐藏积木

首先添加一个平面并进入编辑模式，切换到边选择模式；然后选择一条边，按 E 键向上挤出；最后给转折处添加一个段数较高的倒角，让过渡比较自然。操作过程如图 3-178 至图 3-180 所示。记得开启平滑着色和自动光滑，模型如图 3-181 所示。

因为新建的平面是正方形的，所以经过挤出倒角之后，模型看起来很窄，这时候就可以用缩放工具把模型变得宽一点。首先选中模型并进入编辑模式 ，然后按 A 键选中全部的面，单击缩放工具，按住绿色的小立方体不放左右拖动即可让模型沿着 y 轴缩放（需要从哪个方向缩放就选择相应的轴向，不一定是 y 轴），操作过程如图 3-182 所示。把环境模型缩放到较宽，这样就可以放更多的积木。

这时候在大纲视图中把积木模型的视图显示 打开，可以发现环境模型特别小，而积木显得很大，这显然是不合理的。选中环境模型并进入编辑模式，全选，然后使用缩放工具 ，把鼠标指针放在白色圆圈处，按住鼠标左键不放，向右拖动即可整体放大模型，向左拖动是缩小，操作过程如图 3-183 所示。使用移动工具和缩放工具调整积木的大小和位置，直到场景的比例比较和谐，如图 3-184 所示。 积木需要放高一点，与地面要有一定的距离才能够往下坠落。

环境模型制作好后，回到起始帧再次单击播放按钮会发现，积木直接穿过模型，还是往下掉了。这是因为环境并没有添加物理属性，所以它不会被 Blender 计算。如果不需要添加物理属性，就可以加入计算，那么当场景中有上百个模型时，计算机可能会卡顿，所以只给需要进行计算的物体添加物理属性。
选中环境模型，在物理属性 栏中单击“刚体”按钮 ，回到起始帧再次单击播放按钮 ，会发现积木跟环境一起往下坠落了，要想环境模型不往下坠落，就需要单击展开刚体类型的下拉列表，选择“被动” ，操作过程如图 3-185 所示。再次单击播放按钮，环境模型就不会往下坠落了。刚体类型为“被动”时模型就会保持静止，但还是会与活动项的刚体产生碰撞。“被动”一般用于墙壁之类的稳定的物体。

图 3-185 设置刚体类型为被动

小技巧：批量添加刚体属性

当有多个物体的时候，逐个添加刚体属性就非常麻烦，想要统一添加可以先选择多个物体，然后执行物体 > 刚体 > 添加活动项或添加被动项命令。

这就结束了吗？虽然现在环境模型没有往下坠落，但是积木模型却被弹开了，如图 3-186 所示。接下来先在大纲视图中把环境模型重命名为“环境”， 再单击“刚体”按钮来移除环境模型的刚体属性，最后把环境模型隐藏， 操作过程如图 3-187 所示。

新建一个平面，设置较大的尺寸，然后给平面添加被动类型的刚体，如图 3-188 所示。此时播放会发现积木自然地落在了平面上，如图 3-189 所示。

这里涉及一个重要的概念“碰撞形状”。现实中一个物体是什么形状就会有什么样的表现，例如球掉在地上会滚动，饭可以被放在碗里面等。而三维建模中物体的形状跟实际碰撞的形状是可以不同的，一个立方体也可以像球一样滚动，饭不一定能被放进碗里，这都是通过修改碰撞的形状去实现的，而默认的碰撞形状是凸壳。
接下来先把平面删除， 恢复显示环境模型，选中环境模型，进入编辑模式，执行网格 > 凸壳命令，即可得到环境凸壳后的模型，如图 3-190 所示。可以看到凸壳的环境模型是封闭的且侧面是三角形，这也就是为什么积木会被弹开，因为环境模型的碰撞形状并不是肉眼所看到的那样，这里只需要把碰撞形状改成网格即可解决问题。首先执行编辑 > 撤销历史命令，然后找到凸壳，单击凸壳的上一步操作（凸壳的上一步操作是什么并不重要），即可回到执行凸壳命令之前的状态。这就像让时间倒流一样，操作过程如图 3-191 所示。

确保环境模型处于被选中的状态， 添加被动类型的刚体，展开“刚体”，展开“碰撞”，单击“凸壳”，然后单击“网格”，操作过程如图 3-192 所示。这样就把环境模型的碰撞形状改成了网格，也就是肉眼可见的模型本身的形状。回到起始帧再次单击播放按钮，积木终于可以平稳落地，如图 3-193 所示。

知识点：凸壳（Convex Hull)

凸壳是一个几何学概念。用通俗的话说，就是创建一个能够包裹住模型所有点的几何体。这就像是给一个物体裹上一块没有缝隙的、完整的布，这块布能够包裹住这个物体的边边角角，并且是拉直状态，没有凹陷进去的地方，如图 3-194所示（右）。
将凸壳作为碰撞形状是为了减少计算量，因为模型过于复杂是很难计算碰撞的结果的，而凸壳的形状就相对简单，但是准确度也有所下降。游戏中会用更简单的几何体去碰撞，所以会出现“穿模”等情况。计算机想要模拟现实中复杂的碰撞效果是很难的，凸壳就可以很好地平衡计算时间和效果，但如果遇到背景模型这样的形状就容易引起一些问题。

场景中只有一个积木，比较单调。接下来用 3.3.1 小节步骤 01 的方法把其他类型的积木也导入进来，如图 3-195 所示，然后给新导入的积木都添加上刚体。
现在每种积木都只有一个，坠落下来效果还是不够好，所以需要多复制几个出来，让场景更加丰富。 首先一定要确保当前位于起始帧，选中要复制的物体，执行物体 > 关联复制命令，拖动鼠标放置复制出来的物体，单击完成复制，操作过程如图 3-196
所示。这里使用关联复制主要是为了节约内存，以避免内存占用太高。
使用关联复制把每种积木都单独复制几个出来，再移动和旋转积木，让积木错落摆放，推荐切换到四格视图完成这一步，摆放完后的效果如图 3-197 所示。 一定要在起始帧的状态下操作！ 积木之间一定不能有穿插的部分，所有积木必须分离开。
在物体模式选中多个物体的情况下，按住 Shift 键单击物体会把物体设置为激活状态，再次单击物体可退出激活状态。

在起始帧单击播放按钮，可以看到积木下坠之后很容易翻过来,效果还不是很理想，这个问题可以通过更改刚体的设置解决。选中一个积木，单击“物理属性”按钮，展开刚体 > 设置，可以看到有一个“质量”参数，它代表了模型的质量，质量越大模型越稳定，越小就越不稳定。现实中质量和体积、密度、材质等因素有关，三维建模中是可以随意设置的。当前质量是默认的1kg，单个圆柱模型的高 2m（前提是完全按照本书流程制作），对于一个 2m 高的物体，1kg 显然太轻了，具体设置多少合适呢？
这里可以直接使用 Blender 提供的计算质量的功能，按 A 键选中全部模型，执行物体 > 刚体 > 计算质量 > 塑性命令，即可根
据尺寸等信息把积木当作塑料计算出质量，操作过程如图 3-198 所示。再次回到起始帧，单击播放按钮，可以看到积木的下坠
更加自然和真实了。反复调整积木的数量、位置、旋转，直到获得满意的效果，最终效果如图 3-199 所示。

单击播放按钮模拟计算后，时间线下部会有一个橙色区域，这代表这段时间是有物理模拟的缓存的，按住时间针拖动可以定位到不同的帧，如图 3-200 所示。没有橙色缓存区域的地方不会有下坠的动画，如果刚播放 1 帧就暂停，就只有 1 帧的缓存。
建议播放完全部的动画，然后在时间线中找到效果比较好的一帧，把时间针就停留在那一帧，方便之后的工作。

图 3-200 时间针

知识点：帧

帧是影视、动画创作中非常重要的一个基础概念。一个帧就是连续的画面中的一个画面，一个视频就是由很多张连续的图片所构成的。图 3-201 所示为 Eadweard Muybridge 在 1878 年拍摄的一组照片，这组照片记录了马的运动过程。试着从第一张开始快速移动眼睛，一直看到最后一张，是否觉得马跑动起来了呢？这就是视频的原理，视频利用的就是人眼的视觉残留效应，当看第二张图片的时候，第一张“还在眼球里”，以此类推，就会让人有一种动态的错觉。

早期的电影一般是 24 帧 / 秒（也就是一秒钟内连续播放 24 幅图像），动画片一般是 25帧 / 秒，而现在的游戏一般在 60 帧 / 秒以上。帧速率越高动态也就越自然。Blender 中默认的常规文件一共是 250 帧，即 Blender 只会渲染250 幅图像，具体要变成多少帧 / 秒的视频取决于视频输出的设置。
还有一个重要的相关概念“关键帧”，后文会单独介绍。

图 3-201 运动中的马

容易出现的问题：

1.积木会被弹开。

解决方法：检查环境模型是否设置为了网格，积木之间是否有穿插的部分。

2. 有的积木没有下坠。
解决方法：可能在复制的时候使用的是普通复制，此外可以检查是否对积木添加了刚体。

如果重新打开软件发现积木又回到了原来的位置，只有回到初始帧单击播放按钮，重新计算一遍才能看到积木坠落。这是因为整个模拟计算的结果并没有保存下来，关闭软件后就被删除了，想要保存模拟的结果需要用到缓存的功能。单击“场景属性”按钮 ，展开“刚体世界环境”，展开“缓存”，单击“烘焙所有动力学解算结果”按钮，等待片刻即可完成烘焙，操作过程如图 3-202 所示。系统默认会烘焙全部的帧，如果不需要烘焙太多帧，可以设置“结束点”参数，例如设置成 50，则只会烘焙前 50 帧，如图 3-202 中绿色框所示。 （此步骤容易导致软件崩溃，建议使用稳定版 Blender。）
烘焙是三维软件中常见的术语。烘焙很好理解，面包是由面团烘焙成的，面团可以随便揉捏，但是烘焙成面包之后就无法改变了，就跟生米煮成熟饭一样。这里的烘焙动力学指的是，把场景中所有动力学内容（包括物理模拟）都变成结果保存下来，这样的话再次播放，Blender 就不会进行物理模拟的计算，而是直接播放缓存的结果，就像播放视频一样，并且时间线上缓存条的颜色也会变深，如图 3-203 所示。这个时候即便更改物理属性也不会影响到场景中的结果，还是一样会播放缓存的结果，如果要清除缓存需要单击“清除所有烘焙”按钮，如果还不能彻底清除，则需要重启 Blender。