Python + Blender 5.0 几何节点实战教程

1.1.2 安装步骤（以 Windows 11 为例）

1. 下载安装包：访问 Blender 官网，选择 Blender 5.0 版本（默认下载 64 位安装包）。
2. 运行安装程序：双击下载的 .exe 文件，勾选'同意协议'，点击'下一步'。
3. 选择安装路径：建议安装在非系统盘（如 D:\Blender 5.0），避免系统盘空间不足。
4. 组件选择：默认勾选'Blender 主程序''Python 3.11 集成环境''关联 .blend 文件'，无需修改。
5. 完成安装：点击'安装'，等待进度条完成后，勾选'运行 Blender'，点击'完成'。

1.1.3 关键配置（首次启动必做）

1. 语言设置：启动后点击顶部菜单栏 Edit → Preferences → Interface → Translation，选择'简体中文'，点击'Save Preferences'（重启后生效）。
2. 脚本编辑器启用：点击顶部菜单栏 Window → Toggle System Console，打开系统控制台（用于查看 Python 脚本输出和错误信息）。
3. 插件启用：点击顶部菜单栏 Edit → Preferences → Add-ons，搜索'Geometry Nodes'（默认已启用）、'Python Scripting'（默认已启用），确保勾选状态。
4. 性能优化：点击 Edit → Preferences → System，在'Cycles Render Devices'中选择你的 GPU（如 NVIDIA CUDA），在'Memory & Limits'中设置'Tile Size'为 256（提升渲染效率）。

1.2 Python 与 Blender 的联动基础

1.2.1 bpy 模块核心介绍

Blender 内置 Python 3.11 环境，bpy 是 Blender 的核心 Python API，可实现对场景、模型、节点、材质、渲染等所有功能的编程控制。bpy 模块的核心子模块如下：

1.2.2 脚本编辑器使用

Blender 内置脚本编辑器，用于编写和运行 Python 脚本：

1. 打开脚本编辑器：在 Blender 界面顶部选择 Scripting 工作区（默认工作区包括'布局''雕刻''脚本'等）。
2. 新建脚本：点击脚本编辑器顶部的 New 按钮，创建一个空白脚本文件（默认命名为 Text）。
3. 保存脚本：点击 Save 按钮，将脚本保存为 .py 文件（如 first_blender_script.py），建议保存在 Blender 项目文件夹中。
4. 运行脚本：点击脚本编辑器顶部的 Run Script 按钮（▶️ 图标），或按 Alt+P 快捷键运行脚本，结果会在系统控制台中显示。

1.2.3 第一个 Python 脚本：Hello Blender + 创建立方体

下面编写一个简单的 Python 脚本，实现'输出问候语'和'创建一个立方体'的功能，熟悉 bpy 基础用法：

# 第一个 Blender Python 脚本
import bpy

# 1. 清除默认场景（删除默认的立方体、灯光、相机，避免干扰）
bpy.ops.object.select_all(action='SELECT') # 选中所有物体
bpy.ops.object.delete() # 删除选中物体

# 2. 输出问候语到系统控制台
print("=" * 50)
print("Hello Blender 5.0!")
print("=" * 50)

# 3. 创建一个立方体（通过 bpy.ops 模拟手动操作）
bpy.ops.mesh.primitive_cube_add(
    size=2, # 立方体大小
    location=(0, 0, 0), # 位置（x, y, z）
    rotation=(0, 0, 0) # 旋转（弧度制，0 表示无旋转）
)

# 4. 获取创建的立方体对象，并重命名
cube = bpy.context.active_object # 获取当前激活的物体（即刚创建的立方体）
cube.name = "MyFirstCube" # 重命名物体
cube.data.name = "MyFirstCube_Mesh" # 重命名网格数据

# 5. 给立方体添加自定义属性（用于后续控制）
cube["cube_size"] = 2 # 添加一个名为 cube_size 的属性，值为 2

print(f"创建的立方体名称：{cube.name}")
print(f"立方体位置：{cube.location}")
print(f"立方体自定义属性 cube_size：{cube['cube_size']}")

运行脚本后，在系统控制台会看到输出信息，同时在 3D 视图中会出现一个名为 MyFirstCube 的立方体。

1.2.4 脚本运行常见问题排查

1.3 三维图形核心概念（Blender 视角）

在开始后续学习前，需掌握以下三维图形核心概念，这些概念是理解几何节点和 Python 编程的基础：

1.4 几何节点工作流基础

1.4.1 几何节点核心工作流

几何节点的核心是'通过节点连接实现数据流转和逻辑运算'，最终修改或生成三维模型 / 效果。其基础工作流如下：

1.4.2 手动创建第一个几何节点树（以'移动立方体'为例）

1. 切换到'布局'工作区，删除默认物体（立方体、灯光、相机）。
2. 添加一个新立方体：点击顶部菜单栏 Add → Mesh → Cube，创建一个默认立方体。
3. 添加几何节点修改器：选中立方体，在右侧'属性'面板中选择 修改器 → 添加修改器 → Geometry Nodes。
4. 进入几何节点编辑器：在顶部工作区选择 Geometry Nodes，此时会看到默认的节点树（包含'Group Input''Group Output'节点）。
5. 添加节点：
   • 点击节点编辑器顶部的 Add → Input → Value，添加一个数值输入节点（命名为'移动距离'）。
   • 点击 Add → Geometry → Position，添加位置节点（读取立方体顶点位置）。
   • 点击 Add → Vector → Add，添加向量相加节点（将位置与移动距离相加）。
   • 点击 Add → Geometry → Set Position，添加设置位置节点（修改立方体顶点位置）。
6. 连接节点：
   • 将'Group Input'的'Geometry'输出端 → 连接到'Position'的'Geometry'输入端。
   • 将'Position'的'Position'输出端 → 连接到'Add'的'Vector'输入端。
   • 将'Value'（移动距离）的'Value'输出端 → 连接到'Add'的'Vector'输入端（第二个）。
   • 将'Add'的'Vector'输出端 → 连接到'Set Position'的'Position'输入端。
   • 将'Set Position'的'Geometry'输出端 → 连接到'Group Output'的'Geometry'输入端。
7. 调整参数：修改'Value'节点的数值为 1.5，此时 3D 视图中的立方体会沿 X 轴移动 1.5 个单位（默认向量相加的方向为 X 轴）。

1.4.3 Python 脚本创建第一个几何节点树（复刻手动操作）

下面用 Python 脚本复刻上述'移动立方体'的几何节点树，理解'手动操作'与'代码控制'的对应关系：

# Python 脚本创建'移动立方体'几何节点树
import bpy

# 步骤 1：清除默认场景
bpy.ops.object.select_all(action='SELECT')
bpy.ops.object.delete()

# 步骤 2：创建立方体
bpy.ops.mesh.primitive_cube_add(size=2, location=(0, 0, 0))
cube = bpy.context.active_object
cube.name = "MovableCube"

# 步骤 3：给立方体添加几何节点修改器
geo_mod = cube.modifiers.new(name="MoveCubeModifier", type='NODES')

# 步骤 4：创建节点树
node_tree = bpy.data.node_groups.new(name="MoveCubeNodeTree", type='GeometryNodeTree')
geo_mod.node_group = node_tree

# 步骤 5：添加输入/输出节点（必须先添加，否则无法连接）
# 添加 Group Input 节点
group_input = node_tree.nodes.new(type='NodeGroupInput')
group_input.location = (-400, 0) # 节点在编辑器中的位置（x, y）

# 添加 Group Output 节点
group_output = node_tree.nodes.new(type='NodeGroupOutput')
group_output.location = (400, 0)

# 步骤 6：添加核心节点
# 添加 Value 节点（移动距离）
value_node = node_tree.nodes.new(type='ShaderNodeValue')
value_node.name = "MoveDistance"
value_node.label = "移动距离"
value_node.location = (-300, 100)
value_node.outputs[0].default_value = 1.5 # 默认移动距离 1.5

# 添加 Position 节点（读取位置）
position_node = node_tree.nodes.new(type='GeometryNodeInputPosition')
position_node.name = "ReadPosition"
position_node.label = "读取位置"
position_node.location = (-200, 0)

# 添加 Vector Add 节点（向量相加）
add_node = node_tree.nodes.new(type='ShaderNodeVectorMath')
add_node.name = "VectorAdd"
add_node.label = "向量相加"
add_node.location = (0, 0)
add_node.operation = 'ADD' # 运算类型：相加

# 添加 Set Position 节点（设置位置）
set_position_node = node_tree.nodes.new(type='GeometryNodeSetPosition')
set_position_node.name = "SetPosition"
set_position_node.label = "设置位置"
set_position_node.location = (200, 0)

# 步骤 7：连接节点（通过 links.new 连接两个节点的端口）
# 辅助函数：获取节点的输入/输出端口（避免硬编码索引）
def get_input_port(node, port_name):
    return node.inputs[port_name]

def get_output_port(node, port_name):
    return node.outputs[port_name]

# 连接 Group Input → Position
node_tree.links.new(
    get_output_port(group_input, "Geometry"),
    get_input_port(position_node, "Geometry")
)

# 连接 Position → Vector Add（第一个向量）
node_tree.links.new(
    get_output_port(position_node, "Position"),
    get_input_port(add_node, "Vector")
)

# 连接 Value → Vector Add（第二个向量）
node_tree.links.new(
    get_output_port(value_node, "Value"),
    get_input_port(add_node, "Vector_001")
)

# 连接 Vector Add → Set Position
node_tree.links.new(
    get_output_port(add_node, "Vector"),
    get_input_port(set_position_node, "Position")
)

# 连接 Set Position → Group Output
node_tree.links.new(
    get_output_port(set_position_node, "Geometry"),
    get_input_port(group_output, "Geometry")
)

# 步骤 8：输出信息
print("几何节点树创建完成！")
print(f"节点树名称：{node_tree.name}")
print(f"包含节点：{[node.name for node in node_tree.nodes]}")
print(f"立方体移动距离：{value_node.outputs[0].default_value}")

运行脚本后，会自动创建立方体和对应的几何节点树，效果与手动操作完全一致。通过这个例子，我们可以看到：Blender 的所有手动操作，都可以通过 Python 脚本精准复现。

1.5 本章小结与进阶方向

1.5.1 核心知识点回顾

• 完成了 Blender 5.0 的安装与关键配置，确保几何节点和 Python 脚本功能正常。
• 熟悉了 bpy 核心模块和脚本编辑器的使用，能编写简单的 Python 脚本创建物体。
• 掌握了三维图形核心概念（点线面、网格、体积、场等），为后续学习打下基础。
• 理解了几何节点的基础工作流，能手动和通过 Python 脚本创建简单的节点树。

1.5.2 进阶方向

1. 尝试修改'移动立方体'脚本中的参数（如移动距离、立方体大小、位置），观察效果变化。
2. 给节点树添加更多节点（如颜色节点），让立方体移动的同时改变颜色。
3. 学习 bpy 中节点参数的动态修改（如通过脚本实时调整'移动距离'的值）。
4. 尝试创建多个立方体，并给每个立方体分配不同的几何节点树。