Source SDK 2013模型UV映射：优化纹理坐标布局
项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/so/source-sdk-2013 什么是UV映射
UV映射（UV Mapping）是将2D纹理坐标（Texture Coordinates）映射到3D模型表面的过程。在Source引擎中，UV坐标定义了纹理如何包裹模型表面，直接影响材质渲染质量和性能表现。每个顶点都有对应的UV坐标，通常用二维向量(u, v)表示，取值范围一般在[0,1]区间内，对应纹理图像的像素位置。
Source SDK 2013通过src/public/studio.h定义了UV映射的核心数据结构，包括顶点纹理坐标存储和处理逻辑。
UV坐标在Source SDK中的实现
核心数据结构
Source引擎使用Vector2D类型存储UV坐标，定义于src/public/mathlib/vector2d.h：
struct Vector2D
{
float x, y; // u和v坐标值
// 构造函数和运算符重载
Vector2D(float x=0, float y=0) : x(x), y(y) {}
// ...其他方法
};
在模型数据结构中，UV坐标通过mstudiovertex_t结构体与顶点关联：
struct mstudiovertex_t
{
Vector2D texCoord; // 基础UV坐标
// ...其他顶点属性
};
UV坐标计算逻辑
Source SDK通过src/utils/vbsp/disp_vbsp.cpp实现 displacement（位移）表面的UV坐标计算，关键函数包括：
DispMapToCoreDispInfo: 将地图 displacement 数据转换为核心 displacement 信息，包含UV坐标计算CCoreDispSurface::CalcLuxelCoords: 计算光照贴图UV坐标（luxel坐标）GetBarycentricCoordsFromLightmapCoords: 从光照贴图坐标计算重心坐标，用于UV插值
bool CCoreDispSurface::CalcLuxelCoords( int nLuxelsPerWorldUnit, bool bSwap, Vector& vecU, Vector& vecV )
{
// 计算UV坐标范围和方向
// ...实现细节
return true; // 返回是否需要交换U和V坐标
}
UV映射优化策略
1. 纹理坐标空间最大化利用
确保UV坐标完全覆盖纹理图像，避免纹理空间浪费。Source引擎的CalcTextureCoordsAtPoints函数（src/utils/vbsp/disp_vbsp.cpp）用于计算纹理坐标，确保纹理在模型表面的最佳布局：
CalcTextureCoordsAtPoints(
pTexInfo->textureVecsTexelsPerWorldUnits,
zeroOffset,
pt,
4,
tCoords
);
优化建议：
- 避免UV坐标重叠（除非有意使用纹理重复）
- 确保UV边界与纹理边界对齐
- 使用尽可能大的UV空间，减少纹理分辨率浪费
2. 减少纹理拉伸
通过合理的UV展开，避免纹理在模型表面产生明显拉伸。Source SDK提供了FindTriIndexMapByUV函数（src/utils/vbsp/disp_vbsp.cpp）用于检测UV坐标与三角形的对应关系：
bool FindTriIndexMapByUV( CCoreDispInfo *pCoreDisp, Vector2D const &lmCoords,
int &iTriangle, float flBarycentric[3] )
{
// 遍历三角形，查找包含指定UV坐标的三角形
for ( int iTri = 0; iTri < nTriCount; ++iTri )
{
// 获取三角形的UV坐标
Vector2D vecUV[3];
for ( int iCoord = 0; iCoord < 3; ++iCoord )
{
pCoreDisp->GetLuxelCoord( 0, iVerts[iCoord], vecUV[iCoord] );
}
// 检查UV坐标是否在三角形内
if( GetBarycentricCoordsFromLightmapCoords( vecUV, lmCoords, flBarycentric ) )
{
iTriangle = iTri;
return true;
}
}
return false;
}
优化建议：
- 使用等面积UV展开技术
- 对高曲率区域使用更多UV空间
- 确保UV拉伸在视觉关键区域最小化
3. 光照贴图UV优化
Source引擎使用单独的光照贴图UV坐标（通常称为"luxel坐标"），存储在mstudiovertex_t的额外纹理坐标通道中。src/utils/vbsp/disp_vbsp.cpp中的代码处理光照贴图UV坐标生成：
// 设置光照贴图尺寸
pFace->m_LightmapTextureSizeInLuxels[0] = pSurf->GetLuxelU();
pFace->m_LightmapTextureSizeInLuxels[1] = pSurf->GetLuxelV();
光照贴图UV优化建议：
- 确保光照贴图UV坐标在[0,1]范围内，无重叠
- 为重要表面分配更多光照贴图分辨率
- 避免光照贴图UV接缝与几何接缝重合
4. 位移表面UV处理
位移表面（displacement surfaces）需要特殊的UV处理，因为它们会在运行时细分。Source SDK通过src/utils/vbsp/disp_vbsp.cpp中的ExportCoreDispNeighborData函数确保相邻位移表面的UV坐标连续：
void ExportCoreDispNeighborData( const CCoreDispInfo *pIn, ddispinfo_t *pOut )
{
for ( int i=0; i < 4; i++ )
{
pOut->m_EdgeNeighbors[i] = *pIn->GetEdgeNeighbor( i );
pOut->m_CornerNeighbors[i] = *pIn->GetCornerNeighbors( i );
}
}
位移表面UV优化建议：
- 确保相邻位移表面的UV坐标匹配
- 使用一致的UV密度，避免细分后纹理分辨率不一致
- 对大型位移表面使用UDIM或类似技术拆分UV
UV映射常见问题及解决方案
1. UV接缝问题
当模型UV在展开时被分割，会产生接缝，可能导致纹理不连续。解决方案是使用src/utils/vbsp/disp_vbsp.cpp中的ExportNeighborData函数确保相邻表面的UV连续性：
void ExportNeighborData( CCoreDispInfo **ppListBase, ddispinfo_t *pBSPDispInfos, int listSize )
{
FindNeighboringDispSurfs( ppListBase, listSize );
// 导出相邻表面数据
for ( int i=0; i < nummapdispinfo; i++ )
{
ExportCoreDispNeighborData( g_CoreDispInfos[i], &pBSPDispInfos[i] );
}
}
2. 光照贴图接缝
光照贴图UV接缝可能导致光照不连续。Source SDK通过计算重心坐标（src/utils/vbsp/disp_vbsp.cpp）来插值UV坐标，减少接缝可见性：
bool GetBarycentricCoordsFromLightmapCoords( Vector2D tri[3], Vector2D const &lmCoords, float bcCoords[3] )
{
GetBarycentricCoords2D( tri[0], tri[1], tri[2], lmCoords, bcCoords );
return
(bcCoords[0] >= 0.0f && bcCoords[0] <= 1.0f) &&
(bcCoords[1] >= 0.0f && bcCoords[1] <= 1.0f) &&
(bcCoords[2] >= 0.0f && bcCoords[2] <= 1.0f);
}
工具与工作流程
Source SDK提供了完整的UV映射工作流程工具链：
- Hammer编辑器：基础UV坐标设置和纹理对齐
- VBSP编译器：处理 displacement UV和光照贴图UV计算
- ** studiomdl**：模型编译器，处理模型UV坐标
典型工作流程：
- 在3D建模软件中展开UV坐标
- 导出模型为SMD或FBX格式
- 使用 studiomdl 编译模型，生成MDL文件
- 在Hammer编辑器中应用纹理并调整UV缩放和偏移
- 编译地图时，VBSP自动计算优化的光照贴图UV
总结
UV映射是Source引擎模型渲染的关键环节，直接影响纹理质量和性能。通过合理利用Source SDK提供的UV处理函数（如DispMapToCoreDispInfo、CalcLuxelCoords等），遵循UV优化策略，可以显著提升模型的视觉质量并优化性能。
关键优化点包括：
- 最大化纹理空间利用率
- 减少纹理拉伸
- 优化光照贴图UV布局
- 确保相邻表面UV连续性
- 特别关注位移表面的UV处理
通过这些技术，可以创建出视觉效果出色且性能优化的Source引擎模型。
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
