Resum

El mapatge UV és un procés també anomenat unwrap o desplegament, perquè es tracta de desplegar la malla poligonal sobre un pla 2D. Els mapes UV permeten que els objectes siguin més fotorealistes a l’hora d’aplicar una imatge a un model, és a dir, afegint una textura sobre una superfície que heu escollit abans.

El terme parametrització deriva d’una expressió matemàtica en funció d’un o més paràmetres com una corba o una superfície. D’altra banda, el terme bidimensional fa referència a la representació d’un objecte que en simula dues dimensions. Aquests termes fan referència a representar un objecte 3D, aplanat virtualment, en un plànol 2D.

Totes les textures treballen a partir d’un pla cartesià de dues dimensions, tot fent ús de les coordenades X i Y. Per tal de poder aplicar una textura sobre un model és necessari que existeixi algun mecanisme de comunicació que permeti projectar aquestes dades sobre la malla i es passi de l’espai 2D a l’espai 3D.

L’unwrap és la manera com una textura ha de ser desplegada sobre un objecte. El procés d’unwrap consisteix a assignar píxels des de les imatges fins a la superfície dels polígons.

Així com un objecte conté tres coordenades X, Y i Z, les quals fan referència a la seva posició en l’espai, també contenen dues coordenades més que determinen la seva posició en un pla bidimensional que representa la textura. Les coordenades UV són dues coordenades que s’assignen a cadascun dels vèrtexs d’un model en 3D i proporcionen la informació necessària per aplicar textures 2D a superfícies 3D. Les UV determinen com es projectarà una textura sobre el model. Requereixen també una alineació específica perquè les textures apareguin de forma correcta en el moment en què s’apliquin a la superfície de l’objecte.

Per crear les UV d’un model cal tenir un model enllestit i aplicar-li una textura amb patró o checker map. D’aquesta manera, és evident quan una textura pateix deformació a causa d’una mala projecció. Abans de fer el procés de mapatge UV s’han d’estudiar les característiques morfològiques dels objectes; per tant, un model 3D ha d’estar preparat per al seu desplegament de UV, fet que significa seguir unes pautes correctes de modelatge. Els aspectes que cal tenir en compte són els següents:

Un objecte en 3D ha de tenir una topologia correcta.
Eliminar l’historial de creació constantment.
Desactivar l’eina Soft selection a l’hora de manipular els punts UV.

El concepte de fragmentació en el procés de mapatge UV d’un personatge es pot relacionar amb la confecció dels patrons de la roba. Un patró, a l’àmbit de tall i confecció, és una plantilla realitzada en paper per ser copiada al teixit i fabricar una peça de vestir, tallant, armant i cosint les diferents peces. Pel que fa a la relació amb les UV, la separació de la geometria ajuda a crear el patró. Per tal d’afavorir el procés és important seguir els següents punts:

Dividir el model en parts: mantenir una jerarquia de grups on es disposen les parts d’un personatge.
Eliminar les parts simètriques: suprimir les parts del model que són idèntiques per estalviar temps.
Fer talls a la geometria: fer un tall a la geometria serveix per estipular per on s’obrirà aquesta. El model no es talla visualment a la representació 3D, però sí que ho farà a la representació 2D, formant UV shells o illes UV.

Les UV shells o illes UV són les peces que es formen quan s’assigna un sistema de projecció o mitjançant els talls en què s’ha dividit prèviament un objecte per fer el mapa UV d’un model. Aquestes peces tenen un paper important en l’elaboració del patró i han de seguir els següents criteris:

Posicionament correcte a l’espai: les UV shells s’organitzen en un espai anomenat layout que permet organitzar, ordenar i optimitzar dins el rang 0-1 de les coordenades UV.
Escala uniforme: s’ha d’establir una escala global i comuna per a cada UV shell.
Orientació: s’ha de mantenir l’orientació natural dels objectes per facilitar la posterior pintada de la textura.
Problema amb les costures: les costures o seams fan referència als límits o contorns de cada UV shell d’un model. Principalment són problemàtics, perquè és una tasca difícil a l’hora de dissimular-los quan s’ha de pintar la textura.
Problemes d’estirament: el terme stretching fa referència a la deformació que apareix visualment a la textura deguda a un tipus de projecció no uniforme.
Limitacions: les dimensions d’una textura dedicada per als models tridimensionals són limitades, per això s’ha de tenir en compte que cada píxel s’aprofiti.

Els sistemes de projecció ajuden a fer que un model 3D disposi de coordenades UV i garantir una òptima col·locació o creació de la textura. Hi ha quatre tipus de projeccions:

Projecció plana o planar mapping: simula una projecció de la imatge a través d’un pla imaginari en l’eix X, Y o Z.
Projecció cilíndrica o cylindrical mapping: simula una projecció de la imatge a partir d’un cilindre imaginari que cobreix tot l’objecte i deixa lliure l’espai de la part inferior i superior d’aquest.
Projecció esfèrica o spherical mapping: simula una projecció de la imatge a partir d’una esfera imaginària que cobreix tot l’objecte, embolicant tota la superfície d’aquest.
Projecció automàtica o automatic mapping: simula una projecció de la imatge a través d’un conjunt de plànols imaginaris en els eixos X, Y i Z. Aquests plànols poden variar.

La creació de mapes UV és un procés que es duu a terme mitjançant els sistemes de projecció i les eines de treball de què disposa el programari. Per fer un mapa UV és fonamental haver estudiat el model abans de començar tot el procés.

Les eines de treball de què disposa el programa per a la part de UV es classifiquen en diferents grups, que a la vegada s’ajunten en un editor. Aquest editor s’anomena UV Editor i serà l’espai de treball on es fa la distribució de les coordenades UV d’un model o personatge, ja que és on es troben totes les eines empaquetades per a l’elaboració del mapa UV. La majoria d’eines que conté el programa per portar a terme aquesta tasca es poden classificar en diferents grups:

Eines per tallar: serveixen per separar els punts UV.
Eines per cosir: serveixen per unir els punts UV.
Eines per desplegar i organitzar: serveixen per fer el desplegament dels punts UV i organitzar-los en l’espai de treball.
Eines per moure i modificar: serveixen per desplaçar els punts UV i modificar-los dins l’espai de treball.
Eines visuals: serveixen per mostrar gràficament aquelles opcions que ajuden a la realització del mapa UV.
Altres eines: hi ha diferents eines que serveixen per classificar els mapes UV obtinguts i fer-ne modificacions externes, com pot ser l’eina UV Set Editor, un editor que s’encarrega d’organitzar els UV sets que hi ha creats.
Dreceres: són combinacions de botons que fan més fàcil i àgil el treball amb les eines d’edició.

En el procés de creació dels mapes UV d’un personatge s’han de tenir en compte que per cadascuna de les parts del personatge a desplegar s’ha d’escollir correctament el tipus de mapa o el sistema de projecció que es farà servir en una fase inicial del procés per tal que sigui molt més fàcil el tractament dels punts UV. La recol·locació dels punts UV es farà a partir de l’aplicació de l’eina Unfold3D, i la suavització de comprovació de la geometria es durà a terme mitjançant les eines d’optimització. Els ajustos finals o l’adaptació i relaxació dels punts UV serà l’últim pas que caldrà seguir abans de l’exportació del mapa UV.

A partir de diferents tipus de talls, s’aconseguirà la creació dels mapes UV de cada geometria, per després formar tot el conjunt i disposar correctament el mapa UV. Es pot dividir, per tant, en les següents parts:

El cap
Els braços
Les cames
Els peus
El tors
Els pantalons
Els accessoris
Els ulls

Durant el procés d’elaboració dels mapes UV es fan contínues optimitzacions de caràcter visual a partir d’eines. A l’hora de desplegar els punts UV es fa ús de procediments d’optimització perquè no pateixin deformació o estirament a la textura. Per altra banda, el procés d’optimització també implica tenir en compte diferents conceptes importants que tenen a veure amb l’ordre en l’espai. Aquests punts són els següents:

Aprofitar l’espai: disposició eficient de les peces per aprofitar l’espai de textura. Això es tradueix en major resolució d’imatge quan la textura és aplicada al model.
Ús de patrons: el tiling és l’ús de repeticions a l’estil mosaic. De fet, el terme en anglès tile significa ‘teula’, i d’aquí el símil de conformar un patró que es repeteix.
Ús de la simetria: aprofitar les parts simètriques per estalviar espai.
Ús de la superposició: el terme overlapping fa referència a totes aquelles peces que se superposen entre si, una sobre l’altra.
Punts UV fora de rang: les peces han d’estar dins l’espai de treball.
Marges: El terme bleeding fa referència al sagnat dels marges d’un document. Aquest marge és l’espai que es deixa entre peces i la resta del document, incloent-hi els límits.
Atles de personatge: distribució correcta del mapa d’un personatge.

Finalment, un cop acabat el procés de mapatge UV d’un model i la distribució de peces dins de l’espai de treball és la correcta, pot ser exportat com una plantilla sobre la qual es pinta la textura. Es pot exportar un mapa UV en un format d’imatge adequat, com és el format PNG i TIFF. L’eina per fer l’exportació del mapa s’anomena UV Snapshot. A partir de la plantilla es pot pintar en 2D; per exemple, en programes d’edició com ara Adobe Photoshop.