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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。
  
  参考文献:
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  [3]游艺网教育部.网络游戏角色制作[M].北京:清华大学出版社,2015:1.
  [4]婚纱写真网站.四方连续图案[EB/OL].https://baike.so.com/doc/6728287-6942569.html,2017-10-25.
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