shader 什么是UV

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什么是UV?

对于三维模型,有两个最重要的坐标系统,一是顶点的位置(X,Y,Z)坐标,另一个就是UV坐标。什么是UV?简单的说,就是贴图影射到模型表面的依据。 完整的说,其实应该是UVW(因为XYZ已经用过了,所以另选三个字母表示)。U和V分别是图片在显示器水平、垂直方向上的坐标,取值一般都是0~1,也 就是(水平方向的第U个像素/图片宽度,垂直方向的第V个像素/图片高度)。那W呢?贴图是二维的,何来三个坐标?嗯嗯,W的方向垂直于显示器表面,一般 用于程序贴图或者某些3D贴图技术(记住,确实有三维贴图这种概念!),对于游戏而言不常用到,所以一般我们就简称UV了。

所有的图象文件都是二维的一个平面。水平方向是U,垂直方向是V,通过这个平面的,二维的UV坐标系。我们可以定位图象上的任意一个象素。但是一个问题是如何把这个二维的平面贴到三维的NURBS表面和多边形表面呢? 对于NURBS表面。由于他本身具有UV参数,尽管这个UV值是用来定位表面上的点的参数,但由于它也是二维的,所以很容易通过换算把表面上的点和平面图象上的象素对应起来。所以把图象贴带NURBS是很直接的一件事。但是对于多变形模型来讲,贴图就变成一件麻烦的事了。所以多边形为了贴图就额外引进了一个UV坐标,以便把多边形的顶点和图象文件上的象素对应起来,这样才能在多边形表面上定位纹理贴图。所以说多边形的顶点除了具有三维的空间坐标外。还具有二维的UV坐标。

UV” 这里是指u,v纹理贴图坐标的简称(它和空间模型的X, Y, Z轴是类似的). 它定义了图片上每个点的位置的信息. 这些点与3D模型是相互联系的, 以决定表面纹理贴图的位置. UV就是将图像上每一个点精确对应到模型物体的表面. 在点与点之间的间隙位置由软件进行图像光滑插值处理. 这就是所谓的UV贴图.
那为什么用UV坐标而不是标准的投影坐标呢? 通常给物体纹理贴图最标准的方法就是以planar(平面),cylindrical(圆柱), spherical(球形),cubic(方盒)坐标方式投影贴图.
Planar projection(平面投影方式)是将图像沿x,y或z轴直接投影到物体. 这种方法使用于纸张, 布告, 书的封面等 - 也就是表面平整的物体.平面投影的缺点是如果表面不平整, 或者物体边缘弯曲, 就会产生如图A的不理想接缝和变形. 避免这种情况需要创建带有alpha通道的图像, 来掩盖临近的平面投影接缝, 而这会是非常烦琐的工作. 所以不要对有较大厚度的物体和不平整的表面运用平面投影方式. 对于立方体可以在x, y方向分别进行平面投影, 但是要注意边缘接缝的融合. 或者采用无缝连续的纹理, 并使用cubic投影方式. 多数软件有图片自动缩放功能, 使图像与表面吻合. 显然, 如果你的图像与表面形状不同, 自动缩放就会改变图像的比例以吻合表面. 这通常会产生不理想的效果, 所以制作贴图前先测量你的物体尺寸.

UVW 坐标
这里写图片描述
大多数材质贴图都是为 3D 曲面指定的 2D 平面。因此,说明贴图位置和变形时所用的坐标系与 3D 空间中使用的 X、Y 和 Z 轴坐标不同。特别是,贴图坐标使用的是字母 U、V 和 W;在字母表中,这三个字母位于 X、Y 和 Z 之前。
U、V 和 W 坐标分别与 X、Y 和 Z 坐标的相关方向平行。如果查看 2D 贴图图像,U 相当于 X,代表着该贴图的水平方向。V 相当于 Y,代表着该贴图的竖直方向。W 相当于 Z,代表着与该贴图的 UV 平面垂直的方向。
您可能会问,为什么 2D 平面需要象 W 这样的深度坐标。一个原因是,相对于贴图的几何体对该贴图的方向进行翻转时,这个坐标是很有用的。为了实现该操作,还需要第三个坐标。另外,W 坐标对三维程序材质的作用非同小可。

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