UV 매핑 (UV Mapping)

3D 메시의 각 버텍스에 2D 텍스처 좌표(U, V)를 할당하는 것이다.

 

3D 메시에 텍스처를 어떻게 입히는가?

- 지구본과 세계 지도로 비유가 가능하다

- 지구본 (3D 구) 껍데기를 잘라서 펼치면 평평한 세계 지도 (2D)

 

3D 메시 -> UV 언래핑 -> 2D UV 맵

각 버텍스에 UV 좌표 (U, V) 할당한다

U : 가로 방향 (0.0 ~ 1.0)

V : 세로 방향 (0.0 ~ 1.0)

텍스처의 어느 픽셀이 이 버텍스에 대응하는지 정의한다.

 

왜 U, V인가?

X, Y, Z는 이미 3D 공간 좌표에 쓰이고 있기에 겹치지 않게 하기 위해 U, V로 명명하였다

 

UV 좌표계 - API별 차이

 

OpenGL/ Vulkan / Metal

- (0, 0) = 왼쪽 아래, (1, 1) = 오른쪽 위이며 V축이 위로 향한다

 

DirectX / UE5 / Unity

- (0, 0) = 왼쪽 위, (1, 1) = 오른쪽 아래 V축이 아래로 향한다

 

이 차이가 텍스처가 뒤집히는 원인이다

Blender(OpenGL) -> UE5(DX) 임포트 시 V 채널 반전 필요한 경우가 생기는 이유이다.

 

UV 언래핑의 종류

 

박스 매핑 (Box/Cubic Mapping)

- 6방향에서 투영한다

- 단순한 박스형 오브젝트에 적합하다

- 이음새(Seam)이 많이 생긴다

 

원통형 매핑 (Cylindrical Mapping)

-  원통으로 감싸서 투영한다

- 기둥, 나무, 캐릭터 팔다리에 적합하다

 

구형 매핑 (Spherical Mapping)

- 구로 감싸서 투영한다

- 천체, 눈알, 구형 오브젝트에 적합하다

 

수동 언래핑 (Manual UV Unwrapping)

- 아티스트가 직접 골라서 펼치기에 가장 정교한 결과를 얻을 수 있다

- 캐릭터, 주요 프롭에 사용된다

- Blender, Maya, 3ds Max에서 작업된다

 

라이트맵 UV (Lightmap UV)

- 스태틱 라이팅 베이킹 전용 UV

- UV 채널 0: 텍스처용

- UV 채널 1: 라이트맵용 (겹치면 안된다)

- UE5에서는 반드시 분리해야한다

 

UV 언래핑의 핵심 규칙

 

1. 겹치지 않아야 한다 (Lightmap UV)

- UV 아일랜드가 겹치면 (텍스처 UV에서는 의도적으로 가능하다) 라이트맵 베이킹 시 겹친 부분 조명이 섞인다 -> 조명 아티팩트 발생

- UE5에서 Generate Lightmap UVs 옵션이 이를 자동으로 처리해준다

 

2. 이음새(Seam)를 눈에 안 보이는 곳에 적용한다

- 3D를 2D로 펼칠 때 반드시 어딘가를 잘라야 한다. (잘린 경계를 Seam이라 한다)

- 텍스처의 불연속점이 될 수 있다 -> 겨드랑이, 뒤쪽, 헤어라인 등 안보이는 곳에 배치한다.

 

3. 텍셀 밀도 균일하게 (Texel Density)

- UV 아일랜드 크기 = 텍스처 해상도 할당량이다

- 얼굴 UV가 작으면 얼굴 텍스처가 흐릿해진다

- UV 아일랜드 크기를 실제 메시 면적에 비례하게 한다.

 

4. 스트레칭 최소화

- UV를 너무 늘리면 텍스처가 늘어난 것처럼 보인다.

- Checker 텍스처로 검증 가능하다

- 정사각형 체커가 찌그러지면 스트레칭 발생했다는 것이다.

 

버텍스 데이터에서 GPU까지의 흐름

// UV가 GPU에서 전달되는 과정

// 메시 버텍스 데이터 (CPU)
struct Vertex {
    float3 position; // 3D 위치
    float3 normal; // 법선
    float2 uv0; // UV 채널 0 (텍스처용)
    float2 uv1; // UV 채널 1 (라이트맵용)
};

// VBO로 GPU 메모리에 업로드. 각 버텍스의 UV 좌표가 GPU로 전달된다

// 버텍스 셰이더 - UV를 픽셀 셰이더로 전달
PixelInput VS(VertexInput input){
     PixelInput output;
     output.position = mul(float4(input.position,1), mvp);
     output.uv0 = input.uv0; // 보간되어 픽셀 셰이더로
     output.uv1 = input.uv1;
     return output;
}

// 픽셀 셰이더 - UV로 텍스처 샘플링
float4 PS(PixelInput input) : SV_TARGET {
     // UV 좌표로 텍스처에서 색상 읽기
     float4 color = AlbedoTex.Sample(Samp, input.uv0);
     float3 normal = NormalTex.Sample(Samp, input.uv0).rgb;
     float4 light = LightMap.Sample(Samp, input.uv1);
     
     return color * light;
}

// 버텍스 사이의 UV는 래스터화 단계에서 보간된다.
// 버텍스 3개의 UV -> 삼각형 내부 픽셀의 UV 자동 계산된다

 

UV 타일링과 오프셋

 

UV 범위가 0~1을 벗어날 경우

- 기본 동작: Repeat (타일링)

- UV = 1.5 -> 0.5와 동일 , UV = 2.3 -> 0.3과 동일 ( 반복 )

- 작은 텍스처를 반복해서 넓은 바닥 표현이 가능하다

 

바닥 텍스처 UV 스케일 조정

- UVScale = 10.0

- TexCoord * 10 -> 텍스처가 10x10으로 타일링된다.

- 작은 텍스처로 넓은 바닥을 커버할 수 있다.

 

클램프 (Clamp) 모드

- UV = 1.5 -> 1.0으로 고정한다.

- 반복 없이 가장자리 색상을 늘린다.

 

UE5 머터리얼

- TextureCoordinate 노드: UV 스케일/오프셋 조정

- Texture Sample -> UV 핀에 연결

- Tiling 방식은 Texture Asset의 X/Y Tiling 설정

 

UV 채널 (UE5에서 자주 생기는 문제)

 

채널 0 (UV0) : 기본 텍스처 UV

- Albedo, Normal, Roughness 등이 있다

- 타일링이 가능하고 겹쳐도 된다

 

채널 1 (UV1) : 라이트맵 UV

- Static Lighting 베이킹용으로 반드시 겹치면 안된다.

- 0 ~ 1 범위 안에 전부 들어와야 한다.

 

채널 2+ :  특수 용도

- 텍스처 레이어링

- 데칼 UV

- 버텍스 색상 대체

 

UE5에서 Lightmap UV 생성

- Static Mesh Editor -> Build Settings -> Generate Lightmap UVs : ON -> Min Lightmap Resolution 설정 -> 자동으로 UV1 생성.

 

문제 상황

- "Overlapping UVs" 경고 -> UV1 채널에 겹친 아일랜드가 있다. -> Static Lighting 품질 저하 -> 자동 생성 또는 수동 언래핑을 통해 해결한다.

 

Blender -> UE5 UV 임포트 워크플로

 

Blender에서 UV 설정

 

UV Editor에서 언래핑

- UV Map 0: "UVMap" (텍스처용)

- UV Map 1: "LightmapUV" (베이킹용)

 

FBX 익스포트 설정

- Apply Modifiers : ON

- UV Maps 내보내기 선택

 

UE5 임포트 설정

- Generate Lightmap UVs : 이미 Blender에서 만든 경우 OFF, 없으면 ON (자동 생성)

 

일반적으로 생기는 문제들

- 텍스처가 뒤집힌다. 

-> OpenGL(Blender) vs DX(UE5) V축 차이

-> Blender에서 V 반전 후 익스포트

 

- UV 스케일이 달라진다.

-> Blender 단위와 UE5 단위 차이

-> Scale 적용(Ctrl + A) 후 익스포트

 

- 라이트맵 이음새에 빛 새는 현상

-> UV1 아일랜드 간격 부족

-> Light Map Resolution 높이기

 

연결되는 단어들

- 텍셀 밀도 (Texel Density) : 메시 표면 단위 면적당 텍스처 픽셀 수. 균일해야 해상도가 일관된게 보인다.

- UV 아일랜드 (UV Island) : UV 공간에서 연결된 UV 조각. 이음새로 분리된 각 조각이 하나의 아일랜드다.

- 이음새 (Seam) : 3D 메시를 2D로 펼칠 때 잘리는 경계선. 텍스처 불연속이 생길 수 있어서 안보이는 곳에 배치한다.

- UDIM : UV 공간을 여러 타일로 확장하는 방식으로 고 해상도 캐릭터 텍스처에서 사용한다. UE5에서 지원한다.