Was ist UV-Mapping? Wie es 3D-Modelle zum Leben erweckt

Als Künstler skizzierst du vielleicht eine Zeichnung mit Bleistift, bevor du dich entscheidest zu malen.

Du verwendest denselben Prozess, wenn du ein Objekt mit 3D-Modellierungssoftware erstellst. Du entwirfst zuerst ein Objekt, und sobald das Konzept fertig ist, fügst du Details, Farbe, Schatten und andere Designelemente durch UV-Mapping hinzu.

Eine UV-Karte ist ein 2D-Layout der Oberfläche eines 3D-Modells, das hilft, Texturen auf das Modell anzuwenden. Das "U" und "V" repräsentieren die horizontalen und vertikalen Koordinaten der Textur. Es funktioniert wie das Entfalten eines 3D-Objekts (wie einer Box) auf eine flache Oberfläche, damit du ein 2D-Bild genau darauf platzieren kannst.

Die Buchstaben U und V werden verwendet, um UV-Mapping zu definieren, weil sie die Achsen der 2D-Textur auf dem UV-Raster signalisieren. X, Y und Z werden für die Achsen auf dem 3D-Objekt verwendet.

Designer, die mit dieser Art von Software arbeiten, sind immer auf der Suche nach neuen und unterschiedlichen Texturen, die sie auf ihre 3D-Modelle anwenden können. Eine große Vielfalt an Texturen führt zu realistischeren Modellen. Außerdem müssen Künstler nicht jedes Mal ein völlig neues Objekt rendern, wenn sie etwas Neues erstellen.

Insgesamt spart UV-Mapping 3D-Künstlern Zeit und erleichtert und beschleunigt das Textur-Mapping auf 3D-Objekte.

Elemente des UV-Mappings

UV-Mapping funktioniert, indem das 3D-Modell an den Nähten entfaltet oder abgewickelt und auf einem 2D-Raum flachgelegt wird, ähnlich wie du ein Muster beim Nähen einer neuen Hose oder eines Pullovers erstellst. Dies ist ein entscheidender Schritt in der 3D-Modellierung, weil es keine 3D-Textur gibt, da sie auf einem 2D-Bild basieren.

Wenn das Mapping abgeschlossen ist, kann der Designer ein benutzerdefiniertes Bild basierend auf dem Muster erstellen und dann auf das 3D-Modell anwenden.

Ein einfaches UV-Unwrap
Quelle: Autodesk 3DS Max

In 3D wird die horizontale x-Achse die U im 2D-Raum sein, wo die vertikale y-Achse die Y ist. UV-Mapping verleiht den 3D-Modellen verbesserte Farbe und Detail mit weniger Einschränkungen als andere Prozesse.

Eine gute Möglichkeit, UV-Mapping zu verstehen, ist, es sich vorzustellen, als würdest du einen Würfel aus einem Stück Papier machen. Es ist dasselbe Konzept, nur umgekehrt. Obwohl dies herausfordernd klingt, verfügen 3D-Modellierungssoftware über integrierte Funktionen, Bearbeitungsmodi und Objektmodi, die das UV-Mapping so einfach und unkompliziert wie möglich machen.

Die meisten 3D-Softwareplattformen haben auch Blogs, die den Benutzern helfen, UV-Mapping zu nutzen, mit einem schrittweisen Workflow basierend auf Funktionen und Funktionalitäten, die einzigartig für die Software sind.

Zum Beispiel hat Maya Anleitungen hier. Blender hat auch sein eigenes Wiki, um Designern mit UV-Mapping mit verschiedenen Tutorials und Informationen innerhalb seines UV-Editors zu helfen.

Die tatsächlichen Schritt-für-Schritt-Anleitungen zum UV-Mapping hängen von der verwendeten Software ab, daher ist es eine gute Idee, den Blog deines bevorzugten Tools zu überprüfen.

Es gibt einige Komponenten des UV-Mappings, die 3D-Designer beachten sollten, einschließlich Texturen, Nähte, überlappende UVs und UV-Kanäle.

Texturen

Eine UV-Karte wird sichtbare Texturen haben, die dein 3D-Modell "färben". Du kannst verschiedene Arten von Texturen haben, abhängig davon, was du erstellen möchtest. Während es viele gibt, sind einige der häufigsten Texturen:

• Diffuse map: Gibt einem 3D-Modell eine Grundfarbe. 3D-Modellierungssoftware verwendet sie, um Schatten und Licht zu reflektieren.

• Albedo map: Ähnlich wie eine Diffuse map, enthält aber möglicherweise keine kontrastierenden Beleuchtungen. Sie zeigt die Grundfarbe eines Objekts ohne Schatten oder Glanz.

• Specular map: Steuert die Menge an Farbe und Licht, die vom Objekt auf andere umliegende Objekte reflektiert wird.
• Ambient Occlusion (AO) map: Wird verwendet, um die Realismus eines 3D-Objekts zu verbessern, indem Schatten simuliert werden, die durch die Umgebung des Objekts erzeugt werden.

Eine UV-Insel ist eine Gruppe von UV-Punkten, die mit Kanten verbunden und von anderen UV-Punkten des Modells durch Kantenabschnitte getrennt sind. Der Schatten und das Licht in einem 3D-Modell können davon abhängen, wie viele UV-Inseln verwendet werden.

Nähte

Nähte sind ein entscheidendes Element des UV-Mapping-Prozesses und sind unvermeidlich, wenn du ein 3D-Objekt abflachst. Eine Naht ist der Teil der Textur oder des Designs des Polygonnetzes, der gespalten werden muss, damit das Design das 3D-Netz in eine 2D-UV-Karte umwandeln kann.

Diese Nähte sind ähnlich wie die in unserer Kleidung, aber beim UV-Mapping werden die Nähte entfernt.

Eine Verzerrung bedeutet, dass die Bildtextur und verschiedene Pixel gestreckt oder eingeklemmt aussehen, wenn sie auf das Modell angewendet werden. Eine Menge Verzerrung beeinflusst, wie die Details auf der endgültigen 3D-Version des Modells aussehen, wenn du 3D-Design-Software verwendest.

Überlappende UVs

Überlappende UVs treten auf, wenn zwei oder mehr der Polygone in deiner UV-Karte übereinander liegen. Das bedeutet, dass diese beiden Teile des Modells denselben Bereich der Textur oder des Designs anzeigen, da sie beide dieselben UV-Koordinaten einnehmen.

Normalerweise vermeiden 3D-Künstler überlappende UVs, damit die UV-Kartentextur abwechslungsreich aussieht und aus dem bevorzugten Layout besteht. Es gibt jedoch Zeiten, in denen Designer absichtlich überlappende UVs haben.

Wenn eine Textur einfach oder generisch ist, kann ein Designer mehrere Teile des Polygonnetzes über denselben UV-Raum legen, um die Textur zu wiederholen.

UV-Kanäle

UV-Kanäle ermöglichen es demselben Objekt, mehrere UV-Karten zu haben. Es kann keine überlappenden UV-Karten mit UV-Kanälen geben, da dies Schatteninformationen in den falschen Bereichen des 3D-Modells anzeigen würde. Wenn Designer dies in 3D-Software versuchen, erhalten sie eine Fehlermeldung innerhalb des Programms.

Da sie sich nicht überlappen können, ist die Lösung zwei UV-Kanäle. Ein UV enthält Informationen zu Texturen, Farben und anderen Details, während der andere UV-Kanal Informationen zur Beleuchtung enthält. UV-Kanäle ermöglichen es 3D-Objekten, insbesondere Objekten wie Tieren und Menschen, realistischer auszusehen, indem sie eine Kombination aus Textur, Schatten und Licht verwenden.

Setze dein 3D-Modell auf die Karte!

Obwohl es wie ein komplizierter Teil der Erstellung eines 3D-Modells erscheint, wird UV-Mapping mit Übung und der richtigen Software einfacher. Sobald du das richtige Werkzeug gefunden hast, ist es Zeit, kreativ zu werden und dein 3D-Modell zum Leben zu erwecken.

Einer der nächsten Schritte, die du meistern solltest, sobald du das UV-Mapping beherrschst, ist, es in dein nächstes Produktdesign zu integrieren, um sicherzustellen, dass es auf die richtige Weise zum Leben erweckt wird.