基于UE5和ROS2的激光雷达+深度RGBD相机小车的仿真指南(五)：Blender锥桶建模

前言

• 本系列教程旨在使用UE5配置一个具备激光雷达+深度摄像机的仿真小车，并使用通过跨平台的方式进行ROS2和UE5仿真的通讯，达到小车自主导航的目的。
• 本教程默认有ROS2导航及其gazebo仿真相关方面基础，Nav2相关的学习教程可以参考本人的其他博客Nav2代价地图实现和原理–Nav2源码解读之CostMap2D(上)-CSDN博客
• 往期教程：
  • 第一期：基于UE5和ROS2的激光雷达+深度RGBD相机小车的仿真指南(一)—UnrealCV获取深度+分割图像-CSDN博客
  • 第二期：基于UE5和ROS2的激光雷达+深度RGBD相机小车的仿真指南(二)—ROS2与UE5进行图像数据传输-CSDN博客
  • 第三期：基于UE5和ROS2的激光雷达+深度RGBD相机小车的仿真指南(三)—创建自定义激光雷达Componet组件-CSDN博客
• UE5系列教程:
  • 第一期:UE5-C++入门教程(一)：使用代码创建一个指定目标的移动小球-CSDN博客
  • 第二期:UE5-C++入门教程(二)—编写Editor类别的自定义模型实现小球规划路线的可视化-CSDN博客
  • 备注：最近博主在unity开发独立游戏，UE5系列的相关长期教程先暂时不更新了_{请大家多多谅解}
• 本教程环境支持：
  • UE5.43
  • ubuntu 22.04 ros2 humble
• 本期我们来讲一下如何使用blender完成一个锥桶的建模和贴图，本节的最后我们会得到下面这样的效果

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01 Blender介绍

• Blender 是一款开源且免费的3D建模软件，广泛用于3D建模、动画、渲染、视频编辑、游戏设计等多个领域。

1. 多功能性：它不仅仅是一个3D建模软件，还包含了完整的动画制作、渲染、视频编辑和游戏设计功能。
2. 开源：Blender的源代码是开放的，用户可以自由地查看、修改和分发。
3. 跨平台：Blender可以在Windows、macOS和Linux等多个操作系统上运行。
4. 社区支持：由于其开源的特性，Blender拥有一个庞大的社区，用户可以通过社区获得技术支持和教程。
5. 教育用途：由于其免费和开源的特性，Blender被广泛用于教育和培训中，帮助学生学习3D建模和动画制作。
6. 商业用途：尽管是免费的，但Blender的专业功能使其在商业领域也得到了广泛应用，许多专业的3D艺术家和工作室都在使用它。

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02 安装

• 我们打开blender官网下载页面Blender官网选择LTS版本进行下载

• 根据提示一路next，选择安装路径然后install即可

• 安装好后点击blender图标，初次进入可以进行偏好设置

• 打开界面会有如下界面

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3 Blender快速入门

基础操作

• 使用鼠标滚轮中键可以进行场景的选择

• 使用鼠标滚轮中键+shift可以进行移动

• 左侧的工具键有一些基本的移动缩放按钮

• 我们使用鼠标左键框选界面的全部物体，右上角的提示栏会显示基本的物体

• 我们一般设计建模物体的时候不需要光源和摄像头，选中他们，点击delete键删除

• 选择基础的立方体，我们点击键盘上的N，可以看到此立方体的基础属性

• 有时候我们要进行小物体建模的时候，我们希望物体的尺寸是cm，我们在右侧场景栏目更改缩放单位和长度的基本单位

• 这是你的网格会出现类似下述的状况，我们在右上角找到试图叠加层

• 把缩放更改回和上述单位设置的缩放单位一致就行了，可以看到网格恢复一致了

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4 快速建模

4-1 数据确认

• 从实验室顺一个锥桶我们简单测一下数据

4-1 底盘平面和编辑模式

• 我们在上侧‘添加’点击网格，选择创建一个平面

• 调整尺寸为21cm✖21cm，并设置为Z识图俯视

• 我们选中物体，进入编辑模式

• 物体模式（Object Mode）和编辑模式（Edit Mode）是Blender中用于操作3D物体的两种主要模式。它们在Blender的用户界面中通过一个模式选择器进行切换，通常位于3D视图的底部。

  • 物体模式（Object Mode）： 物体模式是默认的模式，当你在Blender中打开一个新文件或者创建一个新的物体时，你通常是在物体模式下。在物体模式下，你可以执行以下操作：
    • 移动、旋转和缩放整个物体。
    • 选择、添加、删除物体。
    • 设置物体的变换中心点。
    • 应用变换（例如，将移动、旋转或缩放变换应用到物体的几何数据上）。
    • 创建父子关系，将一个物体作为另一个物体的子物体。
    • 设置物体的渲染属性，如材质、纹理和灯光。
  • 编辑模式（Edit Mode）： 编辑模式是用于编辑物体内部几何结构的模式。当你切换到编辑模式时，你可以访问和修改物体的顶点、边、面和体。在编辑模式下，你可以执行以下操作：
    • 选择、移动、旋转和缩放物体的顶点、边或面。
    • 删除或添加几何元素。
    • 对几何元素进行布尔运算（合并、差集、交集）。
    • 使用各种建模工具，如倒角、循环切割、挤出、缩放、扭曲等。
    • 设置边的权重，用于平滑着色和变形。
    • 使用雕刻工具，对物体进行精细的雕刻和塑造。

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4-2 快速细分

• 选择平面，右键，选择细分

• 选择切割次数为7,这样21cm/7=3cm一个格

• 我们现在进行中间锥形的掏空，锥底部是15cm，21-15=6cm，一边就是3cm一个格子，拖动选择中间的格子

• 按住i进行inset，拖动选中框的角，进行适当缩放（inset 是一个用于编辑模式的建模工具，它允许用户在选定的面上创建一个向内的倒角或切口。这个工具在创建复杂的几何形状或添加细节时非常有用。）

• 让点击键盘的x进行删除，选择面x

• 删除完变成下述如下

• 我们选中上述轮廓，点击alt+shift+s进行求球面化，这时候你的鼠标变成一个球型化箭头

• 往外拖得到球型化的结果

• 然后右键选择平滑顶点

• 选择重复到5

• 然后再次进行alt+shift+s进行再次球型化

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4-3 拉伸锥体

• 我们切换到侧视图

• 保持刚刚中心轮廓存在的同时点击e进行Extrude(Extrude（挤出）是一个用于编辑模式的建模工具，它允许用户从选定的几何元素（如顶点、边或面）中创建新的几何元素。),同时按住ctrl向上拖动，可以进行跨整网格进行移动，同时我们设置Z为26cm

• 按住S进行Scale缩放，5.5cm/15cm=0.3666的缩放比

• 我们转一个视角，选择上方轮廓如下图所示

• 点击S继续进行缩放，3.5cm/5.5cm=0.636

• 点击E向下稍微拉伸

• ctrl+R 进行 Loop Cut,Loop Cut（循环切割）是一个用于编辑模式的建模工具，它允许用户在选定的几何元素（如面或边）之间添加等距的循环边。Loop Cut 工具通常用于细分模型，增加细节，或者改善模型的拓扑结构。

• 

• 同理我们在锥桶两侧也添加loop cut

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4-4 锥桶底部

• 点击底边屏幕的一条边，alt+左键双击全选整个面

• 键盘点击e进行向下拉伸，和上面的操作一致

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4-5 基本型细分

• 我们切回物体模式![[Pasted image 20240907153325.png]]

• 选择整个物体，右键进行平滑着色

• 

• 然后点击ctrl+2进行细分,我们进行级别2的细分

• 同时我们再次使用环切提前把反光条的位置画出来

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5 贴图和材质渲染

5-1 着色

• 点击右上角的试图着色方式

• 点击正上方进入Shading模式, Shading（着色）是3D渲染中的一个重要步骤，它涉及到为3D模型表面添加颜色、纹理和光照效果，以模拟真实世界中的视觉外观。在Blender中，着色主要通过节点编辑器来完成，这个过程可以极大地影响最终渲染图像的质量和外观。

• 着色的基本概念

  1. 材质（Material）：材质定义了物体表面的视觉属性，如颜色、纹理、反光率等。
  2. 纹理（Texture）：纹理用于添加细节到材质上，如木纹、布料纹理等。
  3. 光照（Lighting）：光照是模拟光线如何与物体表面交互的过程，包括反射、折射和阴影等。

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5-2 Node Wrapper

• 在编辑视图找到偏好设置

• 

• 在插件中使能Node Wrangler：Node Wrangler是Blender中的一个强大插件，旨在提高节点编辑的效率和便捷性。以下是关于Node Wrangler插件的基本信息、功能和使用教程的总结： 主要功能

  1. 快捷键组合：Node Wrangler提供了许多快捷键，可以大大提高工作效率。例如，通过快捷键可以快速重新加载节点树中使用的所有图像，无需手动加载5。
  2. 节点选择和操作：用户可以快速选择、复制和粘贴节点，以及根据不同标准对节点进行标签和重命名812。
  3. 节点管理：插件可以帮助用户管理复杂的节点树，通过分组、折叠和整理节点来简化工作流程13

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5-3 材质（Material）和纹理（Texture）

• 以下几个小节为了方便查询，我们在设置-偏好中把语言改为英文

• 我们来创建一个全新的材料，点击下方的按钮new，取名为body

• 新建的材质会出现如下的材质

• 点击shift+A可以添加新的组件，我们添加下述几个材质

• 效果如下==(注意这里的材质由于缩放比例的原因发生了变形，后续6-3修正后会变回去)==

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6 反光带贴图

6-1 添加材质

• 然后我们回到编辑模
  型，alt+鼠标左键x选择中间的部分

• 我们在右侧添加一个新的材料

• 点击Assign应用到实体上

• 如此依赖基本的锥桶就有了，接下来我们来添加贴图==(注意这里的材质由于缩放比例的原因发生了变形，后续6-3修正后会变回去)==

6-2 找寻贴图材质

• 我们在任意素材网站上找到想要贴上去的图片，这里我找了一个反光的贴图

• 我们即将使用到的一个名为Unwrap的功能，Unwrap（UV展开）是Blender中的一个关键功能，主要用于将3D模型的表面展开成2D平面，以便于后续的纹理映射和绘制。在3D建模中，UV展开是一个重要的步骤，它涉及到将3D模型的表面（通常称为“网格”或“几何体”）展开成一个或多个2D平面，这些平面称为“UV贴图”。这个过程允许艺术家在一个平面上设计纹理，然后将这些纹理应用到3D模型的表面。通过UV展开，艺术家可以精确控制纹理在模型上的分布，从而实现更加细致和真实的视觉效果。

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6-3 重要检查

• 在进行unwrap前我们必须要做到一下几个基础要求，否则unwarp展开的图片会变得和奇怪，我们必须保证我们的主体实物的位置和旋转分别是0，0，0，此外缩放比必须是1：1：1（如下图，我的缩放比不正确，我们必须进行修正）

• 我们选中物体，ctrl+A，选择旋转+缩放

• 这时候你会发现我们的缩放比被修正为1：1：1

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6-4 Unwrap

• 我们在正上方选中UV Editiing进入uv模式

• 我们在左上角新建一个UV网格

• 

• 选择如下参数

• 

• 会有如下UV默认帮助你进行贴图确认的网格出现

• 然后我们在右侧材料，找到刚刚创建的材料，选择固有色

• 选择图像纹理

• 选择我们刚刚创建的UV_Grid![[Pasted image 20240907225836.png]]

• 我们点击右上角的视图着色方式，可以看到UV_Grid被在这个材质中展开了，但是展开的方式不太对，这时候我们就需要进行调整

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6-5 UnWrap调整–裁切

• 我们在编辑模式下全选锥桶模型，并点击UV_editor右上角的打叉暂时关闭GV_Grid显示

• 然后我们现在正式开始UV图的调整，搜先我们需要做的就是UV图的裁剪

• 进入选择模式

• alt+鼠标左击选择反光条的上侧

• 右键选择标记缝合边
  

• 同理我们标记下边缘![[Pasted image 20240907230614.png]]

• 紧接着我们按下A选择全部物体

• 按下U选择展开Unwrap

• 我们就拿到展开图了

• 如果出现展开是如下情况，回到6-3进行重要检查的确认

• 然后我们再次进行裁剪，alt左键选择，右键标记分割线

• 然后A选中全部，U展开

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6-5 UnWrap调整–微调

• 我们希望网格应该是顺着圆锥的母线镜像下移动

• 

• 我们选择左侧编线，右键选择

• X向拉直

• 可以方向一遍已经对齐

• 同理我们有如下

• 对于倾斜的斜面

• 

• 右键选择自动对齐

• 

• 然后依次自动对齐我们就有

• 这是快大功告成辣！！！！

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6-6 替换贴图图片

• w我们在材质右侧找到图片替换

• 选择刚刚的图片并导入，不要慌，我们缩放一下图片

• A选择全部，然后I进行缩放![[Pasted image 20240907234227.png]]

• 左侧进行缩放，鼠标左键进行拖拽

• 大功告成！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！

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7 总结

• 本节我们介绍了如何入门到完成下述这个带材质和贴图的锥桶！！！
• 下一节我们讲讲如何将这个模型导入UE5，并通过深度相机访问它
• 如有错误欢迎指出!感谢大家的支持