Uv развертка в blender сложных моделей

17.05.2019

Продолжаем работу над дизайном скрипки. Эта статья является по своей сути очень подробной инструкцией по тому, как делать UV мапинг и тому, как использовать модуль Render To Texture

Этапы, которые мы рассмотрим:

1. UV -мапинг;

UV

1. UV мапинг

Итак, с моделированием покончено. Теперь переходим к более художественным процессам. Текстуры, которые нам предстоит подобрать и нанести на модель могут много больше, чем полагает большинство начинающих дизайнеров.

Хорошие текстуры способны формировать отличную визуальную составляющую, вытягивая тем самым порой кривую модель и, наоборот, плохие текстуры, плохо подобранные могут испортить даже очень качественную сетку. В основе качественного текстурирования лежит корректный UV -мапинг (uv mapping). Именно правильно созданные UV развертки являются верным залогом качественных текстур. Это базис!

С него и начнем:

При работе со скрипкой я решил не обращаться к сторонним приложениям типа UV Layout или Unfold 3 d . Мне захотелось обойтись лишь силами Unwrap UVW среды 3 ds max 2015. У модификатора этой версии множество инструментов, делающих uv -мапинг достаточно комфортным, чего не скажешь о более ранних версиях. Также я не стал вопреки своей профессиональной привычки пользоваться сторонними пакетами для 3 d -текстурирования. Лишь Photoshop и Render To Texture . Ведь швы никуда не исчезают…

Начинаем с основы. Добавляем к ней модификатор Unwrap UVW :

Далее заходим в UV Editor и выбираем команду Flatten Mapping :

Настройки Flatten оставляем по умолчанию, жмем Ok :

Начинаем сортировать UV карту. Как правило, если я использую Flatten Mapping в качестве стартовой токи для раскладки, то стараюсь выделить все мелкие кусочки (UV зерна) и выкинуть их за пределы квадратного поля текстуры. В начале работы фокусируемся на самых больших элементах, а мелочь после:

Результат сортировки:

Теперь я выделяю основные части, так удобнее отслеживать полигоны:

И перехожу во вьюпорт макса, чтобы отследить выделение на самой модели. Как видите попадаются полигоны, которые не выделились. Это те полигоны, которые оторваны от основной части и находятся в «зернах», которые мы выкидывали из текстурного поля несколько ранее:

Выделяем эти полигоны отдельно:

Теперь все элементы собираем вместе и выделяем. Снова переходим в Mapping и выбираем Normal Mapping . Здесь следует подобрать экспериментальным путем направление проецирования. Правильное направление даст вам форму основу деки максимально похожей на истину:

Теперь самое время применить к нашей модели материал с картой Checker (шахматка). Сейчас я решил использовать в качестве проецируемой текстуры не банальную черно-белую шахматку, а цветовую карту с цифрами. Ей удобнее пользоваться:

Регулируем тайлинг, чтобы квадратиков стало больше. В 3 ds max Design за тайлинг отвечает показатель Size :

Судя по тому, что квадратики выглядят как прямоугольники, очевидно UV карта сильно сжата. Д авайте растянем ее вертикальным масштабированием:

Примерно такой результат должен получиться. Контролировать процесс можно по квадратикам. Как только они станут максимально квадратными, процесс можно закончить:

Я еще немного регулирую размер основных фрагментов и ориентирую их в квадратном поле наиболее оптимальным образом; так, чтобы потом удобнее было работать на стадии текстурирования:

Пришло время заняться мелкими фрагментами. Это внутренние грани вырезов деки – эфов:

Очевидно, здесь придется немного попотеть – вручную осуществить сшивку швов (Stich Selected ). Но прежде чем мы займемся этим советую назначить команду stich selected на какую-нибудь горячую клавишу, иначе замучаетесь, ведь применять эту команду предстоит с частотой пулеметной очереди. Переходим к меню Customize-Customize User Interface :

Проводим сшивку. Выделяем во вьюпорте ребра, обозначенные зеленым (не соединенный шов), переходим в редактор UV и видим два красных ребра. Это и есть два кусочка, которые нужно сшить:

Далее снимаем выделение с ребер и выделяем только одно какое-то ребро в редакторе UV . Выделенное ребро примет красный цвет, а ребро, соответствующее ему станет синим. Тем самым 3ds max указывает нам на нужные ребра, которые нужно сшить:

Жмем клавишу, которую назначили на команду Stich (в моем случае это клавиша S ). Когда этот процесс будет полностью закончен, мы получим примерно такой результат:

Применяем команду Tools – Relax (Распустить), чтобы снять напряжения с фрагмента и разровнять UV :

Роспуск осуществляем по полигонам:

Следует несколько фрагментов разделить, чтобы разместить в квадратном поле:

Теперь стоит выровнять ребра по горизонтали и по вертикали, т.к. если присмотреться во вьюпорте, легко можно понять, что эти ребра абсолютно ровные как по горизонтали, так и по вертикали:

Выделяем полностью все точки ребра (только одного ребра) и жмем кнопку выравнивания по горизонтали:

Также поступаем с вертикальными ребрами:

В результате мы должны получить примерно такой результат:

Далее нам следует упаковать UV карту. Обратите внимание, что полоски, которые являются внутренними гранями вырезов – эфов значительно меньше оснований, поэтому их следует уменьшить (опять – таки ориентируйтесь по цветовой карте во вьюпорте, квадратики должны быть везде одного размера, тогда разрешение текстуры на все поверхности будет одинаковым). Результат упаковки:

В заключение я всегда запекаю шаблон, для последующего применения в фотошопе. Для этого заходим в Tools – Render UV Template.

Читай эксклюзивные статьи первыми

Здесь всего лишь выбираем разрешение. Я выставляю разрешение 4 k (4096 x 4096). Как можете понять текстура будет квадратной. Сохраняем готовый шаблон в формате png с альфа-каналом (в этом вся суть, он должен быть прозрачным):

После обязательно сворачиваем стек, чтобы сохранить UV координаты в геометрии модели:

У меня получился такой результат:

Аналогично проводим работу с остальными элементами. Это, например, кант деки:

Гриф скрипки:

Однако с головкой скрипки мы поработаем несколько иначе. Она имеет более сложную форму, не имеющую прямых поверхностей. Можно удалить половину головки и размапить в UV только половину, а затем создать зеркально симметричную половину с помощью модификатора Symmetry . Так меньше работы:

Далее снова выделяем весь объект и применяем Flatten Mapping для начальной раскладки:

Получаем такой результат:

Далее я начинаю делить отдельные фрагменты (Break ), такие как спираль на рисунке ниже. Если этого не сделать, то распускание подобных элементов будет более проблематичным, еще я сшиваю отдельные фрагменты в одно целое:

К отделенному кусочку мы применим планарное проецирование и выбираем соответствующую ось. Вы поймете, что ось выбрана правильно, когда плоскость проецирования модификатора Unwrap UVW будет параллельна обрабатываемой поверхности:

Результат:

Обратите внимание, что фрагмент расположился в квадратном поле текстуры, заняв его практически полностью – верное свидетельство того, что направление проецирования (ось проецирования) выбрано правильно.

Результат:

В случая, когда не получается сразу распустить с привязкой на ребра, повторите процесс с привязкой на полигоны (варьируйте способы в зависимости от ситуации).

Обратите внимание на разницу в размерах квадратов текстуры:

Повторите процедуры с остальными фрагментами, которые описаны в этом способе и чуть ранее:

После чего упакуйте текстуру в квадратное поле:

Не устану повторять важные моменты: сверните стек модификаторов, чтобы прописать UV координаты в меш. Только после этого можно считать создание uv развертки законченным. Далее следует добавить Symmetry и свернуть стек еще раз:

После обработки всех элементов мы получим примерно такой результат:

2. Подбор текстур, перепекание на UV

Начнем с подбора текстур. Итак для нашей скрипки я подобрал несколько текстур с хорошей фактурой дерева, текстуры на всякий случай тайлинговые, то есть бесшовные. Они будут применяться для деки и грифа:

Для канта деки скрипки я подобрал немного другую текстуру, чтобы выделить фактуру дерева на нем немного больше:

Обратите внимание на мост скрипки, который натягивает струны:

Чем-то напоминает текстуру пробки. Я сумел подобрать что-то подобное:

Не совсем то. Поэтому я подобрал более древесную текстуру (на стадии композитинга совместим эти текстуру и постараемся приблизиться к оригиналу):

К темным деталям скрипки типа грифа и струнодержателя я подошел немного оригинально. Я не стал «закрашивать» эти элементы в сплошной черный. Вместо этого я подобрал готовый материал VRay , имитирующий карбоновый пластик. Из него я выделил базовую текстуру, которую и применил дальше к темным деталям:

Базовые текстуры мы подобрали!

Как видите, не густо.

С этим мы и будем работать.

Теперь переходим к запеканию текстур. Рассмотрим этот процесс также на основе деки. Прежде всего к ней снова нужно применить модификатор Unwrap UVW , зайти в UV редактор и сохранить UV пресет.

Его мы используем, чтобы перепечь текстуру и чтобы вернуть UV координаты, ведь в процессе перепекания базовых текстур на UV , изображенных выше, координаты будут сбиты.

Сохраняем:

Теперь настраиваем материал и применяем его к нашей основе:

В канал Diffuse закидываем первую текстуру для основы деки и грифа:

Добавляем модификатор UVW Map , чтобы настроить проецирование (вот с этого момента как раз UV координаты сбиваются, для этого мы их и сохраняли немного ранее):

Получаем вот такой результат:

Я немного меняю показатели Size , чтобы подкорректировать тайлинг, также можно поиграться со значениями сдвига Offset :

После всех настроек сворачиваем стек:

Теперь жмем клавишу «0», чтобы вызвать диалоговое окно Render To Texture . Как только вы выделите свой объект, он тут же загрузится в список Object To Bake :

В том окне мы и будем проводить т.н. texture baking. Для дальнейшей работы нам потребуется визуализатор Vray. Благодаря ему мы сможем отрендерить текстуры без запекания освещения (позже я покажу вам разницу):

Теперь переходим к разделу Output , чтобы настроить выводные данные. Здесь мы жмем кнопку Add (Добавить), появляется список добавляемых элементов:

В этом списке мы выбираем для рендеринга элемент VRayDiffuseFilterMap :

Далее настраиваем разрешение запекаемой текстуры 4096 x 4096 пикселей (наподобие того как мы рендерили шаблоны), на всякий случай включите замочек, чтобы сохранились пропорции:

Текстуру также как и шаблоны сохраняем в формате png с альфа-каналом:

В Target Map Slot выбираем Diffuse Color , чтобы указать программе, что в канале карты должна находиться цветовая карт (Diffuse Color ):

Теперь жмем кнопку в самом низу Unwrap Only , в стеке модификаторов появляется Automatic Flatten UVs . Эта штуковина проецирует имеющуюся UV карту и запекает по ней текстуру:

Он работает аналогично модификатору Unwrap UVW , в нем даже кнопки такие же, выбираем его и открываем редактор UV :

Как видите uv карта не та, что мы создавали. Кстати только что исходные UV координаты сбились еще раз. Вот почему важно было их сохранить. В редакторе жмем File — Load UV :

И загружаем сохраненную UV карту:

Результат:

И жмем кнопку Render , начинается запекание текстуры, открывается два фрейм буфера: Windows Frame Bufer , который нам не нужен, вслед за ним открывается VRay Frame Bufer . В нем для наглядности я переключаюсь с RGB Color на VRayDiffuseFilterMap , та самая карта, которую мы и запекаем:

Обратите внимание на эффект запекания свето-теней на текстуре:

VrayDiffuseFilterMap исключает подобные недоразумения .

Теперь применяем к нашей основе созданную UV текстуру:

Однако нужно вернуть сбитые многократно UV координаты на свое место. Для этого добавляем в стек модификатор Unwrap UVW :

Открываем редактор UV и загружаем ту же самую карту, которую сохраняли:

Результат:

В итоге текстура ложится так как надо.

Так мы и подготовили необходимые текстуры для работы в 3ds max.

Теперь разберем еще один важный момент связанный с проецированием UVW Map . Итак кант деки:

Я также применил к нему модификатор UVW Map , но проецирование в отличие от предыдущего режима Planar назначил режим Cylindrical . И обратите внимание, как распределяется текстура:

Возникает радиальное растяжение на нижней части канта. Это исправляется совмещением разных текстур в Photoshop . Т.е. сначала мы перепекаем на текстуру такой вариант как на картинке. Затем я меняю направление проецирования и повторяю процесс перепекания.

В результате у нас получается две или более версий текстуры, которые предстоит композить в фотошопе.

UV-развёртка представляет собой самый гибкий метод представления двумерных текстур на объекте трехмерного формата. Такой технический процесс поможет правильно разместить 3Д модель на плоскости, создать UV-развертку. Это помогает сделать модели максимально реалистичными и подробными. Такими же преимуществами не могут похвастать никакие процедурные текстуры.

Поближе познакомиться с особенностями реализации такого процесса можно на примере картонной коробки. По своей природе она является параллелепипедом. Однако её легко превратить в плоскую развертку, если разрезать объект по линиям изгиба. Так и будет создана UV-развёртка. Вы сможете быстро понять, какая грань отвечает за верх или низ коробки, так как именно вы занимались её разрезанием.

Программа Блендер существенно расширяет возможности пользователя, так позволяет не только вращать развертку в любом направлении, но также менять масштабирование, параметры и размещение.

Не менее интересным примером UV-развёртки станет картографическая проекция. Специально обученные люди или программные средства превращают сферическую поверхность Земли в плоскость. Метод имеет ряд недостатков, так как отображает страны у полюсов меньшими, а у экватора большими, чем на самом деле.

Картинка выше наглядно показывает отличия между отображением текстур в трехмерном варианте и с помощью развертки. При этом на развертке у объекта есть не только данные о координатах X,Y,Z , но и U,V .

Технические преимущества данного компонента открываются во всей красе, когда нужно создать текстуру лица человека или отобразить на плоскости все повреждения транспортного средства. Способности процедурных текстур действительно ограничены, но развертка позволяет присвоить текстуру отдельным полигонам.

Для работы с большинством обычных трехмерных моделей приложение Блендер использует стандартный автоматический набор алгоритмов, но при необходимости их можно изменить. Если же нужно сформировать развертку сложных трехмерных моделей, стоит воспользоваться специальными швами. Их можно назвать ножницами, которые по указанию программного компонента задают направления разрезов трехмерной модели.

Объекты Blender используют трехмерные координаты XYZ для позиционирования в пределах сцены, но у них еще есть особая сетка координат, которая предназначена для работы с текстурами.

UV - это двухмерные координаты, которые используются программой для привязки каждой вершины к определенному месту на текстуре, соответственно,разверткой UV называется процесс распределения этих координат.

Blender предлагает два способа создания развертки UV: автоматический и ручной. В первом случае имеются несколько заготовок, которые более или менее могут правильно распределить структуру, зато второй вариант позволяет точно определить место для каждой вершины на текстуре.

Для управления разверткой программа предлагает использовать специальный редактор UV/Image Editor . Кроме того, уже имеется заготовка расположения окон, оптимально подходящая для работы с текстурами (рис. 4.83). Выбрать ее можно из менюScreen Layout на заголовке программы (пунктUV Editing ).

Как видите, в этом режиме имеется всего два окна: UV Editor и3D View . Такая конфигурация окон действительно самая удобная, но вы можете создать личную под свою задачу.

Рис. 4.83. Раскладка окон UV Editing

Работа с UV-координатами возможна только в режиме редактирования объекта. Причем можно изменять развертку как для всего объекта целиком, так и для выделенной части структуры.

Имеется основное меню UV Mapping для управления разверткой, вызываемое клавишей в окне3D View . Оно содержит 10 пунктов.

 Unwrap (Развертка). Наиболее быстрый способ создания развертки. При этом полученная сетка будет оптимально покрывать всю текстуру.

 Cube Projection (Кубическая проекция). Оптимально подходит для моделей кубической формы. Это могут быть модели: шкафа, телевизора, стола.

 Cylinder Projection (Цилиндровая проекция). Подходит для моделей цилиндрической формы: карандаши, стаканы.

 Sphere Projection (Сферическая проекция). Подходит для моделей сферической формы (рис. 4.84).

 Project from View (Экранная проекция). Полезный режим, когда развертка создается по принципу: "как есть при просмотре". Вы можете развернуть модель или сцену в нужном ракурсе, а программа выполнит своего рода снимок экрана.

Рис. 4.84. Пример раскладки сферы с помощьюSphere Projection

 Project form View (Bounds) (Экранная проекция с заполнением). То же самое, что и выше рассмотренная опция, но в этом случае развертка будет занимать всю текстуру.

 Reset (Сбос). Сброс координат.

 Smart UV Project (Умная развертка). Инструмент для разбиения развертки на несколько независимых зон.

 Lightmap Pack (Развертка для карт освещенности). Создание специальной развертки для использования с картамиLightmap (освещение).

 Follow Active Quads (Следовать за активными квадратами). Работает с выделенными гранями и старается выполнить развертку, пока цепочка полигонов не заканчивается. Работает не всегда оптимально.

Результат работы развертки объекта будет отображаться в окне UV Editor . Не беда, если она не подходит форме рабочей модели. Всегда можно выбрать в менюUV Mapping пунктReset и начать все сначала.

Теперь самое время загрузить текстуру и совместить развертку с картинкой. Для управления текстурами на заголовке окна UV Editor имеется стандартная область для выбора или создания новой текстуры (рис. 4.85).

Рис. 4.85. Управление текстурами

Попробуем поиграть с UV Editor на практике. Включите раскладку оконUV Editing . Выделите имеющийся куб и перейдите в режим редактирования. Нажмите клавишу и выберите пункт менюCube Projection .

Теперь создадим для работы новую текстуру. Нажмите кнопку New в заголовке окнаUV Editor . Появится окно с настройками текстуры (рис. 4.86):

 Name (Имя);

 Width (Ширина) - указывается в пикселах;

 Height (Высота);

 Color (Цвет) - область выбора цвета для заливки;

 опция Alpha (Альфа-канал) - если включено, то текстура будет содержать дополнительный канал прозрачности;

 UV Test Grid (Тестовая решетка) - генерируемая текстура;

 32 bit Float (Глубина 32 бит) - глубина цвета.

Рис. 4.86. Настройки новой текстуры

Выберите пункт UV Test Grid и нажмите кнопкуOK . Под имеющейся разверткой куба должна появиться текстура. Для удобства просмотра включите в окне3D View

режим Texture в менюViewport Shading (рис. 4.87).

Рис. 4.87. Развертка с текстурой и сам куб

UV Editor позволяет управлять размещением как всей сетки целиком, так и отдельных ее элементов. Здесь действуют стандартные возможности окна3D View по выделению, перемещению и масштабированию элементов.

Попробуем увеличить изображение текстуры на кубе. Выделите всю сетку в редакторе клавишей (по умолчанию, после создания развертки она уже выделена) и нажмите для включения масштабирования. Сожмите выделение (рис. 4.88). Как видите, ничего сложного в редактировании сетки нет.

Иногда бывает нужно определить расположение конкретного элемента структуры Mesh -объекта на текстуре. В этом случае достаточно выделить нужный элемент в окне3D View .UV Editor после этого покажет только те вершины сетки, которые относятся к данному элементу.

По такому же принципу происходит создание развертки для выделенных полигонов объекта. Попробуйте выделить две смежные грани и выбрать пункт Unwrap в менюUV Mapping . С этого мгновения эта сетка становится отдельным элементом развертки куба. Вы можете свободно манипулировать ее, как заблагорассудится. Такой элемент еще называется "островком". Чтобы увидеть полностью всю сетку, достаточно выделить весь объект.

UV Editor имеет свой собственный набор кнопок, переключающий режим выделения, наподобие такого же, как в окне3D View (рис. 4.89).

Если рассматривать их слева направо, то первая кнопка отвечает за вершины, вторая за ребра, а третья выделяет грани. Особенно полезна последняя четвертая кноп-