3D建模中UV利用率的優化研究

肖明慧 繆明會 曹德飛 陸映峰

【摘要】本文以3D建模中UV利用率的優化研究作為主題，講述了UV優化使用在建模中的重要性，以及如何重復使用UV來節省利用空間，使建模設計者能夠了解到節省空間、最大化使用UV空間在建模中是非常好的一個習慣。

【關鍵詞】UV展開;UV貼圖;3d Max

一、UV和貼圖

（一）UV

UV其實就是貼圖在模型上的坐標位置，也就像空間模型的X，Y，Z軸。它定義了圖片上每個點的位置的信息，這些點與3D模型是相互聯系的，以決定表面紋理貼圖的位置。UV就是將圖模像上每一個點精確對應到型物體的表面，在點與點之間的間隙位置由軟件進行圖像光滑插值處理。UV的使用對于每一個建模者來說是必不可少過程，它可以幫助建模者在后期的貼圖工作中更簡易便捷。

（二）貼圖

貼圖是3D影視動畫以及游戲制作過程中的一個環節，用來呈現物體的紋理效果。其用ps等平面軟件制作材質平面圖，利用Maya、3DMax等3D制作軟件建立的立體模型上的過程，稱為貼圖。其在3d Max制作效果中非常廣泛，合理地應用貼圖技術可以制作出真實的貼圖，使得材質質感更加突出。這也使得3D模型更逼真、更貼合實際，也能讓一個作品更具吸引力，用戶能擁有較好的視覺體驗。

（三）四方連續圖

四方連續，是圖案畫中的一種組織方法。四方連續是由一個紋樣或幾個紋樣組成一個單位，向四周重復地連續和延伸擴展而成的圖案形式。四方連續的常見排法有梯形連續、菱形連續和四切（方形）連續等。一般在重復利用UV貼圖時，使用四方連續貼圖可以做到無接縫連接。

二、UV的使用

（一）常規UV擺放

UV展開最重要的就是UV的擺放。一般來說，在制作UV展開時，是將整個模型進行展開，使用快速撥等工具讓其自動排版。這樣不僅工序較多而且UV利用率也很低。

以下圖所示房屋模型為例（如圖1），在不提高利用率的情況下，要使用很多貼圖。UV展開如圖2所示：

（二）優化UV利用

UV的優化實際上是提高有限尺寸的貼圖精度，讓模型與貼圖完美的進行匹配;是為了減少資源的浪費而提出的一種思想，把以往的一對一關系改為一對多關系，減少重復的UV部分，大大提高了UV的使用率，縮減貼圖占用的資源。

在做UV展開時，需要盡量保持UV不拉伸的情況下對每個單位的UV外輪廓進行概括修飾，以達到能相互契合的目的。邊緣平直的UV較邊緣曲折的UV更容易契合，且占用更少的空間;但在制作過程中，總會遇到不規則模型，其UV的處理也因此而不同。除此之外，還需要考慮貼圖的無縫銜接，此時就需要將展開處選擇在看不到的地方，在排版時將看得到的地方精細化，將接縫邊緣處處理成近乎水平，這就可以避免了因為外形契合度低而造成UV空間浪費的局面。

在進行UV優化時，要仔細觀察模型，看模型結構是否對稱，UV是否能夠共用。對于結構對稱的模型，可以只對部分模型進行UV展開以及貼圖，在做好UV貼圖之后使用其他修改器使其成為一個完整的模型;對于結構不對稱但UV可以共用的模型，可以直接對其UV進行重疊擺放實現UV的重復利用;對于結構不對稱UV也不能共用的模型，就只能遵循從主體部分開始分布利用空間，盡可能地使UV擺放緊湊，使其利用率最大化。

對于上述房屋模型，仔細分析可以發現其結構是對稱的，模型可以只做四分之一，然后將這部分模型進行UV展開、并進行UV擺放，做完后分別進行前后、左右兩次對稱即可。下圖（如圖3所示）即為該房屋模型進行優化后的UV展開圖：

三、優化意義

模型的制作階段通常分為：模型制作—模型UV分解—貼圖制作三個階段，這三者是息息相關的。模型的布線是否平均關系到UV展開是否平整，其部件的拆分是否合理關系到UV的空間利用是否合理，而UV的空間合理利用關乎貼圖的繪制。

提高UV利用率，不僅能在貼圖精度規格限制的前提下表現模型最佳效果，還能節省貼圖資源，使項目運行更加流暢，給用戶帶來更好的體驗。

四、結論

本文主要研究了3D技術中UV利用率的提高方法。由于模型制作、UV與貼圖是息息相關的，因此在研究UV重復率的時，也離不開模型的創建與貼圖工作。在展開研究UV利用率如何提高這一問題的同時，要秉承UV的大小決定貼圖的精度的原則。做UV展開時，需要考慮模型原圖與貼圖效果是否匹配，在進行分類展開、總體排版時需要考慮模型的主次，即從主要部分開始分布UV，盡可能讓UV緊湊排放。如此便能減少資源的浪費，最大化利用貼圖資源，使模型更生動形象，同時也能保證模型運行時的流暢度。

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