开发Blender全自动烘焙工具的挑战与解决方案

洞窝技术2024-07-26 19:43

一、挑战概述

在开发Blender全自动烘焙工具的过程中，我们遭遇了一个显著的挑战：4K贴图的质量无法满足大型模型，尤其是房子墙面等具有庞大表面积的模型的需求。单张4K贴图在这些场景下显得力不从心，难以全面覆盖细节，更无法追求高分辨率下的细腻质感。为了提升贴图质量，我们尝试使用8K贴图，然而这一解决方案虽然直接，却带来了新的问题------Unity引擎在加载8K资源时性能损耗严重，显著影响了渲染速度和整体流畅度。因此，我们不得不寻找新的方法来克服这一难题。

二、UDIM技术的引入

正是在这一背景下，UDIM（U Dimension Tiling）技术为我们提供了全新的思路。UDIM作为一种先进的3D图形纹理映射技术，旨在通过提高纹理映射的效率和质量来解决大型模型贴图的难题。

三、UDIM技术详解

1. 定义与原理

UDIM tiling技术通过"U维度"的概念，允许我们在多个纹理上分布UV孤岛，从而打破了传统0-1 UV网格的限制。这种技术为UV孤岛提供了更广阔的工作空间，使得我们可以更加灵活地处理大型模型的纹理映射问题。

2. 核心优势

  • 高分辨率支持：通过将UV空间分割成多个独立的"岛屿"，每个岛屿可以独立映射到不同的高分辨率纹理图上（如4K或更高），从而实现细节的极致表现。这种技术理论上可以无限接近真实世界的质感。
  • 灵活性与效率：UDIM技术提高了纹理创建的灵活性，使得艺术家可以针对模型的特定部分进行精细调整，而无需重新编辑整个纹理集。此外，通过为每个UDIM图块分配唯一标识符，资产管理也变得更加清晰和高效。
  • 行业标准：随着UDIM技术在电影、游戏和VFX等领域的广泛应用，它已成为3D图形制作中不可或缺的一部分，也是专业艺术家必备的技能之一。

四、针对Blender的UDIM解决方案

鉴于Blender在自动展UV及UDIM支持方面的不足，我们选择了RizomUV作为补充工具。RizomUV以其强大的UV拆分、摆放及优化功能而著称，是处理复杂模型UV需求的理想选择。

1. RizomUV的操作优势

  • 自动化处理：通过LUA脚本的调用，RizomUV能够实现自动化UV划分，极大提高了工作效率。这对于需要频繁处理大量模型的项目来说至关重要。
  • 高精度无拉伸UV：RizomUV能够生成无拉伸、高精度的UV贴图，确保模型在贴图映射后依然保持原有的形状和比例，避免了因拉伸变形而导致的视觉瑕疵。
  • 专业级UV制图：除了基本的UV拆分和摆放功能外，RizomUV还提供了丰富的工具集，帮助用户进行专业的UV制图和贴图编辑，满足各种复杂场景下的需求。

五、结论

综上所述，对于Blender用户在处理超大型模型贴图时遇到的自动展UV困境，采用UDIM技术结合RizomUV工具是一个行之有效的解决方案。这一方案不仅能够显著提升纹理的分辨率和细节表现力，还能在保持高效工作流程的同时，确保最终作品的品质达到行业顶尖水平。通过这一创新技术的应用，我们将能够克服大型模型贴图的难题，为用户提供更加优质的Blender全自动烘焙工具。

那么blender的 UDIM 如何操作?

blender自动展UV困境

在生产Blender自动化脚本的过程中，我们深刻体会到Blender在UV展开和计算方面的能力相对薄弱，尤其在处理复杂模型时显得力不从心。此外，对于现代3D图形制作中日益重要的UDIM（U Dimension Tiling）技术的支持，Blender的原生功能几乎可以视为缺失，这严重限制了其在高精度、大规模场景制作中的应用潜力。

解决方案概述

为了解决这一瓶颈，我们引入了业界顶尖的UV处理工具------RizomUV。RizomUV以其卓越的功能和高效的性能，为Blender用户提供了一个强大的补充方案。

RizomUV详细介绍

1. 工具概述

RizomUV，全称为Rizom-Lab RizomUV Real Space，是一款专为三维模型设计的UV展示与编辑工具，包含RizomUV VS和RizomUV RS两个版本。它不仅提供了清晰直观的UV拆分与摆放功能，还允许用户创建精准无拉伸的UV贴图，极大地提升了纹理映射的质量和效率。

2. 功能亮点

  • 高精度无拉伸UV：确保模型在贴图映射后保持原有形状和比例，避免视觉瑕疵。
  • 专业UV制图与贴图编辑：满足工程师和设计师在复杂场景下的专业需求。
  • 自动化处理：通过调用LUA脚本，实现UV拆分的自动化，提高工作效率。
  • UDIM支持：轻松实现UDIM的自动划分，为大型模型提供高分辨率纹理支持。

桥接Blender和RizomUV

Rizomuv Bridge

为了充分利用RizomUV的强大功能，我们采用了RizomUV Bridge作为Blender与RizomUV之间的桥接工具。该插件实现了两个软件之间模型和贴图的无缝传输，极大地简化了工作流程。

1. 安装与配置

  • 在Blender中安装RizomUV Bridge插件：通过顶部菜单进入"编辑(Edit)" → "首选项(Preference)" → "插件(Add-ons)" → "安装(Install)"，选择插件zip文件进行安装。
  • 重启Blender，在"文件" → "用户设置" → "插件"中确认插件已安装，并设置RizomUV软件的路径。

在这里设置Rizomuv软件路径.

2. 使用流程

  • 当需要处理UV时，点击Blender中的"[Send to RizomUV]"按钮，即可将选中的模型发送到RizomUV中进行处理。
  • 在RizomUV中完成UV拆分、摆放等操作后，通过桥接工具将处理好的UV和贴图导回Blender。
  • 编写LUA脚本实现自动化**

使用控制台记录操作LUA代码.

在这里设置UDIM为4X1横向四个tile

Script and log window 可以记录软件操作的LUA代码

ini 复制代码 
ZomIslandGroups({Mode="SetMultiTileLayout",GroupPath="RootGroup", TileColumns=4})
ZomIslandGroups({Mode="SetMultiTileLayout", GroupPath="RootGroup", TileRows=1})
ZomIslandGroups({Mode="DistributeInTilesByBBox"})
ZomIslandGroups({Mode="DistributeInTilesEvenly", UseTileLocks=true, UseIslandLocks=true})
ZomPack({ProcessTileSelection=false, RecursionDepth=1000, RootGroup="RootGroup", Scaling={Mode=2}, Rotate={}, Translate=true, LayoutScalingMode=2})
ZomSave({File={Path="C:/Users/Chaos/AppData/Local/Temp/Blender2RUV_TMP_out.fbx", UVWProps=true}, __UpdateUIObjFileName=true})
ZomSet({Path="Prefs.FileSuffix",Value=""})
ZomQuit(none)

为了进一步提高工作效率，我们可以编写LUA脚本来记录并自动化RizomUV中的操作。例如，设置UDIM为4x1（横向四个tile）的布局，并编写脚本以实现以下功能：

  • 自动添加横向tile数量为4。
  • 设置纵向tile数量（根据实际需求调整）。
  • 采用方形分布tile方式。
  • 自动执行PACK操作以优化纹理空间利用。
  • 保存工程并退出软件。

跨软件自动化流程详解：RizomUV与Blender的无缝集成

在复杂的三维模型制作流程中，跨软件自动化是提高效率、减少人为错误的关键。当我们将RizomUV与Blender结合使用时，一个关键的任务就是确保RizomUV能够自动执行预定的脚本，并在处理完成后将结果返回给Blender。以下是一个详细的步骤指南，说明如何实现这一过程。

一、找到并配置RizomUV桥接插件

首先，需要找到并安装适用于Blender的RizomUV桥接插件。这个插件通常不会直接出现在Blender的标准插件目录中，而是可能位于用户的个人应用数据文件夹内，如C:\Users\用户名\AppData\Roaming\Blender Foundation\Blender\4.0\scripts\addons\B2RUVL。 在这个插件的b2rizomuv.py文件中，你可以找到用于启动RizomUV并与之通信的Python代码。这段代码通常会包含一个或多个用于执行特定任务的LUA代码块。这些LUA脚本在RizomUV中执行，以实现自动化的UV拆分、摆放和其他高级功能。

swift 复制代码 
# EDIT
        if (props.uvMap_mode == 'Edit'):
            f_edit = open(LUA_Edit, "w+") #此处为执行 lua 代码
            f_edit.write("ZomLoad({File={Path=%s, ImportGroups=true, XYZUVW=true, UVWProps=true}})\nZomSet({Path=\"Prefs.FileSuffix\", Value=\"_out\"})" % ("\"" + temp_file + "\""))
            if prefs.rizomuv_unwrapTab:
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Prefs.UnfoldIte\", Value=%d})\n" % (prefs.rizomuv_unwrapTab_unfold_itr))
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Prefs.Optimize.Iterations\", Value=%d})\n" % (prefs.rizomuv_unwrapTab_optimize_itr))
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Prefs.TriangleFlipsOn\", Value=%s})\n" % str(prefs.rizomuv_unwrapTab_tflips).lower())
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Prefs.OverlapsOn\", Value=%s})\n" % str(prefs.rizomuv_unwrapTab_overlaps).lower())
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Prefs.RoomSpace\", Value=%.3f})\n" % (prefs.rizomuv_unwrapTab_overlaps_dist))
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Vars.Unwrap.FreeSelectionBorder\", Value=%s})\n" % str(prefs.rizomuv_unwrapTab_free).lower())
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Vars.Unwrap.FillHoles\", Value=%s})\n" % str(prefs.rizomuv_unwrapTab_fill).lower())
                f_new.write("U3dSet({Path=\"Vars.Optimize.KeepMetric\", Value=%s})\n" % str(prefs.rizomuv_unwrapTab_keep_metric).lower())
            else:
                pass
            if prefs.rizomuv_layoutTab:
                f_edit.write("U3dIslandGroups({Mode=\"SetGroupsProperties\", GroupPaths={ \"RootGroup\" }, Properties={Pack={MarginSize=%.3f}}})\n" % (prefs.rizomuv_layoutTab_margin))
                f_edit.write("U3dIslandGroups({Mode=\"SetGroupsProperties\", GroupPaths={ \"RootGroup\" }, Properties={Pack={SpacingSize=%.3f}}})\n" % (prefs.rizomuv_layoutTab_spacing))
                f_new.write("ZomIslandGroups({Mode=\"SetGroupsProperties\", WorkingSet=\"Visible\", GroupPath=\"RootGroup\", Properties={Pack={MapResolution=%d}}})\n" % (prefs.rizomuv_layoutTab_mapSize))
                # f_edit.write("U3dSet({Path=\"Prefs.PackOptions.MapResolution\", Value=%d})\n" % (prefs.rizomuv_layoutTab_mapSize))
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Prefs.UI.DisplayPx\", Value=%s})" % str(prefs.rizomuv_layoutTab_units).lower())
            else:
                pass
            f_edit.close()
            lua_file = LUA_Edit
            return lua_file

二、编写并转义LUA代码

为了让RizomUV自动执行你想要的脚本，你需要编写或获取相应的LUA代码，并对其进行适当的转义（如果需要的话），以便它们可以在Python脚本中安全地传递和执行。这些LUA代码可能包括设置UV布局、优化纹理空间、应用特定的UV编辑规则等。

swift 复制代码 
            f_edit.write("\nZomIslandGroups({Mode=\"SetMultiTileLayout\",GroupPath=\"RootGroup\", TileColumns=4})\nZomIslandGroups({Mode=\"SetMultiTileLayout\", GroupPath=\"RootGroup\", TileRows=1})")
            f_edit.write("\nZomIslandGroups({Mode=\"DistributeInTilesByBBox\"})\n ZomIslandGroups({Mode=\"DistributeInTilesEvenly\", UseTileLocks=true, UseIslandLocks=true})")
            f_edit.write("\nZomPack({ProcessTileSelection=false, RecursionDepth=1000, RootGroup=\"RootGroup\", Scaling={Mode=2}, Rotate={}, Translate=true, LayoutScalingMode=2})")
            f_edit.write("\nZomSave({File={Path=%s, UVWProps=true}, __UpdateUIObjFileName=true})"% ("\"" + temp_file_out + "\""))
            f_edit.write("\nZomSet({Path=\"Prefs.FileSuffix\",Value=\"\"}) \n ZomQuit(none)")

将编写好的LUA代码块添加到b2rizomuv.py中的适当位置，确保它们能够在Blender发送模型到RizomUV后自动执行。

swift 复制代码 
# EDIT
        if (props.uvMap_mode == 'Edit'):
            f_edit = open(LUA_Edit, "w+")
            f_edit.write("ZomLoad({File={Path=%s, ImportGroups=true, XYZUVW=true, UVWProps=true}})\nZomSet({Path=\"Prefs.FileSuffix\", Value=\"_out\"})" % ("\"" + temp_file + "\""))
             #lua写入
            f_edit.write("\nZomIslandGroups({Mode=\"SetMultiTileLayout\",GroupPath=\"RootGroup\", TileColumns=4})\nZomIslandGroups({Mode=\"SetMultiTileLayout\", GroupPath=\"RootGroup\", TileRows=1})")
            f_edit.write("\nZomIslandGroups({Mode=\"DistributeInTilesByBBox\"})\n ZomIslandGroups({Mode=\"DistributeInTilesEvenly\", UseTileLocks=true, UseIslandLocks=true})")
            f_edit.write("\nZomPack({ProcessTileSelection=false, RecursionDepth=1000, RootGroup=\"RootGroup\", Scaling={Mode=2}, Rotate={}, Translate=true, LayoutScalingMode=2})")
            f_edit.write("\nZomSave({File={Path=%s, UVWProps=true}, __UpdateUIObjFileName=true})"% ("\"" + temp_file_out + "\""))
            f_edit.write("\nZomSet({Path=\"Prefs.FileSuffix\",Value=\"\"}) \n ZomQuit(none)")
            #lua写入结束
            if prefs.rizomuv_unwrapTab:
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Prefs.UnfoldIte\", Value=%d})\n" % (prefs.rizomuv_unwrapTab_unfold_itr))
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Prefs.Optimize.Iterations\", Value=%d})\n" % (prefs.rizomuv_unwrapTab_optimize_itr))
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Prefs.TriangleFlipsOn\", Value=%s})\n" % str(prefs.rizomuv_unwrapTab_tflips).lower())
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Prefs.OverlapsOn\", Value=%s})\n" % str(prefs.rizomuv_unwrapTab_overlaps).lower())
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Prefs.RoomSpace\", Value=%.3f})\n" % (prefs.rizomuv_unwrapTab_overlaps_dist))
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Vars.Unwrap.FreeSelectionBorder\", Value=%s})\n" % str(prefs.rizomuv_unwrapTab_free).lower())
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Vars.Unwrap.FillHoles\", Value=%s})\n" % str(prefs.rizomuv_unwrapTab_fill).lower())
                f_new.write("U3dSet({Path=\"Vars.Optimize.KeepMetric\", Value=%s})\n" % str(prefs.rizomuv_unwrapTab_keep_metric).lower())
            else:
                pass
            if prefs.rizomuv_layoutTab:
                f_edit.write("U3dIslandGroups({Mode=\"SetGroupsProperties\", GroupPaths={ \"RootGroup\" }, Properties={Pack={MarginSize=%.3f}}})\n" % (prefs.rizomuv_layoutTab_margin))
                f_edit.write("U3dIslandGroups({Mode=\"SetGroupsProperties\", GroupPaths={ \"RootGroup\" }, Properties={Pack={SpacingSize=%.3f}}})\n" % (prefs.rizomuv_layoutTab_spacing))
                f_new.write("ZomIslandGroups({Mode=\"SetGroupsProperties\", WorkingSet=\"Visible\", GroupPath=\"RootGroup\", Properties={Pack={MapResolution=%d}}})\n" % (prefs.rizomuv_layoutTab_mapSize))
                # f_edit.write("U3dSet({Path=\"Prefs.PackOptions.MapResolution\", Value=%d})\n" % (prefs.rizomuv_layoutTab_mapSize))
                f_edit.write("U3dSet({Path=\"Prefs.UI.DisplayPx\", Value=%s})" % str(prefs.rizomuv_layoutTab_units).lower())
            else:
                pass
            f_edit.close()
            lua_file = LUA_Edit
            return lua_file

三、通过Python脚本控制RizomUV

在Blender中，你可以编写Python脚本来控制RizomUV插件的行为。这些脚本可以设置RizomUV插件的面板设置，如UV图块大小、布局模式等，也可以通过Blender的接口发送模型到RizomUV进行处理。

通过Python代码的执行，你可以轻松实现模型的自动导出、RizomUV的自动启动、LUA脚本的自动执行以及处理结果的自动导入回Blender。

ini 复制代码 
   bpy.ops.preferences.addon_enable(module = "B2RUVL")
			preferences_zj = bpy.context.preferences.addons["B2RUVL"].preferences
			preferences_zj.rizomuv_exit_after_save = True
			preferences_zj.rizomuv_multi_uv = False
			preferences_zj.rizomuv_enable = True
			preferences_zj.rizomuv_app_path = "D:\\RizomUV VS RS 2018.0\\"
			print("B2RUVL安装插件成功")

通过python代码执行,发送模型到RizomUV执行.

插件中的[preferences.py]文件为插件的设置面板

markdown 复制代码 
	bpy.ops.b2ruvl.retake_rizomuv()

四、在Unity中查看UDIM效果

一旦Blender中的模型通过RizomUV处理并返回，你就可以将这些模型及其UV贴图（如4张4K分辨率的UDIM贴图）导入到Unity等游戏引擎中进行进一步的处理和渲染。

在Unity中，利用UDIM技术可以有效地管理和渲染高分辨率纹理，从而在大型场景或复杂模型中实现出色的视觉效果。通过使用4张4K贴图的UDIM模型，你可以获得接近真实世界的细腻质感和丰富的细节表现，这对于提升游戏或虚拟现实应用的沉浸感至关重要。

综上所述，通过跨软件自动化流程，我们可以将RizomUV的强大UV处理能力无缝集成到Blender的工作流程中，并在Unity等游戏引擎中充分利用UDIM技术来实现高质量的纹理渲染。这不仅提高了工作效率，还确保了最终作品的视觉品质达到行业顶尖水平。

结尾与未来优化方向

在完成了当前阶段的跨软件自动化集成工作之后，我们虽然取得了显著的进展，但仍有一些关键领域需要进一步优化和完善，以确保整个工作流程的流畅性、稳定性和高效性。以下是后续需要重点关注的几个优化点：

  1. 优化RizomUV的交互流程：

    • 当模型从Blender发送至RizomUV进行处理时，目前可能存在启动延迟、响应速度不够快等问题。我们需要优化这一过程的通信协议和数据处理逻辑，确保模型能够迅速且准确地传输到RizomUV中，并开始UV拆分和布局工作。
    • 同时，考虑增加错误处理和反馈机制，以便在发送过程中遇到任何问题时，能够及时向用户报告，并给出相应的解决方案或建议。

  2. 实现软件界面的后台静默执行：

    • 目前，软件界面在执行跨软件操作时无法后台静默执行，这可能会干扰用户的其他操作，并降低工作效率。为了改善这一状况，我们需要研究并实现一种机制，使得RizomUV或Blender在执行特定任务时能够最小化到后台，或者完全不显示界面，直到任务完成后再通知用户。
    • 这可能需要利用操作系统的多任务处理功能，或者通过编写专门的后台服务程序来实现。

  3. 跨软件执行结果的实时获取与同步：

    • 由于跨软件执行不在同一线程上，且当前无法直接获取到执行结果，我们只能采用设定等待固定时间后继续执行的方式来处理。这种方法虽然简单，但存在出错的风险，如等待时间过长导致资源浪费，或等待时间过短导致任务未完成即被中断。
    • 为了解决这一问题，我们需要探索跨软件间实时通信和同步的技术方案。

  4. 增强用户体验与反馈：

    • 在整个优化过程中，我们还需要特别关注用户体验的提升。通过增加更多的用户反馈机制（如进度条、日志输出等），让用户能够清晰地了解当前任务的执行状态和进度。
    • 同时，也要注重界面的友好性和易用性设计，确保用户能够轻松上手并高效地完成各项操作。

综上所述，后续的优化工作将围绕提升RizomUV与Blender之间的交互效率、实现软件界面的后台静默执行、跨软件执行结果的实时获取与同步以及增强用户体验与反馈等方面展开。通过这些努力，我们期待能够为用户带来更加流畅、稳定和高效的跨软件自动化工作流程体验。

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