UV Mapping

「3D建模」什么是UV贴图和展开？ - 知乎 (zhihu.com)

什么是UV贴图和展开？游戏建模纯干货，UV的详细解释，不懂得赶紧看过来！ - 知乎 (zhihu.com)

UV 贴图（UV Mapping）是 3D 计算机图形学中的一种技术，用来将二维纹理（如图像）映射到三维模型的表面。它通过将三维模型的每个顶点坐标与一个二维平面的纹理坐标（即 UV 坐标）相关联，从而在 3D 空间中正确地展示纹理。

UV 是什么？

  • U 和 V 是二维坐标系中的轴，类似于 X、Y、Z 坐标系中的 X 和 Y。之所以使用 U 和 V 来表示而不是 X 和 Y，是为了避免与三维坐标系中的 X、Y、Z 混淆。
  • U 轴 通常代表纹理的水平方向（从左到右）。
  • V 轴 通常代表纹理的垂直方向（从下到上）。

通过 UV 坐标，3D 模型的每个顶点在二维纹理图上的位置得以定义。例如，UV 坐标的 (0, 0) 通常表示二维纹理的左下角，而 (1, 1) 表示右上角。

UV 贴图的过程：

  1. 展开 3D 模型：3D 模型的几何形状通常是复杂的，UV 贴图技术通过将 3D 模型“展开”成一个平面，将模型的各个顶点映射到二维纹理上。
  2. 分配 UV 坐标：每个 3D 模型的顶点都会被分配一个 UV 坐标，这些坐标会指示模型的哪个部分对应二维纹理的哪个部分。
  3. 应用纹理：一旦 UV 坐标确定，系统就能将纹理图像“贴”到模型表面上。

为什么需要 UV 贴图？

在 3D 渲染中，模型表面通常使用贴图来表现细节，例如颜色、凹凸、光泽等。如果没有 UV 贴图，将二维纹理直接应用到 3D 模型上会导致不正确的变形和失真。因此，UV 贴图是为了保证纹理正确地适应模型的形状。

UV 贴图的常见问题：

  • 拉伸和扭曲：如果 UV 坐标分布不合理，纹理在 3D 模型表面上可能会出现拉伸或扭曲的情况。
  • 接缝：有时候模型的某些部分需要分割开来展开，这样会在 UV 图上形成接缝。在接缝处，纹理可能不连续，影响最终的视觉效果。

实际应用：

  • 纹理贴图：使用 UV 坐标，可以为模型添加颜色、凹凸、法线等各种纹理图，赋予模型更真实的外观。
  • 动画和游戏：UV 贴图是 3D 渲染中的重要步骤，尤其是在游戏和动画制作中，用于提供高效和高质量的纹理展示。

总结来说，UV 是将 3D 模型与 2D 纹理图像联系起来的桥梁，是纹理映射过程中至关重要的一步。