【KiCad 】KiCad x Blender：PCB 渲染耀眼呈现

sunsili

【KiCad 】KiCad x Blender：PCB 渲染耀眼呈现

“ 通过将 KiCad 的 PCBA 3D 模型导出并导入到 Blender 中进行渲染，用户可以随心所欲地制作出高质量的渲染图像。 ”

KiCad 自带的光线追踪渲染功能（详见 让你的 PCB “炫”起来: KiCad 中的 3D 渲染）可以满足基本的渲染要求。但对追求卓越的工程师而言，这些是不够的。而 KiCad 结合 Blender，则可以制作出一流的渲染效果！

Blender 简介

Blender 是一款非常强大和专业的开源3D计算机图形软件,既可以用于3D建模、动画制作,也可以用于渲染、视觉效果、视频编辑等多种领域。它具有以下主要特点:

• 开源免费：Blender 是完全免费和开源的,任何个人和公司都可以免费使用,而且源代码可以自由获取和修改。
• 跨平台支持：Blender 可以在 Windows、macOS 和 Linux 等主流操作系统上运行。
• 集成全面：Blender 集成了3D建模、UV映射、动画、渲染、视频编辑、曲面细分、着色器开发等多种功能于一体。
• 渲染引擎强大：Blender 内置了性能优异的 Cycles 渲染引擎,支持实时预览、CPU/GPU 加速渲染,可以生成 photorealistic 级别的图像和动画效果。
• 插件和脚本支持：Blender 支持安装第三方插件,也可通过 Python 脚本进行二次开发,能力可以得到极大扩展。
  

Blender 的官网地址：

https://www.blender.org/

目前最新版本为 4.1。

KiCad 与 Blender 的交互

KiCad 与 Blender 的交互有几种方式，今天先介绍以 VRML 为中间格式，进行导入导出，进而实现渲染的操作。

VRML 格式

VRML（Virtual Reality Modeling Language，虚拟现实建模语言）是一种用于描述三维场景和虚拟现实环境的文件格式和编程语言，

注重交互性和视觉效果。

与我们经常用到的 STEP 相比，VRML 更多用于渲染等虚拟现实体验，而STEP则提供了更丰富的模型数据，比如包括几何形状、尺寸、材料、装配关系、工艺特性等。因此 STEP 文件通常文件尺寸更大，更多用于需要实际装配、仿真的场景。

更多 VRML 与 STEP 的区别，可以参考：STEP与WRL 3D模型的区别。

KiCad 导出 VRML

在 KiCad 的 PCB 编辑器中，点击 “文件->导出->VRML”：

设置输出路径、原点及单位后（建议使用 mm），完成导出操作：

如果 PCB 尺寸较大、对象较多，需要等待较长的时间。Video 示例导出的 VRML 文件大小为 50M 左右。

Blender 基本操作

在开始导入 VRML 之前，我们先简单地介绍下 Blender 的基本逻辑和操作。

打开 Blender，就可以看到最重要的三个要求：

• 待渲染的对象：图中的正方体
  
• 光源：发出光线照亮物体
  
• 摄像机（视角）：观察的角度
  
  

点击右侧面板“物体”图标，就可以看到所有的物体：

可以编辑其基本属性，比如位置、旋转等： 比如选择了光源“Light”，这时再点击“数据”图标，就可以在面板中修改光源的参数。下图中将颜色调整为红色。

点击视图右侧的“摄像机”图标，可以查看摄像机的视角。图框中显示的内容就是渲染的视角。可以调整正方体或者摄像机的视角，直到满意为止。

点击右侧面板的“渲染”图标设计渲染引擎。推荐使用 Cycles 算法，如果有独立的显卡，请将设备设置为“GPU计算”，这样可以大大加快渲染的速度。

简单设置后按快捷键 F12 进行渲染的操作。根据物体、光源、视角的相对位置，得到以下的效果：

当然，Blender能做的事儿远不止这些。这里只是将基本操作介绍一下，方便同学们快速理解、上手。

Blender 导入 VRML
现在进入实操阶段。我们新建一个项目，删除默认的正方体。

Blender 支持直接导入 VRML 格式，点击“文件->导入-> X3D Extensible 3D（.x3d/.wrl）”即可。

导入需要花费一些时间。导入后的物体较小，使用鼠标滚轮放大后查看导入的情况：

使用右上角的坐标轴或者鼠标中间的滚轮（按住滚轮后移动）可以调整视角：

点及右侧的“切换摄像机视角”，同时建议锁定视角：

锁定后，就可以使用“鼠标滚轮”调整摄像机的属性了：

• 滚动鼠标滚轮：调整摄像机的位置。使渲染对象更完整的出现在视口中
  
• 按住 Shift，再按住滚轮，移动鼠标完成平移
• 按住鼠标滚轮再进行滚动：旋转摄像机
  

这时可以按 F12 进行渲染，看一下效果：

感觉有点暗，这时可以调节光源来提高亮度。这里我们使用另一种方式，通过添加环境纹理的方式点亮图片。点击“世界环境”图标，随后点击颜色右侧的小点，在“纹理”列选择“环境纹理”：

随意选择一张图片作为环境纹理：

F12 渲染：

如果不需要背景，选择“渲染”图标，找到“胶片”选项，并勾选“透明”

重新渲染后的效果：

我们也可以单独调整某个形状对象的属性。
比如，我觉得阻焊的绿色不真实，可以选中阻焊组成的物体(形状)：

点击“材质属性”，这次我们将表面设为“光泽BSDF”，然后将颜色设为红色。

重新渲染后的效果：

这个板子有点大，看不清楚效果，我们取几个局部，调下设置看一下效果：

突出导线，去除背景的效果：

合并物体
由于 VRML 导出了很多细节，在场景集合中存在大量的物体(Shape)，您可以对每一个物体单独进行渲染操作：

当然，如果您觉得这样会导致平移、旋转操作时的不便，可将物体先进行合并。框选所有对象，在空白处点击右键选择“合并”（或快捷键 Ctrl J）:

如果还未完全合并，可以点击右键的 Collection，选中所有物体后在空白处点击右键，继续合并：

合并完成后可以用快捷键G进行整体的移动：

结束语

Blender 不仅可以渲染图片，还可以生成动态的效果图，有兴趣的同学们可以自行尝试。由于 Blender 的功能过于强大，设置的属性非常多，可能对刚接触的小伙伴造成一些困扰。这里把渲染 PCBA 的核心步骤做个总结：

• KiCad 导出 VRML，直接在 Blender 中导入
• 切换摄像机的视角，锁定相对位置后再调整物体的位置
• 调整物体及环境的属性
• F12 渲染
• 重复步骤2~3，直到效果满意为止
  

细心的同学可能会发现，使用 VRML 进行渲染，细节上会存在瑕疵。由于KiCad 导出的 VRML 文件并不是以元器件作为单位导出，因此想在 Blender 中单独调整某个器件或特定局部，无法直接选中，只能进行“近似”的处理。另一个问题是 VRML 的文件尺寸相对还是比较大。

在社区中，还有一款名为 pcb2blender 的插件，它能够生成尺寸更小的中间格式文件，且以 KiCad 中实际的对象为单位进行精确地导出，从而使渲染更准确。结合 KiBot 项目，还可以利用 KiCad 和 Blender 的命令行界面（CLI）实现渲染图的自动化生成。感兴趣的同学可以先进行预习：

https://github.com/30350n/pcb2blender

https://github.com/INTI-CMNB/KiBot