【Blender Python】7.一些运算、三角函数以及随机

news2024/12/28 7:24:54

概述

要用Blender进行程序生成，数学计算是少不了的，Python支持一些常规的表达式计算，而另外一些相关的数学函数则在math模块中。

一些基础的运算

取余、除法、整除

>>> 21 % 4
1

>>> 21 / 4
5.25

>>> 21 // 4
5

%是取余，/是除法，//是整除，不保留小数

乘法

>>> 3 * 3
9

>>> 3 * 3.0
9.0

>>> 3 * "="
'==='

>>> 3 * "._"
'._._._'

>>> 3 * C.active_object
Traceback (most recent call last):
  File "<blender_console>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for *: 'int' and 'Object'

整数与整数相乘，结果还是一个整数
整数与浮点数相乘，结果是一个浮点数
字符或字符串乘以一个整数，结果返回其重复多次组成的字符串
数字类型乘以对象或其他不能相乘的类型，会返回类型错误

>>> 2 * 5
10

>>> 2 ** 5
32

>>> 2 ** 5 ** 6
Traceback (most recent call last):
  File "<blender_console>", line 1, in <module>
ValueError: Exceeds the limit (4300 digits) for integer string conversion; use sys.set_int_max_str_digits() to increase the limit

>>> (2 ** 5 ) ** 6
1073741824

*代表乘法，**代表幂运算，例如：2 ** 5代表$ 2^5 $。 ‘ (2 * * 5) * * 6‘ 代表$ (2⁵⁾6 $。要表示$ 2^{56} $则需要表示为2 ** (5 ** 6 )。

math模块

具体可以参考：Python math 模块 | 菜鸟教程 (runoob.com)。这里只专注于最常用的三角函数部分。

两个常量

首先是两个三角函数相关的常量：

import bpy
import math

print(math.pi)  # 代表π = 3.141592653589793
print(math.tau) # 代表2π = 6.283185307179586

在脚本文件中的print()并不会在脚本界面的Python控制台中输出内容。而是要打开Blender的系统控制台。

打开后可以看到输出的信息：

角度和弧度转换

degrees()和radians()用于角度和弧度的转换

import bpy
import math

print(math.degrees(math.pi))   # 180.0
print(math.degrees(math.tau))  # 360.0
print(math.radians(90))        # 1.5707963267948966
print(math.radians(180))       # 3.141592653589793

利用三角函数实现环形阵列

import bpy
import math

# 环形阵列
def circle_array(r,steps):
    ang = math.tau/steps
    for i in range(steps):
        i_ang = ang * i
        pos = (r * math.cos(i_ang),r * math.sin(i_ang),0)
        bpy.ops.mesh.primitive_cube_add(location=pos)


circle_array(10,6)

执行后的效果：

可以看到在XY平面上，环形阵列了6个立方体。

circle_array(10,12)

让立方体跟随旋转

上面的环形阵列，立方体并没有跟随阵列进行旋转。

import bpy
import math

# 环形阵列
def circle_array(r,steps):
    ang = math.tau/steps
    for i in range(steps):
        i_ang = ang * i
        pos = (r * math.cos(i_ang),r * math.sin(i_ang),0)
        bpy.ops.mesh.primitive_cube_add(location=pos)
        bpy.context.object.rotation_euler.z = i_ang

circle_array(10,12)

改进后，可以看到立方体跟随阵列进行了旋转。

可以看到三角函数还是很重要的，尤其是在从方到圆，以及旋转上的应用。

随机

除了三角函数，随机在程序生成中也是很重要的，Python中的随机数生成由random模块掌管，具体可参考Python 随机数生成 | 菜鸟教程 (runoob.com)。

这里结合环形阵列，添加一个随机范围的高度。

import bpy
import math
import random

# 环形阵列 + 随机高度
def circle_array(r,steps,min_z,max_z):
    ang = math.tau/steps
    for i in range(steps):
        i_ang = ang * i
        pos = (r * math.cos(i_ang),r * math.sin(i_ang),random.randint(min_z, max_z))
        bpy.ops.mesh.primitive_cube_add(location=pos)
        bpy.context.object.rotation_euler.z = i_ang

circle_array(10,12,-5,5)

circle_array(10,12,-1,1)

一点小改进

之前编写的代码，执行前都需要手动全选和删除场景中原来的对象。很是麻烦。所以这节我们改进一下。首先是添加清除当前场景中的所有物体的指令，然后是编写主函数，执行操作。

import bpy
import math
import random

# 环形阵列 + 随机高度
def circle_array(r,steps,min_z,max_z):
    ang = math.tau/steps
    for i in range(steps):
        i_ang = ang * i
        pos = (r * math.cos(i_ang),r * math.sin(i_ang),random.randint(min_z, max_z))
        bpy.ops.mesh.primitive_cube_add(location=pos)
        bpy.context.object.rotation_euler.z = i_ang


# 主函数
if __name__ == '__main__':
    # 清除当前场景中的所有物体
    bpy.ops.object.select_all(action='SELECT')
    bpy.ops.object.delete()
    # 执行环形阵列
    circle_array(10,12,-1,1)