Blender Python编程实现程序化建模生成超形示例详解

Jasper

发布时间：2026-10-15 | 4人浏览过

原创

本文详解如何在Blender中使用Python脚本实现超形（Supershapes）的程序化建模。文章解析了二维及三维超形方程原理，并通过完整代码示例展示如何定义参数生成复杂几何形状，帮助开发者利用自动化脚本替代手动雕刻，提升3D创作效率。

正文

Blender 并非唯一支持通过编程和自动化任务处理场景的3D软件。随着版本迭代，Blender 已逐步发展为涵盖从油脂铅笔草图绘制到基于节点合成等全流程的可靠CG制作解决方案。

实际上，借助 Python 脚本及额外插件，用户可以批量处理对象实例化、程序化生成内容、配置渲染参数，甚至获取项目的自定义统计数据。这种能力不仅减轻了繁琐操作的负担，也让开发者能够更深入地参与到这一创意工具社区中，而不仅仅局限于美术人员。

什么是超形（Supershapes, Superformula）

截图来源于 ShaderToy

二维超形

超形方程由 Johan Gielis 提出，旨在作为自然形状建模框架。二维超形方程是圆方程和椭圆方程的推广形式。

其给出的二维超椭圆/超形通用公式如下。

其中 r 和 phi 代表极坐标（分别表示半径和角度）。

n1、n2、n3、m 均为实数。

a 和 b 为除 0 以外的实数。

当 m = 0 时，结果呈现为圆形，即 r = 1。

n1 = n2 = n3 = 1

增大 m 会增加形状的旋转对称性。这通常适用于 n 为其他值的情况。这些曲线在角 2π/m 的圆上重复出现，在 m 为整数值的多数示例中这一现象尤为明显。

n1 = n2 = n3 = 0.3

当 n 保持相等但数值减小时，形状将变得更加紧凑。

其他特别情况

例子 1

若 n1 略大于 n2 和 n3，则会形成膨胀形态。

下方示例中 n1 = 40 和 n2 = n3 = 10。

例子 2

多边形形状通过极大的 n1 值以及虽大但相等的 n2 和 n3 实现。

例子 3

不对称形状可通过使用不同的 n 值创建。下方示例包含 n1 = 60, n2 = 55 和 n3 = 30。

例子 4

对于 m 的非整数值，若为有理数，所生成的形状依然闭合。下方展示了 n1 = n2 = n3 = 0.3 的示例，角度范围需从 0 扩展至 12π。

例子 5

由于 n1 的值小于 n2 和 n3，形成了光滑的海星形状。下方示例中 m=5 和 n2 = n3 = 1.7。

奇异的形状

感兴趣的用户还可以尝试其他不同的形状组合。

三维超形

在给出上述二维超形定义后，

我们可以利用球形乘积（spherical product）将其扩展至 3D 应用。

Blender 生成超形

基于上述理论支持，我们可以在 Blender 中编写 Python 代码。原理并不复杂，只需套用三维超形公式并定义自定义参数即可。

详细代码和注释如下

import bpy
import math
# mesh 数组（点、面、边）
verts = []
faces = []
edges = []
#3D supershape 参数
m = 14.23
a = -0.06
b = 2.78
n1 = 0.5
n2 = -.48
n3 = 1.5
scale = 3
Unum = 50
Vnum = 50
Uinc = math.pi / (Unum/2)
Vinc = (math.pi/2)/(Vnum/2)
# 套用公式，填充顶点数组
theta = -math.pi
for i in range (0, Unum + 1):
   phi = -math.pi/2
   r1 = 1/(((abs(math.cos(m*theta/4)/a))**n2+(abs(math.sin(m*theta/4)/b))**n3)**n1)
   for j in range(0,Vnum + 1):
       r2 = 1/(((abs(math.cos(m*phi/4)/a))**n2+(abs(math.sin(m*phi/4)/b))**n3)**n1)
       x = scale * (r1 * math.cos(theta) * r2 * math.cos(phi))
       y = scale * (r1 * math.sin(theta) * r2 * math.cos(phi))
       z = scale * (r2 * math.sin(phi))
       vert = (x,y,z) 
       verts.append(vert)
       #增加 phi
       phi = phi + Vinc
   #增加 theta
   theta = theta + Uinc
# ------------------------------------------------------------------------------- 
# 填充面数组
count = 0
for i in range (0, (Vnum + 1) *(Unum)):
    if count < Vnum:
        A = i
        B = i+1
        C = (i+(Vnum+1))+1
        D = (i+(Vnum+1))
        face = (A,B,C,D)
        faces.append(face)
        count = count + 1
    else:
        count = 0
# 创建 mesh 和 object
mymesh = bpy.data.meshes.new("supershape")
myobject = bpy.data.objects.new("supershape",mymesh)
# 设置 mesh 的 location
myobject.location = bpy.context.scene.cursor.location # *
bpy.context.scene.collection.objects.link(myobject) # *
# 从 python 数据创建 mesh
mymesh.from_pydata(verts,edges,faces)
mymesh.update(calc_edges=True)
# 设置 object 为编辑模式
bpy.context.view_layer.objects.active = myobject # *
bpy.ops.object.mode_set(mode='EDIT')
# 移除重复的顶点
bpy.ops.mesh.remove_doubles() 
# 重新计算法线
bpy.ops.mesh.normals_make_consistent(inside=False)
bpy.ops.object.mode_set(mode='OBJECT')
# 新建细分修改器（subdivide modifier）
myobject.modifiers.new("subd", type='SUBSURF')
myobject.modifiers['subd'].levels = 3
# 平滑 mesh
mypolys = mymesh.polygons
for p in mypolys:
    p.use_smooth = True

通过上述代码，我们可以轻松生成如下形状，无需费力进行“雕刻”。