理解UV贴图

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-03-30 11:59 453阅读 0赞

一、理解UV贴图  
UVs是驻留在多边形网格顶点上的两维纹理坐标点，它们定义了一个两维纹理坐标系统，称为UV纹理空间，这个空间用U和V两个字母定义坐标轴。用于确定如何将一个纹理图像放置在三维的模型表面。  
本质上，UVs是提供了一种模型表面与纹理图像之间的连接关系，UVs负责确定纹理图像上的一个点（像素）应该放置在模型表面的哪一个顶点上，由此可将整个纹理都铺盖到模型上。如果没有UVs，多边形网格将不能被渲染出纹理。  
通常在创建MAYA原始对象时，UVs一般都被自动创建（在创建参数面板上有一个Create UVs选项，默认是勾选的），但大部分情况下，我们还是需要重新安排UVs，因为，在编辑修改模型时，UVs不会自动更新改变位置。  
重新安排UVs，一般是在模型完全做好之后，并且在指定纹理贴图之前进行。此外，任何对模型的修改都可能会造成模型顶点与UVs的错位，从而使纹理贴图出现错误。

二、UVs和纹理映射  
NURBS表面与多边形网格的贴图机制不同，NURBS表面的UV是内建的（已经自动定义出U、V），这些UV不能被编辑，移动CV将会影响纹理贴图。  
而多边形的UVs并非一开始就存在，还必须明确地创建并且可以随后进一步修改编辑。

三、UV贴图  
为一个表面创建UVs的过程叫UV贴图（UV mapping）。这个过程包括创建、编辑。其结果是明确地决定图像如何在三维模型上显示，这项技术的熟练程度直接影响模型的最后表现。  
四、创建UVs  
Maya中有很多UVs创建工具：如，自动UV工具、平面UV工具、圆柱UV工具、球形UV工具、用户自定义UV工具等。  
每种创建工具都是使用一种预定的规则将UV纹理坐标投射到模型表面，自动创建纹理图像与表面的关联。  
通常，对自动产生的UV还必须使用UV编辑器进一步编辑才能达到所需要的效果。  
因为每次对模型的修改（如挤压，缩放，增加、删除等等）都会造成UVs错位，所以最好的工作流程是等模型完全设计好了之后，再开始创建UVs。

五、观察和评估UVs  
一旦已经为一个模型创建了UVs，即可使用UV编辑器编辑它。这个编辑器，可以在一个二维平面上观察UV坐标点和它与纹理图像的关系，并且能手动编辑UV及它的各种元素。  
通常，使用创建工具默认产生的UVs可能不符合我们的需求，因此，可以在UV编辑器里，用眼睛观察评估，并且手动调节UVs的位置（重新排列）。  
调节UVs的参考原则是信赖最终需要贴图的纹理图像。也可以说，不同的图像需要不同的UVs位置。  
下述几种情况需要使用UV编辑器调节：  
1、当模型最终要贴的图像被确定时，可能需要调节UV（甚至某些情况下还要调节模型网格），以适合那个图像。  
2、想使用一个图像多次重复时。例如一个砖墙。  
3、在使用了自动创建UV时。自动创建的UV通常总是产生多个基于表面的分离的UV网格，因此可能需要重新排列或者缝合一些分离的UV。  
4、当模型表面的贴图发生严重的扭曲、拉伸变形时，可能需要在UV编辑器中将一些UV展开和松驰（Unfold 和 Relax）。  
注意，要为一个模型创建最好的UV，可能需要经过多次尝试，以及采用不同的UV创建方法。

六、UV贴图技巧  
MAYA提供了许多创建和编辑UV的工具，其中UV编辑器是最主要的工具。  
懂得如何为一幅现有的图像找到一个最佳的UV，是一项非常重要的技术，以下是一些基本的指导原则：  
1、保持UVs坐标值在0-1的范围  
在UV编辑器中，UV空间显示为一个网格标记，工作区域为0到1。默认，在UV创建过程中，MAYA会自动设置UVs的值处于0-1之间。但在UV经过移动、缩放之后，UV可能被放置在0-1之外。在多数情况下，应该将UV值保持在0-1内。  
当UV值超出0-1时，纹理图像会出现重复或者环绕。  
2、消除UV壳重叠  
相互连接UV点而形成的网格，称为UV壳（UV shell）。在UV编辑器中，如果UV壳出现重叠，则在模型的相应的顶点部位出现图像重复现象。通常应该消除这种重叠，除非有特殊的需要。例如一个模型有两个不同的部位有相同的图像，则这两个部位的UV壳可以重叠放置在这个图像上。  
3、正确安排UV壳之间的间隔  
两个UV壳之间的间隔也是一个重要的考虑内容。它们不能太过于靠近，否则在渲染时会将另一UV壳的图像内容也渲染出来。  
4、尽量使用捕捉UVs  
在编辑UVs时，类似于编辑场景中的元素，也能使用多种捕捉方法控制UVs。可以捕捉到背景网格线、其他UV点、以及图像像素点（需要将编辑区域放大N倍才能感觉到这种捕捉）。

七、UV编辑器简介  
有多种方式打开UV编辑器：用Window > UV Texture Editor，或者用Edit UVs > UV Texture Editor，或者在视图菜单中用Panels > Panel > UV Texture Editor。说明UV编辑器是一个非常重要的编辑器。  
在UV编辑器可以查看和交互式编辑纹理坐标（UVs）。选择、移动、缩放和修改UV拓扑，也能显示背景纹理图像作为调节的参考。  
UV编辑器与场景视图，可以同时显示所选择的UVs和与之相对应的顶点。  
利用UV编辑器所包含的许多工具，能有效地编辑UVs。如旋转和翻转，切割和缝合等等，也能输出一个编辑好的UVs布局为一幅图像，再用PS等软件创造出一幅纹理贴图。  
注意，UV编辑器的有一些工具在主菜单的Edit UVs中。  
UV编辑器的视图也能使用快捷方式进行移动和缩放（鼠标滚轮缩放，ALT+中键移动）。  
在UV编辑器中也有右键标记菜单。它包括了几乎所有的操作。

八、UV集  
可以为同一个模型创建多个UV排列方案（数量不限），每个方案称为一个UV集。在某个模型需要多个不同的UV布局时，UV集非常有用。  
例如，想创建一个上面有些涂鸦图案的砖墙。可以使用一个纹理作为砖，另一个纹理作为涂鸦，如果砖纹理需要重复显示而涂鸦不需要，则可以为这两个纹理使用不同的UV布局（UV集）。  
使用UV集的关键步骤是：  
1、指定多个纹理给材质。如可以为某材质指定一个颜色纹理和一个透明度纹理。此外，也可以为某个单个的属性（如颜色）指定一个分层纹理。  
2、使用不同布局创建UV集（在创建参数中有一个UV集选项）。  
3、使用“关系编辑器”将纹理与UV集关联起来。

九、创建平面UV贴图  
通过一个平面将UV映射到模型表面。模型表面最好是相对平坦的，或者至少在相机的某个角度能够全部看见。  
通常，这种技术创建的UV壳是重叠的，看起来就象是一个简单的UV壳。所以，在创建完后应该使用Edit UVs > Layout将重叠的UV壳分离。  
Best Plane Texturing Tool工具分配UVs给一个面（事先通过顶点选择的面）。可以先选面再使用Best Plane Texturing Tool工具，或者，也可以先使用Best Plane Texturing Tool工具再逐一地选择想贴图的面。  
1、选择模型想贴图的一个面；  
2、使用Create UVs > Best Plane Texturing Tool工具；  
3、单击其他的面增加进选区，注意，不能框选，只能用单击逐一选择。选完按回车。  
4、选择三个或者多个顶点（可切换到顶点选择模式）。——这个可能是用来确定主平面的。  
5、再按回车。创建完毕。进入UV编辑器查看和编辑创建好的UVs。

创建平面UV贴图（基于相机平面）  
上面例子是以选择的顶点来确定一个映射主平面，现在是使用相机平面来作为UV映射主平面。  
1、在模型上选择一个或者几个想贴图的面；（不选的将不参与布局）  
2、滚动视图，使这个面朝向自己，或者，干脆切换进正交视图中，让它完全对准自己；  
3、使用Create UVs > Create UVs Based On Camera工具，创建即完成。进入UV编辑器查看和编辑创建好的UVs。

十、创建平面UV贴图（基于一个可控平面）  
1、选择一个想贴图的面；  
2、打开Create UVs > Planar Mapping >参数盒，在Fit projection to中，如果选择Best plane，则创建一个基于刚才选择的映射平面；如果是选择Bounding box，则创建一个基于模型的box平面作为映射平面。  
3、单击Project，创建UV布局，并出现手动调节器可进行一些调节简单调节；  
4、最后进入UV编辑器中进行复杂调节。

十一、对平面UV贴图的一些说明  
1、平面贴图能创建看起来象纹理边界的共享、重叠的UVs。打开Display > Polygons > Texture Border Edges（显示纹理边界），可以清楚看到这个边界。（或者在UV编辑器中按显示边界图标）。

十二、圆柱UV贴图  
基于一个圆柱，沿着模型网格周围进行包裹，而产生的UV布局。模型最好是没有突出物或者空洞。  
1、选择想贴图的面；  
2、使用Create UVs > Cylindrical Mapping工具，  
3、使用手动控制器操作圆柱外形；  
4、最后在UV编辑器中进一步编辑。

十三、球形UV贴图  
基于一个球，沿着模型网格周围进行包裹，而产生的UV布局。模型最好是没有突出物或者空洞。  
1、选择想贴图的面；  
2、使用Create UVs > Spherical Mapping工具，  
3、使用手动控制器操作圆柱外形；  
4、最后在UV编辑器中进一步编辑。

十四、自动UV贴图  
由系统针对模型的形状，自动查找和确定UV布局，可能会使用多个映射平面（产生多个UV壳）。对复杂的模型和有空洞的模型，使用自动UV贴图非常有效。  
在进一步的操作中，可能需要对分离的壳进行缝合。  
可以确定映射平面的数量，也能使用场景中某个对象作为映射平面（通过Load Projection）。  
1、选择一个模型，同时打开它的UV编辑器；  
2、使用Create UVs > Automatic Mapping >参数盒，设置好参数；  
3、单击Project。使用手动调节器调节（在通道栏也能再次调出这个调节器）。  
4、使用UV编辑器进一步调整。

十五、用户自定义UV贴图  
由用户指定的一个映射平面来创建UV布局。  
关于映射对象的标准要求：  
1、被用作用户自定义映射的对象必须有UV纹理坐标；  
2、推荐这个对象是由分离的面组成。例如，想把某个原始polygons作为映射对象的话，它必须先要用Mesh > Extract分离网格。（不要用Nurbs和细分表面来作映射对象）。  
3、这个对象确定了将来创建UV布局时的映射平面的位置和形状；  
4、这个对象最大的面数不能超过31。  
操作方法：  
1、选择一个要贴图的模型，并打开它的UV编辑器；  
2、打开Create UVs > Automatic Mapping >参数盒，勾选Load Projection，在输入框输入想用来做映射对象的名字，或者，在场景中选择这个对象，然后单击Load Selected加载；  
3、单击Project。使用手动调节器调节（在通道栏也能再次调出这个调节器）。  
4、使用UV编辑器进一步调整。

十六、确认UV的放置  
创建UV布局时，如何确认它们的位置是否正确合理？一个确认方法是，指定一个包含纹理的材质给这个模型。通过观察纹理来确认。  
MAYA提供了一个快速观察纹理的方法，打开Create UVs > Assign Shader to Each Projection，MAYA会自动创建一个叫“defaultPolygonShader”的材质（它包含棋盘格纹理），指定给正在创建UV而已的模型（这个材质也加入进该模型的节点，所以也可以在该节点更换其他的纹理）。  
默认，快速观察纹理的方法是关闭的。

十七、在两个模型之间迁移UV布局  
通常迁移使用在这种场合：创建复杂模型的UV布局时，先拷贝这个复杂模型，用光滑工具光滑它的网格（避免UV出现重叠），然后对它创建UV布局，之后，再将这个布局迁移到复杂的模型。  
1、拷贝模型；  
2、使用Mesh > Average Vertices > 参数盒，进行光滑。（注意，这个光滑技术不会增删顶点数量）；为达到最佳效果，可以多次重复使用这个工具。  
3、为这个光滑模型创建UV布局，然后调节，直到满意；  
4、使用Mesh > Transfer Attributes，迁移（拷贝）这个UV布局给最初的模型。