Русская Википедия:UV-преобразование
Шаблон:Otheruses Шаблон:Otheruses Шаблон:Стиль Шаблон:Нет ссылок
UV-преобразование или развёртка в трёхмерной графике (Шаблон:Lang-en) — это соответствие между координатами на поверхности трёхмерного объекта (X, Y, Z) и координатами на текстуре (U, V). Значения U и V обычно изменяются от 0 до 1[1]. Развёртка может строиться как вручную, так и автоматически — например, в 3Ds Studio MAX есть несколько алгоритмов автоматического развертывания модели.
Современное трёхмерное аппаратное обеспечение считает, что UV-преобразование в пределах одного треугольника является аффинным — поэтому достаточно задать U и V для каждой вершины каждого из треугольников. Впрочем, как именно стыковать треугольники друг с другом, выбирает 3D-моделер, и умение строить удачную развёртку — один из показателей его класса. Существует несколько противоречащих друг другу показателей качества развёртки:
- Максимально полное использование площади текстуры. Впрочем, в зависимости от разрыва между «минимальными» и «максимальными» системными требованиями, по краям развёртки текстуре нужен определённый «припуск» на генерацию текстур меньшего размера.[2]
- Отсутствие областей с недостаточной или избыточной детализацией текстуры.
- Отсутствие областей с излишними геометрическими искажениями.
- Сходство со стандартными ракурсами, с которых обычно рисуется или фотографируется объект, упрощает работу художника по текстурам.
- Удачно расположенные «швы» — линии, соответствующие одному ребру, но расположенные в разных местах текстуры. Швы желательны, если есть естественный «разрыв» поверхности (швы одежды, кромки, сочленения и т. д.), и нежелательны, если таковых нет. В моделировании персонажей Dota 2 участвовали любители со всего мира, и руководство по моделированию требовало, чтобы глаза были отдельным «островком» развёртки.[2]
- Для частично симметричных объектов: удачное сочетание симметричных и асимметричных участков развёртки. Симметрия повышает детализацию текстуры и упрощает работу художника по текстурам; асимметричные детали «оживляют» объект.
Пример: равнопромежуточная проекция
В картографии цилиндрическая проекция — семейство проекций, которые преобразуют меридианы в вертикали (U=const), а параллели в горизонтали (V=const). Одна из цилиндрических проекций, так называемая равнопромежуточная проекция (φ — широта, [−π; π]; λ — долгота, [−½π; ½π]):
- <math>u = \frac{\varphi}{2 \pi} + 0{,}5</math>
- <math>v = \frac{\lambda}{\pi} + 0{,}5</math>
Подобное преобразование можно применить и в компьютерной графике, чтобы наложить текстуру земной поверхности на трёхмерный шар. По этим метрикам:
- Использование площади текстуры: отлично. Использована вся площадь текстуры.
- Отсутствие областей с недостаточной/избыточной детализацией: средне. У полюсов избыток детализации.
- Сходство со стандартными ракурсами: хорошо. Такая проекция похожа на обычные картографические, хоть и не совпадает с ними.
- Отсутствие швов: отлично. Существует один шов по меридиану (между U=0 и U=1). Шов можно сделать максимально незаметным, расположив на его месте океан; также, циклически сместив текстуру, можно аккуратно прорисовать шов, а затем сместить обратно.
- Геометрические искажения: плохо. У полюсов поверхность Земли сильно искажена.
- Симметрия: неприменимо. Глобус несимметричен.
UVW-преобразование
Рисованные и фотографические текстуры используют только две координаты: U и V. В случае автогенерируемых текстур или мультитекстурирования возможна третья координата — W, глубина в «континууме текстур»[3]. Например, W=0 может быть песком, W=1 — камнями, промежуточные значения — песком, из которого выглядывают камни.
Теоретически возможны четвёртая, пятая и т. д. координаты — однако графическое аппаратное обеспечение, накладывая текстуры, проводит преобразование <math>\mathbb{R}^3 \to \mathbb{R}^3</math>[4] и отбрасывает третью координату. UVW-преобразование задействует отброшенную координату на переходы от одной текстуры к другой: это оживляет «заэкранный мир», не меняя серьёзно конструкцию видеоплаты.
Примечания
- ↑ Есть также режим, когда U и V произвольны, а видеоплата берёт дробную часть, это позволяет покрыть поверхность повторяющейся текстурой. Однако в таком режиме развёртку готовят алгоритмически, а не вручную.
- ↑ 2,0 2,1 Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Если быть точным, графический ускоритель оперирует 4-мерными векторами, которые представляют собой однородные координаты точки в R³