第6章纹理制作与UV映射

Haiyue2024/1/6大约 9 分钟

第6章纹理制作与UV映射

学习目标

掌握 UV 展开技术和最佳实践
学会纹理绘制和外部软件集成
理解纹理类型和用途（漫反射、法线、粗糙度等）
掌握纹理烘焙技术
学会纹理优化和管理

知识点详解

6.1 UV 映射基础

6.1.1 UV 坐标系统原理

3D 模型表面 → UV 展开 → 2D 纹理空间

U 轴: 水平方向 (0-1)
V 轴: 垂直方向 (0-1)

UV 映射的作用：

建立 3D 表面与 2D 纹理的对应关系
控制纹理在模型上的分布
为纹理绘制提供参考

6.1.2 UV 编辑器界面

# 切换到 UV Editing 工作区
工作区选择: UV Editing

界面布局:
├── 3D 视口 (右侧)
├── UV 编辑器 (左侧)
├── 图像编辑器
└── 属性面板

6.2 UV 展开技术

6.2.1 自动展开

# 自动 UV 展开
1. 选择物体，进入编辑模式
2. 选择所有面 (A)
3. U 键打开 UV 展开菜单
4. 选择展开方式:
   - Unwrap: 智能展开
   - Smart UV Project: 智能投影
   - Lightmap Pack: 光照图打包
   - Follow Active Quads: 跟随活动四边形
   - Cube Projection: 立方体投影
   - Cylinder/Sphere Projection: 圆柱/球体投影

展开方式对比：

方式	适用场景	优点	缺点
Unwrap	复杂有机体	变形小，保持形状	需要标记缝合边
Smart UV Project	硬表面物体	自动处理，无需标记	可能产生过多UV岛
Cube Projection	方形物体	简单快速	边缘有接缝
Cylinder Projection	圆柱形物体	符合几何形状	顶底部变形

6.2.2 手动标记缝合边

# 标记缝合边 (Seams)
1. 进入编辑模式，切换到边选择 (2)
2. 选择要作为缝合边的边
3. Shift + E 标记为缝合边
4. Alt + Shift + E 清除缝合边标记

# 缝合边选择原则:
- 选择不太明显的边缘
- 避免在重要细节区域设置
- 考虑纹理绘制的便利性
- 保持 UV 岛的合理大小

6.2.3 UV 展开优化

# UV 展开参数调节
Unwrap 选项:
├── Method: 展开方法
│   ├── Angle Based: 基于角度
│   └── Conformal: 保形映射
├── Fill Holes: 填充孔洞
├── Correct Aspect: 修正长宽比
└── Use Subdivision Surface: 使用细分曲面

# 实时预览调节:
1. 展开后在 UV 编辑器查看结果
2. 调节参数重新展开
3. 手动调整 UV 顶点位置

6.3 UV 编辑工具

6.3.1 基础编辑操作

# UV 编辑器快捷键
选择工具:
- A: 全选
- Alt + A: 取消全选
- L: 选择关联
- Ctrl + L: 选择关联的 UV 岛

变换操作:
- G: 移动
- R: 旋转  
- S: 缩放
- E: 挤出边

# UV 岛操作
- Ctrl + A: 平均化 UV 岛
- Ctrl + E: 标记缝合边
- P: 分离 UV 岛
- V: 合并 UV 岛

6.3.2 UV 岛整理

# UV 岛自动排列
U 菜单 → Pack Islands
参数:
├── Margin: 边距
├── Rotate: 允许旋转
└── Merge Overlapping: 合并重叠

# 手动整理技巧:
1. 重要部位分配更多 UV 空间
2. 相似部位可以重叠利用空间
3. 保持 UV 岛的相对比例
4. 避免拉伸变形

6.4 纹理绘制

6.4.1 Texture Paint 模式

# 启动纹理绘制
1. 切换到 Texture Paint 工作区
2. 或在 3D 视口选择 Texture Paint 模式
3. 创建新图像或加载现有纹理

# 纹理绘制设置:
- 画笔设置: 大小、强度、衰减
- 混合模式: Mix、Multiply、Add等
- 颜色选择: 前景色/背景色
- 笔刷纹理: 自定义笔刷图案

6.4.2 画笔工具

基础画笔类型：

画笔	功能	用途
Draw	绘制	基础颜色绘制
Soften	柔化	平滑过渡
Smear	涂抹	混合颜色
Clone	克隆	复制纹理区域
Fill	填充	大面积填色
Mask	遮罩	保护区域

高级绘制技巧：

# 多层绘制工作流
1. 创建基础颜色层
2. 添加细节和变化
3. 使用遮罩保护已完成区域
4. 分层绘制不同材质属性

# 投影绘制
1. 从多个角度绘制
2. 使用参考图像投影
3. 利用模版和贴花

6.4.3 外部软件集成

# 与 Photoshop/GIMP 集成
1. 导出 UV 布局: UV Editor → UV → Export UV Layout
2. 在外部软件编辑
3. 保存后 Blender 自动更新

# 实时编辑工作流:
1. 设置图像编辑器监控文件变化
2. 外部修改后自动重新加载
3. 保持 Blender 和外部软件同步

6.5 纹理类型详解

6.5.1 PBR 纹理标准

完整的 PBR 纹理集：

纹理贴图类型:
├── Albedo/Diffuse: 固有色
├── Normal: 法线贴图  
├── Roughness: 粗糙度
├── Metallic: 金属度
├── Specular: 镜面反射
├── AO (Ambient Occlusion): 环境遮蔽
├── Height/Displacement: 高度置换
├── Opacity: 透明度
└── Emission: 发光

6.5.2 法线贴图制作

# 从高度图生成法线贴图
1. 创建高分辨率高度纹理
2. 使用 Normal Map 节点转换
3. 或在外部软件 (如 CrazyBump) 生成

# Blender 内生成法线贴图:
Shader Editor:
Height Texture → Bump → Normal Map → Principled BSDF

# 法线贴图强度控制:
Normal Map 节点 → Strength 参数 (0.0-2.0)

6.6 纹理烘焙

6.6.1 烘焙基础

烘焙是将高精度模型的细节信息转换为纹理的过程：

# 烘焙流程:
高模 → 投影到低模 → 生成纹理贴图

烘焙类型:
├── Diffuse: 漫反射颜色
├── Normal: 法线信息
├── AO: 环境遮蔽
├── Roughness: 粗糙度
├── Displacement: 置换
└── Combined: 综合光照

6.6.2 烘焙设置

# 烘焙参数设置
Render Properties → Bake:
├── Bake Type: 烘焙类型
├── Influence: 影响系数
├── Selected to Active: 选中到活动
├── Cage Extrusion: 笼子挤出
├── Max Ray Distance: 最大光线距离
├── Margin: 边距 (像素)
└── Clear Image: 清除图像

# 烘焙准备工作:
1. 准备高模和低模
2. 确保低模有良好的UV展开
3. 创建目标纹理图像
4. 设置活动纹理节点

6.6.3 多重细节烘焙

# 复杂烘焙工作流程
1. 几何细节烘焙:
   高模 → 法线贴图

2. 材质烘焙:
   复杂材质 → 简化纹理

3. 光照烘焙:
   复杂光照 → 光照贴图

4. 环境遮蔽烘焙:
   全局光照 → AO 贴图

6.7 纹理优化

6.7.1 纹理分辨率优化

# 纹理分辨率选择指南
用途分类:
├── 英雄资产 (主角): 4K-8K
├── 重要道具: 2K-4K  
├── 背景物体: 1K-2K
├── 远景物体: 512-1K
└── UI/图标: 适中即可

# 压缩和优化:
1. 使用适当的图像格式
   - PNG: 无损，支持透明
   - JPEG: 有损，文件小
   - EXR: HDR，高动态范围
2. 启用纹理压缩
3. 使用 Mip-mapping

6.7.2 纹理集管理

# Texture Atlas (纹理集)
1. 将多个小纹理合并到一张大纹理
2. 减少渲染调用次数
3. 提高渲染性能

创建纹理集:
1. 规划纹理布局
2. 调整各部分UV到对应区域  
3. 合并纹理到单一图像
4. 更新材质引用

# 纹理变体管理:
- 使用纹理节点创建变化
- ColorRamp 调色
- Noise 添加随机性
- Mix 节点组合多种效果

6.8 高级纹理技术

6.8.1 程序化纹理细节

# 程序化细节增强
基础纹理 + 程序化噪波 = 丰富细节

节点组合示例:
Image Texture → Mix (Overlay) ← Noise Texture
     ↓
Principled BSDF

# 多层次细节:
1. 大比例结构 (主纹理)
2. 中等细节 (噪波叠加)  
3. 微观细节 (高频噪波)

6.8.2 纹理动画

# UV 动画纹理
1. 使用 Mapping 节点的 Location
2. 添加关键帧动画位移
3. 创建流动效果

# 程序化动画:
Noise Texture + 时间驱动 = 动态纹理
- W 输入连接时间
- 创建云雾流动效果
- 模拟液体表面波动

6.9 实战练习

练习1：角色头部 UV 展开

练习目标

掌握复杂有机体的 UV 展开技术

# 角色头部 UV 展开流程
# 第一步: 分析模型结构
1. 识别主要特征: 脸部、耳朵、脖子
2. 计划缝合边位置
3. 考虑纹理绘制便利性

# 第二步: 标记缝合边
4. 头部后方中线
5. 耳朵连接处
6. 脖子底部
7. 避开正面重要区域

# 第三步: 展开和调整
8. U → Unwrap 展开
9. 在 UV 编辑器调整比例
10. 确保脸部区域足够大
11. 耳朵和脖子合理分布

# 第四步: 最终优化
12. Pack Islands 整理布局
13. 检查拉伸变形
14. 导出 UV 布局用于绘制

练习2：建筑物纹理制作

# 建筑外墙纹理制作
# 第一步: UV 展开规划
1. 按建筑结构分组展开
2. 墙面使用平面投影
3. 细节部分单独展开

# 第二步: 基础纹理绘制  
4. 绘制或导入砖墙纹理
5. 添加污渍和磨损效果
6. 创建窗户和门的细节

# 第三步: 法线和细节贴图
7. 制作砖缝法线贴图
8. 添加表面粗糙度变化
9. 环境遮蔽增强深度感

# 第四步: 材质节点设置
10. Image Texture 连接各贴图
11. 设置正确的颜色空间
12. 调节各贴图强度

练习3：载具纹理烘焙

注意事项

确保高低模对齐
设置合适的烘焙参数
注意边缘的 Margin 设置

# 汽车模型纹理烘焙
# 第一步: 准备模型
1. 高精度雕刻模型 (细节丰富)
2. 低精度游戏模型 (优化拓扑)
3. 确保两者对齐

# 第二步: UV 准备
4. 低模进行 UV 展开
5. 优化 UV 岛分布
6. 最大化纹理利用率

# 第三步: 烘焙设置
7. 选择高模，再选择低模
8. 启用 Selected to Active
9. 设置 Cage Extrusion: 0.1
10. Max Ray Distance: 0.5

# 第四步: 多通道烘焙
11. Normal 法线烘焙
12. AO 环境遮蔽烘焙
13. Curvature 曲率烘焙
14. Color ID 颜色烘焙

# 第五步: 后期处理
15. 在 Photoshop 处理烘焙结果
16. 绘制额外细节
17. 创建磨损和污渍效果

6.10 纹理制作快捷键

操作	快捷键	说明
UV 展开	U	UV 展开菜单
标记缝合边	Shift + E	标记选中边为缝合边
清除缝合边	Alt + Shift + E	清除缝合边标记
选择关联	L	选择关联的UV岛
分离UV岛	P	分离选中面的UV
Pack Islands	Ctrl + P	自动排列UV岛
重置UV	Alt + R	重置UV变换
跟随活动四边形	U → Follow Active Quads	特殊展开方式

学习建议

理解 UV 原理：掌握 3D 到 2D 的映射概念
多练习展开：不同类型物体需要不同展开策略
注重效率：合理规划 UV 布局，提高纹理利用率
学习烘焙：掌握从高模到低模的细节转换
工具结合：善用 Blender 和外部软件的优势

通过本章学习，你应该能够：

熟练进行各种类型的 UV 展开
掌握纹理绘制和编辑技巧
理解和应用纹理烘焙技术
优化纹理性能和质量

纹理制作是 3D 艺术的重要组成部分，好的纹理能大大提升模型的真实感和艺术效果。

第6章 纹理制作与UV映射

第6章纹理制作与UV映射