UV - развертка.
Основы развёртки.
При использовании текстур (особенно растровых) в материалах, возникает одна проблема: как натянуть (или обернуть) плоское 2D изображение на 3D объект?! Для решения этой задачи в 3D моделировании применяют процесс, который называется " Развёртка ": трехмерный объект (точнее его поверхность) разворачивается на двумерную плоскость. При этом понадобиться выполнить "разрезы" поверхности в некоторых местах, а также возможны различные искажения - поверхность сложного 3D объекта не всегда ровно ложится на плоскую поверхность. Вспомните, как создают карту мира из глобуса.
Лучшая аналогия для понимания развёртки - это разрезание картонной коробки (видимо поэтому все видео уроки по развертке показывают процесс разворачивания на кубике). Если вы возьмете ножницы и прорежете его по ребрам, вы сможете положить ее на стол.
А если вы делали модели из бумаги или картона, то этот опыт даст вам еще большее представление о развертке и процессе разворачивания поверхности 3D модели на плоскости.
Если посмотреть сверху вниз на развертку, мы можем сказать, что U - это направление влево-вправо, а V - направление вверх-вниз. Таким образом, это изображение является двухмерным (2D). Буквы U и V используют для обозначения этих «координат текстурного пространства» вместо обычных X и Y, чтобы не путать с координатами, которые используются для обозначения «трехмерного пространства».
Таким образом, UV-развертка - это соответствие точек плоскости UV (текстурных координат) точкам на поверхности объекта (XYZ- координаты в локальном масштабе, т.е. относительно самого объекта). По этому соответствию программа накладывает (оборачивает) текстуру на поверхность объекта.
Нужно понимать, что строгих правил для создания UV-развёртки нет, всё будет зависеть от ваших целей и формы объекта. Например, при создании моделей для игр используют одни правила, для визуализации неподвижных объектов - другие, для анимированных моделей - третьи.
Создание UV-развёртки в Blender.
Так как развертка это соответствие одной системы координат (UV) другой (XYZ), то и используются сразу 2 окна, 2 редактора. Первый - 3D viewport вам уже знаком, в нём в режиме редактирования (Edit Mode) выделяют элементы полигонального объекта (Vertex, Edge, Face). Второй - UV Editor, редактор UV, в нём используются UV координаты, и можно одновременно видеть как развертку объекта, так и текстуру (любое двумерное изображение).
На рис. справа изображены UV Editor, развертка примитива UV Sphere, и текстура - изображение карты мира. При такой развертке можно получить модель глобуса, достаточно указать текстуру в качестве источника информации для канала Base Color шейдера Principled BSDF, а текстуре - UV развертку, т.е. способ наложения на поверхность объекта.
Откуда же взялась эта развёртка объекта UV Sphere, ведь мы её не делали? Эту развертку создала программа сама. Дело в том, что при добавлении примитива в сцену, в настройках этого примитива стоит галочка против параметра Generate UV, поэтому программа сама создаёт (генерирует) развертку для примитивов. Это она умеет делать для куба, сферы и цилиндра. Подобные (типовые) развертки программа может сделать для подобных (подходящих или похожих) форм: кубической, цилиндрической или сферической. Такие развертки называются проекциями, т.е. поверхность объекта будет проецироваться на виртуальный куб/сферу/цилиндр, окружающий наш объект. Эти команды, как и все остальные для работы с UV разверткой находятся в меню UV окна 3D Viewport (меню появляется в режиме редактирования). Это же меню можно вызвать горячей клавишей U.
Ниже в этом меню находятся команды создания развертки на основе текущего вида Project from View и с опцией Bound (границы).
Но развертки на основе проекций не всегда удовлетворяют цели моделера. Чаще всего они пользуются командой Unwrap, которая предоставляет бОльшую степенью свободы, чтобы развернуть поверхность объекта. Для создания разрезов на поверхности объекта при развертке необходимо пометить ребра, по которым будет разрезаться поверхность. Эта операция выполняется командой Mark Seam (пометить разрез) из этого же меню. Для отмены метки разреза используйте команду Clear Seam. Итак, краткий перечень действий при создании развертки:
· В окне 3D viewport в режиме редактирования выделить ребра, по которым будут созданы разрезы поверхности для лучшего проецирования на плоскость. Пометить их командой Mark Seam.
· Выделить все (или нужные) элементы сетки (меша) и выполнить команду Unwrap из меню UV.
· Проконтролировать результат разворачивания в окне UV Editor.
Редактор UV. UV Editor.
Результатом разворачивания поверхности объекта на плоскости в текстурных координатах UV будет развёртка, или правильней будет назвать карта UV (UV-map). Именно на ней, на карте UV, сопоставлены плоские полигоны объекта плоским участкам изображения текстуры, и наоборот, участки текстуры прикреплены к полигонам объекта. Это сопоставление (соответствие) можно наблюдать и редактировать в редакторе UV Editor.
Вот, например, на рис. справа, видно изображение текстуры (старая темная древесина) и UV развертка объекта Monkey. Как видно все вершины и ребра полигонального объекта видны в редакторе UV, их можно выделять и перемещать, но в отличие от 3D Viewport только в пределах плоскости текстуры. При этом будет меняться соответствие полигонов и участков текстуры, т.е. будет меняться развертка, карта UV. В этом собственно и состоит редактирование карты. Операции с трансформациями вершин/ребер выполняются теми же командами: Перемещение (G), Вращение (R) и масштабирование (S). Для выбора оси, по которой нужно выполнить трансформацию также добавляем клавишу оси (X / Y для оси U/V) после клавиши команды.
Краткий обзор меню редактора UV Editor.
1 2 3 4 5 6 7 7 8
1. Синхронизация выделения элементов UV карты в UV Editor и меша в окне 3D Viewport.
2. Режим выделения Вершин/Ребер/Полигонов
3. Режим "липкого" выделения элементов UV при выключенной синхронизации (1).
4. View. Меню управления видом редактора (вкл/выкл панелей инструментов, масштаб и др.)
5. Select. Меню команд выделения
6. Image. Меню команд работы с изображениями (открыть из файла, сохранить в файл и пр.)
7. UV. Меню команд работы с UV разверткой (картой) (редактирования, выравнивания и пр.).
8. UVmap. Выбор и отображение названия текущей карты UV.
Способ разворачивания поверхности объекта (UV карта), и соответственно способ оборачивания объекта текстурой, хранится в данных объекта в разделе UV Maps. У одного объекта может быть несколько карт UV, что позволяет использовать несколько текстур с разными способами оборачивания объекта, т.е. с разными UV картами. Выделенная карта (серая полоска) отображается в редакторе UV Editor. Значок фотоаппарата позволяет выбрать нужную UV карту при рендере.