python可擴(kuò)展的Blender 3D插件開發(fā)匯總
Blender 3D 插件
成熟的 Blender 3D 插件是令人驚奇的事情。作為 Python 和 Blender 的新手，我經(jīng)常發(fā)現(xiàn)自己被社區(qū)中的人們創(chuàng)造的強(qiáng)大的東西弄得目瞪口呆。坦率地說，其中一些包看起來有點(diǎn)神奇，當(dāng)自我懷疑或冒名頂替綜合癥的嘮叨聲音被打破時(shí)，很容易想到“如果有人能做出可以做xxx的東西就好了” 。
然后我記得，通過將好奇心和固執(zhí)與良好的文檔相結(jié)合，某人可以是任何人，X可以成為X、Y 和 Z。即使是困難的部分也可以弄清楚——尤其是因?yàn)樗泄虉?zhí)和好奇的人確保 Blender 的 Python文檔和stackexchange與它讓我們創(chuàng)建的 gee whiz 圖形一樣好。
同樣的方式，已經(jīng)存在的文檔和模型為從頭開始編寫 Blender 插件奠定了平滑的基礎(chǔ)，在開始時(shí)為該插件提供可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)有助于展示 Python API 的各個(gè)部分如何更多地組合在一起清楚地。換句話說，它使新編寫的代碼比原來更好，同時(shí)也使現(xiàn)有代碼更容易學(xué)習(xí)。
在本文的最后，我們將創(chuàng)建一個(gè)功能齊全且已安裝的插件，它提供了一個(gè)自定義 UI 元素來將Standoff 添加到 Blender 場(chǎng)景中，并帶有界面控件來調(diào)整創(chuàng)建的網(wǎng)格的直徑和高度。
一、文件結(jié)構(gòu)
本文末尾將存在的完整目錄和文件結(jié)構(gòu)，我們可以使用mkdir和touch方式進(jìn)行創(chuàng)建，本示例是一個(gè)填空游戲。我正在調(diào)用項(xiàng)目DemoRack并將其設(shè)置為我用于 Python 項(xiàng)目的文件夾中的頂級(jí)目錄名稱：它不一定必須是 Blender 特定的任何地方。下面是DemoRack項(xiàng)目的文件結(jié)構(gòu)：
DemoRack |-- README.md |-- DemoRack.zip <-- will (re)compile via 'zip -r DemoRack.zip src' |-- src |-- |-- __init__.py |-- |-- standoff_mesh.py <-- from Part 2, not modified in this post |-- |-- standoff_operator.py |-- |-- standoff_panel.py |-- |-- standoff_props.py
下面我們簡(jiǎn)單介紹下這些文件的作用：
- DemoRack.zip：已編譯src，安裝在 Blender 中的文件。
- __init__.py：為附加組件注冊(cè)所有必要的信息和類。
- standoff_mesh.py：用于生成目標(biāo)幾何/網(wǎng)格數(shù)據(jù)的模塊。
- standoff_operator.py：將提供給 UI 使用的“do-er”。
- standoff_panel.py：在 UI 元素上添加插件將......添加。
- standoff_props.py：定義Panel 和 Operator所需的數(shù)據(jù)對(duì)象
簡(jiǎn)而言之，每個(gè)新standoff_模塊都將包含register()和unregister()函數(shù)。該__init__模塊將導(dǎo)入這些模塊，并將兩種類型的函數(shù)捆綁到單個(gè)迭代器中。Blender Python 文檔描述了這些函數(shù)所扮演的角色：
二、__init__.py
有了這個(gè)背景，并且因?yàn)開_init__模塊中的大部分代碼都與sys和importlib包有關(guān)，所以我將在此處包含要點(diǎn)，而不會(huì)試圖去描述 Python 模塊導(dǎo)入的雜草。Blender插件需要注意的具體事項(xiàng)是module_names列表，聲明要引入register和unregister函數(shù)的的文件名，以及打開的bl_info字典。如官方插件介紹教程中所述，bl_info包含將在“首選項(xiàng)”窗格中找到的所有信息：
bl_info是包含附加元數(shù)據(jù)的字典，例如要顯示在首選項(xiàng)附加列表中的標(biāo)題、版本和作者。它還指定了運(yùn)行腳本所需的最低 Blender 版本；舊版本不會(huì)在列表中顯示加載項(xiàng)。
下面是一段示例代碼：
bl_info = {
"name": "DemoRack",
"description": "Make Mini Rack Units Dynamically",
"author": "Jim O'Connor <hello@ocommaj.com>",
"version": (0, 0, 1),
"blender": (2, 90, 1),
"category": "3D View"
}
module_names = [ 'standoff_props', 'standoff_operator', 'standoff_panel' ]
import sys
import importlib
module_full_names = [ f"{__name__}.{module}" for module in module_names ]
for module in module_full_names:
if module in sys.modules:
importlib.reload(sys.modules[module])
else:
locals()[module] = importlib.import_module(module)
setattr(locals()[module], 'module_names', module_full_names)
def register():
for module in module_full_names:
if module in sys.modules:
if hasattr(sys.modules[module], 'register'):
sys.modules[module].register()
def unregister():
for module in module_full_names:
if module in sys.modules:
if hasattr(sys.modules[module], 'unregister'):
sys.modules[module].unregister()三、standoff_props.py
該模塊將是其中涉及最多的模塊，但它也為其他模塊提供了主干，并實(shí)現(xiàn)了一種可以廣泛重用的模式。它依賴于導(dǎo)入用于將一組屬性定義捆綁在一起的PropertyGroup類型（文檔），bpy.props。一旦PropertyGroup在 Blender 中注冊(cè)，它就在 Python 可腳本化數(shù)據(jù)對(duì)象的指針和底層 C 分配的內(nèi)存之間提供了一座橋梁，這些內(nèi)存完成了 Blender 的繁重工作。
我們需要在standoff_props.py類中將定義、繼承bpy.types.PropertyGroup并跟蹤 3 個(gè)屬性：
- metric_diameter: FloatProperty(**kwargs)
- height: FloatProperty(**kwargs)
- mesh: PointerProperty(type=Mesh)
其中，前兩個(gè)應(yīng)該是不言自明的，并且在實(shí)現(xiàn)中將有更多關(guān)于參數(shù)的細(xì)節(jié)。第3個(gè)PointerProperty指向內(nèi)存中的一個(gè)對(duì)象，并要求在定義時(shí)指定該對(duì)象的類型，并且它是 PropertyGroup的子類或bpy.struct.ID（即 Mesh）。這意味著任何將值設(shè)置為任何其他數(shù)據(jù)類型的實(shí)例的嘗試（在這種情況下，任何非 bpy.types.Mesh）都將引發(fā)錯(cuò)誤，任何將值傳遞給期望任何其他數(shù)據(jù)的參數(shù)的嘗試也是如此類型。
在這種情況下，mesh的 PointerProperty屬性將用于保存在Standoff.mesh()的返回值，并使用存儲(chǔ)在metric_diameter和height后面的值進(jìn)行實(shí)例化和修改。這三個(gè)屬性的完整定義如下所示：
class PG_Standoff(PropertyGroup):
metric_diameter: FloatProperty(
name="Inner Diameter (Metric)",
min=2,
max=5,
step=50,
precision=1,
set=prop_methods("SET", "metric_diameter"),
get=prop_methods("GET", "metric_diameter"),
update=prop_methods("UPDATE"))
height: FloatProperty(
name="Standoff Height",
min=2,
max=6,
step=25,
precision=2,
set=prop_methods("SET", "height"),
get=prop_methods("GET", "height"),
update=prop_methods("UPDATE"))
mesh: PointerProperty(type=Mesh)
單獨(dú)的set 、 get和update參數(shù)都指向prop_methods函數(shù)的返回值。這些值必須是函數(shù)，參數(shù)分別為(self, value)、(self)和(self, context)。這個(gè)閉包工廠可能看起來額外復(fù)雜，但它會(huì)顯著減少重復(fù)，并為與PropertyGroup 的數(shù)據(jù)屬性交互提供更大的靈活性。
要理解的一個(gè)重要區(qū)別是，每當(dāng)屬性更改時(shí)都會(huì)調(diào)用update函數(shù)——它不是作為更新定義其屬性的一種方式來調(diào)用的。相反，它提供了一種將特定屬性的更改傳達(dá)給程序的其他部分的方法；這必須小心使用以避免副作用，并且因?yàn)闆]有檢查來避免無限遞歸。
另一件需要注意的是，使用set和get函數(shù)意味著任何default值都必須通過顯式set調(diào)用（而不是 kwarg）來設(shè)置，但這也提供了在必要時(shí)掛鉤on_load方法的機(jī)會(huì)。最后，prop_methods函數(shù)必須在調(diào)用它的任何PropertyGroup類之前定義。
prop_methods函數(shù)的骨架代碼如下所示：
def prop_methods(call, prop=None):
def getter(self):
# getter function must check if prop attr has a value yet
# if no value, will throw error, so must set default
# can hook on load here
# and either way, return self[prop] value
def setter(self, value):
self[prop] = value
def updater(self, context):
self.update(context)
methods = {
"GET": getter,
"SET": setter,
"UPDATE": updater
}
return methods[call]完整的實(shí)現(xiàn)如下所示：
def prop_methods(call, prop=None):
def getter(self):
try:
value = self[prop]
except:
set_default = prop_methods("SET", prop)
set_default(self, self.defaults[prop])
if hasattr(self, "on_load"):
self.on_load()
value = self[prop]
finally:
return value
def setter(self, value):
self[prop] = value
def updater(self, context):
self.update(context)
methods = {
"GET": getter,
"SET": setter,
"UPDATE": updater,
}
return methods[call]為此，任何具有調(diào)用prop_methods屬性的類都需要一個(gè)名為defaults的字典對(duì)象和一個(gè)名為update的方法（該函數(shù)提供，但不需要on_load方法）。在PG_Standoff類中，這些調(diào)用將用于附加Standoff.mesh()的返回值，以及無論何時(shí)修改metric_diameter或height屬性。PG_Standoff課程的其余部分可以寫成：
class PG_Standoff(PropertyGroup):
# ...
defaults = { "metric_diameter": 2.5, "height": 3 }
standoff = Standoff()
def on_load(self):
if self.height and self.metric_diameter:
self.__set_mesh()
def update(self, context):
self.__set_mesh()
def __set_mesh(self):
self.mesh = self.standoff.mesh(
self.height, self.metric_diameter)僅留下import語句和register 、unregister函數(shù)。在 register 函數(shù)中，我們還將從 ointerProperty的實(shí)例中指向PG_PropertyGroup類，從 Blender 的Scene類型的新屬性中引用，這將使從插件的其余部分訪問變得簡(jiǎn)單。這將產(chǎn)生一個(gè)完整的standoff_props.py模塊，如下面的要點(diǎn)所示：
from bpy.props import PointerProperty, FloatProperty
from bpy.types import Mesh, PropertyGroup, Scene
from bpy.utils import register_class, unregister_class
from .standoff_mesh import Standoff
def prop_methods(call, prop=None):
def getter(self):
try:
value = self[prop]
except:
set_default = prop_methods("SET", prop)
set_default(self, self.defaults[prop])
if hasattr(self, "on_load"):
self.on_load()
value = self[prop]
finally:
return value
def setter(self, value):
self[prop] = value
def updater(self, context):
self.update(context)
methods = {
"GET": getter,
"SET": setter,
"UPDATE": updater,
}
return methods[call]
class PG_Standoff(PropertyGroup):
metric_diameter: FloatProperty(
name="Inner Diameter (Metric)",
min=2,
max=5,
step=50,
precision=1,
set=prop_methods("SET", "metric_diameter"),
get=prop_methods("GET", "metric_diameter"),
update=prop_methods("UPDATE"))
height: FloatProperty(
name="Standoff Height",
min=2,
max=6,
step=25,
precision=2,
set=prop_methods("SET", "height"),
get=prop_methods("GET", "height"),
update=prop_methods("UPDATE"))
mesh: PointerProperty(type=Mesh)
defaults = { "metric_diameter": 2.5, "height": 3 }
standoff = Standoff()
def on_load(self):
if self.height and self.metric_diameter:
self.__set_mesh()
def update(self, context):
self.__set_mesh()
def __set_mesh(self):
self.mesh = self.standoff.mesh(self.height, self.metric_diameter)
def register():
register_class(PG_Standoff)
Scene.Standoff = PointerProperty(type=PG_Standoff)
def unregister():
unregister_class(PG_Standoff)
del Scene.Standoff四、standoff_operator.py
最后兩個(gè)模塊都是短文件，實(shí)現(xiàn)起來非常簡(jiǎn)單，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)化和修改數(shù)據(jù)的繁重工作已經(jīng)以簡(jiǎn)化其與 Blender Python API 交互的方式完成。在standoff_operator模塊中，我們將定義（并注冊(cè)）一個(gè)新bpy.types.Operator類，然后可以將其附加到任何 UI 按鈕。
如何定義一個(gè)新的Operator有一些要求，但這些都是有據(jù)可查且簡(jiǎn)單明了的，并且通過從 CLI 啟動(dòng) Blender，警告和錯(cuò)誤消息將立即顯現(xiàn)錯(cuò)誤配置的Operator類有。手冊(cè)部分給出了新Operators的預(yù)期定義的詳細(xì)信息。下面腳本將定義docstring、bl_idname、bl_label和bl_options屬性的值。它還將定義一個(gè)execute方法，該方法需要self和context參數(shù)，并包含將附加到任何 UI 按鈕調(diào)用注冊(cè)bl_idname 名下的Operator邏輯和事件。
import bpy
from bpy.types import Operator
from bpy.utils import register_class, unregister_class
class DEMORACK_OT_AddNewStandoff(Operator):
"""adds standoff to test add-on registered ok"""
bl_idname = 'scene.add_new_standoff'
bl_label = 'New Standoff'
bl_options = { "REGISTER", "UNDO" }
def execute(self, context):
name = "Standoff"
standoff = context.scene.Standoff # <- set in standoff_props.register()
collection = context.scene.collection
obj = bpy.data.objects.new(name, standoff.mesh)
collection.objects.link(obj)
obj.select_set(True)
context.view_layer.objects.active = obj
return { "FINISHED" }
def register():
register_class(DEMORACK_OT_AddNewStandoff)
def unregister():
unregister_class(DEMORACK_OT_AddNewStandoff)五、standoff_panel.py
定義一個(gè)新Panel類幾乎遵循與定義一個(gè)新Operator類相同的模式，并且從概念上講，只需將execute最后一步中的draw方法換成這一步中的方法。相關(guān)的Panel 手冊(cè)部分提供了幾個(gè)有用的示例， UI 腳本 > 模板 > Python 菜單中包含更多示例。 在手冊(cè)bpy.types.UILayout部分中可以發(fā)現(xiàn)了更多可能性，該部分記錄了Panel對(duì)象的導(dǎo)入項(xiàng)。在draw方法中，它是一個(gè)簡(jiǎn)單（且非常開放）的過程：
- 訪問context 中的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)象
- 為需要按鈕的任何Operator 調(diào)用創(chuàng)建layout.operator對(duì)象
- 為用戶可寫數(shù)據(jù)屬性創(chuàng)建layout.prop對(duì)象
當(dāng)然，在該模式以及更復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型中，還有很多擴(kuò)展和變化的空間。但在基礎(chǔ)上，這是另一個(gè)由 API 處理繁重工作的地方，并遵循bpy.props和bpy.types.PropertyGroup實(shí)例的內(nèi)置使用模式。由于這種簡(jiǎn)單性，這是另一個(gè)模塊，它足夠簡(jiǎn)單：
from bpy.types import Panel
from bpy.utils import register_class, unregister_class
class DemoRackPanel:
bl_space_type = "VIEW_3D"
bl_region_type = "UI"
bl_category = "DemoRack"
class StandoffPanel(DemoRackPanel, Panel):
bl_idname = "DEMORACK_PT_standoff_panel"
bl_label = "Standoff"
def draw(self, context):
layout = self.layout
standoff_data = context.scene.Standoff # <- set in standoff_props.register()
layout.operator("scene.add_new_standoff") # <- registered in standoff_operator.py
layout.prop(standoff_data, "metric_diameter")
layout.prop(standoff_data, "height")
def register():
register_class(StandoffPanel)
def unregister():
unregister_class(StandoffPanel)唯一的額外變化是 DemoRackPanel的類定義，它與 bpy.types.Panel一起被StandoffPanel繼承。因?yàn)檫@不是DemoRack插件中的唯一Panel，它們都將位于 View 3D 側(cè)抽屜中的單個(gè)選項(xiàng)卡下，消除 3 行重復(fù)是一件簡(jiǎn)單的事情。layout.prop 的模式和相關(guān)函數(shù)中是將 Data 對(duì)象作為第一個(gè)參數(shù)，并將該對(duì)象內(nèi)屬性的字符串標(biāo)識(shí)符作為第二個(gè)參數(shù)。
剩下要做的就是從DemoRack/src/目錄編譯DemoRack.zip文件，然后像其他任何文件一樣在編輯 > 首選項(xiàng) > 附加組件中安裝該本地文件。
原文鏈接：Build a Blender Add-on Ready to Scale
以上就是python可擴(kuò)展的Blender 3D插件開發(fā)匯總的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于python Blender 3D插件的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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