【Brender】ゆがみを最小限にするUV展開のコツ

■はじめに

有機的な3DモデルのUV展開において、ゆがみが少なく、比較的均一にできるコツがわかったので、メモしておく。
（※Blender 2.91で検証）

■コツがわかりづらい？BlenderのUV展開

BlenderのUV展開は、下記の方法が用意されている。

　1．メッシュにシームを入れて展開
　2．スマートUV投影で、自動的にUV展開
　3．キューブ、シリンダー、スフィア状、ビュー等に投影して展開

しかし経験不足もあり、UV展開の最適化の道は険しい。ある程度、UVのゆがみを許容すれば済む話だが、もっと適切なUV展開をするにはどうしたらよいのか・・・。

■ゆがみの少ないUV展開の利点

なぜ、ゆがみの少ないUV展開をしたいかというと、次の工程であるテクスチャー制作作業が楽になるから。
歪んだUVにあわせてテクスチャーを描くと見栄え品質に影響するし、調整・やり直し時の手間もかかるのだ。なので、UVのゆがみを完全に無くすことは難しいが、なるべく最小限にしておきたいのである。

■今回よく使用したBlenderのメニューコマンド

・3Dビューポートのメニューコマンド
　・UV＞展開（選択したメッシュをUV展開する）
　・UV＞シームをマーク、シームをクリア（UVの切れ目を入れる）
　・UV＞□ライブ展開（シーム編集時、UV展開を自動的に行う）

・UVエディターのメニューコマンド
　・UV＞□画像の範囲に拘束（移動時1,1のUV空間から出ないようにする）
　・UV＞UVの選択を同期（メッシュを選択せずともUVを表示）
　・UV＞ピン止め、Unpin（ピン止めしておくと再展開時UV保持される）
　・UV＞アイランドを梱包（0,1のUV空間に自動的に収めてくれる）
　・UV＞アイランドの大きさを平均化（UV解像度を自動的にあわせる）
　・UV＞面を表示／隠す（編集に邪魔なUVを非表示する）
　・UV＞リセット（UVを初期化する）

■大雑把な作業フロー説明

やり方は、特に難しくなく単純なもの。
　１．メッシュのエッジにシームをつけて、展開図を作成する
　２．UVのゆがみ検証用テクスチャーを張り付けて、ゆがみを確認する
　３．主にシームの入れ方でゆがみを調整する（追加、削除）
　４．部分的に調整必要なら、頂点、エッジ編集ツールを利用。
　５．調整が済んだUVの頂点をピン止めしていく。（UV展開の無効化）

■やり方

メニュー右側の「UV Editing」タブ移動した画面でUV編集開始。

まず手始めに下記方法でシームを入れてUV展開する。
・おでこから顎にかけてシームを入れる。（アジのひらきのようにする）
・耳の根本に周回するようシームを入れる。（耳は別パーツにするため）
・眼は、別メッシュなので何もしなくてもよい。（サイズ調整するくらい）

展開後のUVは、下図のようになる。

テクスチャを張り付けるため、一旦オブジェクトモードに戻る。
次にUVゆがみ検証用テクスチャーを作成して、メッシュのマテリアルにテクスチャーを適用する。適用したら編集モードに戻る。

この時、作業をやりやすくするため、ビューポートのソリッドシェーディングモードの設定でカラー＞テクスチャーを有効にしておくとソリッドシェーディンクモードでもテクスチャーが表示可能。
※通常、テクスチャー表示は、マテリアルビュー、レンダービューモードでしか表示されない。

現状、検証用テクスチャーの四角形模様を確認するとサイズと形状が異なるものが多く、テクスチャーの解像度も均一ではなく、UVが歪んでいることがわかる。

■UVのゆがみを調整し、柄模様の均一化

均一化するために適切な位置にシームを入れていく。
ただし、シームを入れた部分は、テクスチャーの繋がりが悪くなってしまうので注意。シームを入れる場所は、なるべく表から目立たない場所にする。

最初シームは、縦一本だったが、顎の下左右に広がるようにシームを入れると模様柄の均一度が向上した。（上：調整前、下：調整後）

耳の裏の模様柄も均一ではないので調整。耳の裏の側面にシームを入れる。（左：調整前、右：調整後）

背面にシームを入れると前方の柄模様も均一度がよくなっている。
（左：調整前、右：調整後）

眼の上の眼窩部分の模様柄が一様ではないので、背面部分にシームを入れる。（左：調整前、右：調整後）

シームを入れた部分と前方から見た時の柄模様の均一さ。

出来上がったUVマップ

UVが重なっている部分は頂点を移動し調整。調整終了した頂点をピン止めしておく。そうすると再展開時、保持される。各UVアイランドを回転拡大縮小して配置して整理する。
UVアイランドの眼や顔の向きを正面向き、左右の位置をメッシュにしたのは、次の工程でテクスチャーが描きやすいから。
※補足：主要キャラクター等、目に細かい描き込みが必要な場合は、目のUVサイズを拡大して解像度を稼ぐ。

■比較用：標準メッシュモデル「Monkey」のUV

※上記の標準メッシュは、シーム表示がないが、UVエディターの展開されたUVを全選択した状態で、UV＞UVアイランドによるシームを実行すると3Dビューポート側のメッシュにシームが表示される。

■所感

もっと時間をかけて調整すれば、シームの最適解を見つけることができるかもしれないが、ここまでにしておく。

今回、改めて認識した重要なこととして、
「シームを入れる場所が適切ならUVのゆがみが良い感じに矯正される」
これについては、留意しておこう。

というのも、UVのゆがみを調整する際、UVの頂点をいじって補正しようとしたが難易度が高い。あちらを直せば、こちらが成り立たず的な作業が多く、無駄が多かった。

ただ、シームを入れたところは、テクスチャーの柄模様の繋がりが悪くなるので、こちらも留意。なるべく目立たないところにシームを入れたいが、ゆUVのゆがみとのバランスが必要だ。
行き当たりばったりの作業は効率が悪いので、事前検討が大切かも。

あと、Blenderの標準ツールは、基本的な機能しかないので、効率よく作業できるよう、UVのAdd-onを利用したいところ。

■補足メモ

---------------　UV編集時の便利機能　---------------

・3Dビューポート
　・メッシュの一部を選択してLキーを押すと接続された範囲が選択される
　　シームがある場合は、シームで囲まれた領域が選択される
　・Alt＋エッジクリックで、ループエッジ選択（Shiftと併用で複数選択可）
　・Ctrl＋エッジクリックで、始点と終点でクリックすると接続された
　　エッジを選択する。（Shiftと併用で複数選択可）
・UVエディター
　・UVの一部を選択して、Lキーを押すとUVアイランドが選択される
　　※カーソルホバー時にJキーを押すとUVアイランドが選択される
　・Ctrl+Eで、ポップアップメニューでシームをマーク、シームをクリア

---------------　UVのAdd-on　---------------

有名どころの無料Add-onだと「Tex tools」「UV Tool kit」「Magic UV」（Blender同梱）がある。
以下の内容で、無料Add-onに実装されている機能もある。さらに求めるなら有料Add-onを検討してもよいかも。

〇 UVアイランドの傾きを補正して真っ直ぐに整える機能
〇 複数のUVアイランドを揃える配置する機能
〇 UVアイランドを90度単位で回転する機能
〇 歪んだUVを真っ直ぐにする、真っ直ぐな格子状にする機能
〇 チューブ形状を真っ直ぐな格子状でひらいくれる機能
△ 直接UVをミラー編集できる機能
△ UVの頂点座標を別のUVにコピペできる機能
× フェースサイズを均等にする機能（※有料版UV Tool kit2で紹介済）
〇 個別にテクスチャー解像度を指定してUVサイズを変更してくれる機能

以上。