3D建模中UV利用率的优化研究
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【摘要】本文以3D建模中UV利用率的优化研究作为主题，讲述了UV优化使用在建模中的重要性，以及如何重复使用UV来节省利用空间，使建模设计者能够了解到节省空间、最大化使用UV空间在建模中是非常好的一个习惯。
【关键词】UV展开;UV贴图;3d Max
一、UV和贴图
（一）UV
UV其实就是贴图在模型上的坐标位置，也就像空间模型的X，Y，Z轴。它定义了图片上每个点的位置的信息，这些点与3D模型是相互联系的，以决定表面纹理贴图的位置。UV就是将图模像上每一个点精确对应到型物体的表面，在点与点之间的间隙位置由软件进行图像光滑插值处理。UV的使用对于每一个建模者来说是必不可少过程，它可以帮助建模者在后期的贴图工作中更简易便捷。
（二）贴图
贴图是3D影视动画以及游戏制作过程中的一个环节，用来呈现物体的纹理效果。其用ps等平面软件制作材质平面图，利用Maya、3DMax等3D制作软件建立的立体模型上的过程，称为贴图。其在3d Max制作效果中非常广泛，合理地应用贴图技术可以制作出真实的贴图，使得材质质感更加突出。这也使得3D模型更逼真、更贴合实际，也能让一个作品更具吸引力，用户能拥有较好的视觉体验。
（三）四方连续图
四方连续，是图案画中的一种组织方法。四方连续是由一个纹样或几个纹样组成一个单位，向四周重复地连续和延伸扩展而成的图案形式。四方连续的常见排法有梯形连续、菱形连续和四切（方形）连续等。一般在重复利用UV贴图时，使用四方连续贴图可以做到无接缝连接。
二、UV的使用
（一）常规UV摆放
UV展开最重要的就是UV的摆放。一般来说，在制作UV展开时，是将整个模型进行展开，使用快速拨等工具让其自动排版。这样不仅工序较多而且UV利用率也很低。
以下图所示房屋模型为例（如图1），在不提高利用率的情况下，要使用很多贴图。UV展开如图2所示：
（二）优化UV利用
UV的优化实际上是提高有限尺寸的贴图精度，让模型与贴图完美的进行匹配;是为了减少资源的浪费而提出的一种思想，把以往的一对一关系改为一对多关系，减少重复的UV部分，大大提高了UV的使用率，缩减贴图占用的资源。
在做UV展开时，需要尽量保持UV不拉伸的情况下对每个单位的UV外轮廓进行概括修饰，以达到能相互契合的目的。边缘平直的UV较边缘曲折的UV更容易契合，且占用更少的空间;但在制作过程中，总会遇到不规则模型，其UV的处理也因此而不同。除此之外，还需要考虑贴图的无缝衔接，此时就需要将展开处选择在看不到的地方，在排版时将看得到的地方精细化，将接缝边缘处处理成近乎水平，这就可以避免了因为外形契合度低而造成UV空间浪费的局面。
在进行UV优化时，要仔细观察模型，看模型结构是否对称，UV是否能够共用。对于结构对称的模型，可以只对部分模型进行UV展开以及贴图，在做好UV贴图之后使用其他修改器使其成为一个完整的模型;对于结构不对称但UV可以共用的模型，可以直接对其UV进行重疊摆放实现UV的重复利用;对于结构不对称UV也不能共用的模型，就只能遵循从主体部分开始分布利用空间，尽可能地使UV摆放紧凑，使其利用率最大化。
对于上述房屋模型，仔细分析可以发现其结构是对称的，模型可以只做四分之一，然后将这部分模型进行UV展开、并进行UV摆放，做完后分别进行前后、左右两次对称即可。下图（如图3所示）即为该房屋模型进行优化后的UV展开图：
三、优化意义
模型的制作阶段通常分为：模型制作—模型UV分解—贴图制作三个阶段，这三者是息息相关的。模型的布线是否平均关系到UV展开是否平整，其部件的拆分是否合理关系到UV的空间利用是否合理，而UV的空间合理利用关乎贴图的绘制。
提高UV利用率，不仅能在贴图精度规格限制的前提下表现模型最佳效果，还能节省贴图资源，使项目运行更加流畅，给用户带来更好的体验。
四、结论
本文主要研究了3D技术中UV利用率的提高方法。由于模型制作、UV与贴图是息息相关的，因此在研究UV重复率的时，也离不开模型的创建与贴图工作。在展开研究UV利用率如何提高这一问题的同时，要秉承UV的大小决定贴图的精度的原则。做UV展开时，需要考虑模型原图与贴图效果是否匹配，在进行分类展开、总体排版时需要考虑模型的主次，即从主要部分开始分布UV，尽可能让UV紧凑排放。如此便能减少资源的浪费，最大化利用贴图资源，使模型更生动形象，同时也能保证模型运行时的流畅度。
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