美术2.4 UV原理基础

【TA-霜狼_may-《百人计划》】美术2.4 UV原理基础

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  • 课前问题
  • 2.4.1 UV介绍
  • • UV的优势
  • 2.4.2 UV展开的方式
  • • 快速投影映射
    • 手动展UV
    • 重叠UV展开
  • 2.4.3 UV规范和要求
  • • UV通道，光照贴图的UV
  • 总结

课前问题

1. 如何将颜色、图案、贴花、应用在3D模型的特定区域？
2. 手动UV展开的要求是什么？
3. 光照UV和普通UV的区别？

2.4.1 UV介绍

UVW：UVW展开是将三维模型从XYZ坐标映射到UVW坐标系的过程。
“UVW”命名取自字母表XYZ旁边的三个连续字母，与XYZ坐标相似，UVW坐标中U代表水平方向，V代表垂直方向，W代表平面垂直方向。UV坐标被我们用来表示2D纹理的轴，取值范围[0, 1]。
后面主要介绍UV坐标下的相关知识。

在这一步展开的操作中，不会破坏3D模型建模部分的工作。但是会为模型网格的每个顶点与面，提供第二组UVW坐标。并且，2D纹理转换回3D空间将纹理团应用于3D模型，就是通过查找每个网格模型面的UV坐标完成的。

UV的优势

虽然多增加了UV展开的步骤，但是UV展开是一种将纹理灵活应用于模型的非常可靠灵活的方式，大部分3D应用程序都可以读取与使用UV信息。

2.4.2 UV展开的方式

快速投影映射

• 不需要真正的了解UV
• 主要用于简单的几何形状，建筑的地板、墙壁等；
• 将图案与纹理投影到几何形状上去；
  缺点：
• 作用有限，缩放与调整需要重复图像时才有用；
• 投影映射的UV会导致大量重叠；
  

手动展UV

1. UV展开分割数量的要求
   分割越多，生成的单独UV元素越多，形成UV接缝越多，在应用纹理，图案纹理时就会看到更多的不连续情况；
   同时如果没有足够多的分割线，UV将无法展开；
2. UV展开的空间要求
   良好的UV展开都会仔细平衡UV壳的接缝，变形与比例，排列UV壳的数量，利用率与均匀性。
3. UV展开的均匀性要求
   不均匀展开的例子：
   
   如果模型的UV壳比例与3D几何形状相差很大，那么通过棋盘格可以看到，在使用重复纹理时会有非常明显的差别；
   

重叠UV展开

对于对称形状，利用重复纹理，使用更小的纹理得到更高的贴图质量。

重复图形同理：

2.4.3 UV规范和要求

1. 扩边值（溢边值）：512-2个像素，1024-4个像素，2048-6至8个像素（减少溢色的可能，这个要求会根据不同的项目有不同的规范）
2. UV该打直的必须得打直（这个概念在场景贴图绘制中尤为重要）
3. UV之间一定要有间隔，间隔像素为4-8个
4. UV除非在能够很大程度上提高利用率的情况下，一般不允许UV倒置
5. 同材料UV要尽量的放在相邻位置
6. 相邻UV断开一定要放相邻的位置，并且焊接接线要保持一致
7. 2通道光影uv不允许翻转，叠放。但是在一定程度上允许拉伸

UV通道，光照贴图的UV

1. 模型导出会有几套UV？
   如果在三维软件中只做了一套UV，将模型导入unity的时候，在导入设置中勾选Generate Lightmap UVs，unity会自动为我们生成用于光照贴图的uv1，和用于动态光照的uv2。（Unity自带的物体box，sphere就自带两套UV）
   第一套是正常的，比如方块可以每个面是同一个UV
   第二套需要烘焙光照信息，所以默认是全展开的，纹理看起来要小一些，也有一些材质会用到四套UV，比如Unity的speedtree。

2. 模型多UV有什么作用
   做很多效果时，使用多UV可以避免使用多种材质，或者多贴图，性能更好。其实额外的UV可以替代很多Mask贴图实现的效果。

3. 如何自己在模型中添加第二套UV
   3DMax和maya等软件都能对模型加多套UV
   注意模型在fbx中可以保留多套UV，但是在obj里只能保留默认的第一套；另外untiy里最多可以显示八套UV（2020版），用shadergraph只可以使用4套。

总结

模型UV展开作为资产制作中间的一步，是网格模型制作的末位环节，纹理制作的开始环节。
好的UV展开，可以帮助我们的项目更好的使用纹理与材质，提升整个项目的质量。