CN108537891A - 三维材质和贴图数据自动转换到ue4的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维材质/贴图数据自动转换到UE4的方法，包括以下步骤：将三维软件中所有的三维材质/贴图数据序列化，并输出到文本类型文件中；启动UE4引擎；将所述输出的三维材质/贴图数据导入到UE4的工程文件中；在UE4引擎中，根据在三维软件中不同的数据类型，按照制作效果原理重新编制材质球，并连接贴图。本发明提高了三维材质/贴图数据到UE4中制作材质和贴图的效率，从而缩短制作周期，降低成本；大幅提高了制作VR内容的效率，缩短制作周期，直接降低成本，实现了材质、贴图由三维软件到UE4的流程标准化、简单化、自动化、智能化、批量化。

Description

三维材质和贴图数据自动转换到UE4的方法

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体涉及一种三维材质和贴图数据自动转换到UE4的方法。

背景技术

目前制作VR(虚拟现实)场景，通常有三种方式(1、使用Unreal Engine4游戏引擎；2、使用Unity 3D游戏引擎；3、使用自身研发的引擎)，而Unreal Engine4(简称UE4，第4代虚幻引擎)是目前全球公认最优秀的引擎之一，能够高质量地实现实时交互，其画面效果能够达到接近逼真效果图90％以上。

由于Unreal Engine4自身有完善的材质表现系统，而这个材质表现系统并不兼容其他的三维软件所产生的三维数据，如本专利提到的三维材质。这种不兼容的状态，导致其他三维软件的三维材质导入到Unreal Engine4后无法识别，需要人工手动地重新在UnrealEngine4中编辑材质球和连接贴图，如图1所示，具体流程为：

1.在三维软件(包括：三维软件3dsMax\MAYA\SketchUp\Rhino\C4D\Blender\Softimage\BIM)里面导出三维数据，以fbx格式储存。(fbx格式包含三维模型信息、三维材质信息和三维动画信息)。

2.把fbx文件导入到Unreal Engine4里面。

3.在Unreal Engine4中重新手动编辑材质球和连接贴图。

该制作流程的主要缺陷在于：

1.在原有三维软件做好的三维材质/贴图数据无法被利用。

2.需要手工把材质球重新编辑、重新连接贴图。

3.需要表现的材质数量众多，有金属、玻璃、布料、木材、石材、皮革、塑料等，如果有1000个材质，则需要进行1000次如上的重复操作，人手重新编辑材质的过程繁杂、制作周期长、效率低、成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维材质和贴图数据自动转换到UE4的方法，用以提高在三维材质和贴图到Unreal Engine4中制作材质和贴图的效率，从而缩短制作周期，降低成本。

为实现上述目的，本发明方法包括如下步骤：

将三维软件中所有的三维材质和贴图数据序列化，并输出到文本类型文件中；

启动Unreal Engine4引擎；

将所述输出的三维材质和/或贴图数据导入到Unreal Engine4的工程文件中；

在Unreal Engine4引擎中，根据在三维软件中不同的数据类型，按照制作效果原理重新编制材质球，并连接贴图。

所述在将三维软件中所有的三维材质和贴图数据序列化，并输出到文本类型文件中之前，执行以下步骤：

整理三维软件中场景里的材质球，确保导出的材质球有效；

整理贴图；

对贴图进行预处理。

所述整理三维软件中场景里的材质球包括：检查丢失贴图材质球、检查丢失材质球模型、删除在Unreal Engine4中无法找到对应方案的材质球中的任一项或若干项。

所述整理贴图包括重新连接贴图路径、清除丢失贴图和路径中的任一项或若干项。

所述对贴图进行预处理，包括：

裁切贴图尺寸为最接近原始贴图尺寸的2的正整数幂，如原始贴图尺寸为510*1000像素，则裁切或拉伸为512*1024像素；

若含有颜色贴图在材质normal的属性上，则将颜色贴图转换为法线贴图；

将所有贴图转换为UE4引擎支持的格式。

所述裁切贴图尺寸为2的正整数幂，包括以下步骤：

判断贴图的长是否符合2的正整数幂，宽是否符合2的正整数幂；

如果长或宽不符合，计算最接近长或宽的2的正整数幂作为长或宽，进而得到新的长宽值。

所述将颜色贴图转换为法线贴图，具体为：

根据颜色贴图得到每个像素点的灰度信息；

对所有像素点，取该像素点的左右两个相邻像素点，并将所述两个相邻像素点的灰度值相减，记为V1；

对所有像素点，取该像素点的上下两个相邻像素点，并将所述两个相邻像素点的灰度值相减，记为V2；

计算出矢量(V1,V2,1.0)的单位向量，就是该像素点的法线向量；

通过上述计算得到所有像素点对应的法线向量，所述法线向量表现为法线贴图的RGB值。

所述将三维软件中所有的三维材质和/或贴图数据输出到文本类型文件中包括：

在三维软件中导出fbx格式或obj格式的三维数据，所述三维数据包括三维模型信息、三维材质信息和三维动画信息；

导出三维软件中所有三维材质和贴图数据为文本类型文件，所述文本类型文件为xml格式或json格式，所述材质数据包括材质球类型、材质颜色数值、材质反射数值、材质折射数值、材质凹凸数值，所述贴图数据包括贴图路径和贴图格式；

打包贴图数据到三维软件指定的路径，所述贴图包括漫反射贴图、AO贴图、法线贴图、置换贴图。

所述导出三维软件中所有材质和贴图数据为文本类型文件，具体为：

使用三维软件提供的二次开发接口，获取场景所有的材质对象；

根据材质对象获取对象的属性和对应的属性值，如果属性值的类型属于对象，那么用同样的方法继续获取属性和属性值，直到属性值的数据是基础的数据类型为止；如果属性值的类型是数组，那么遍历数组，根据数组里的值，再次获取属性值，直到属性值的数据是基础的数据类型为止；

根据上一步骤，得到材质节点的父子关系和父子节点的属性值，把这些属性值序列化到文本类型文件的数据结构里，就输出了场景中所有材质和贴图数据。

所述重新编制材质球，并连接贴图，具体为：

根据材质球在三维软件与Unreal Engine4在材质属性上的对应关系，通过反序列化还原材质球；

创建与材质球对应的材质节点，并将所述材质节点赋予所述材质球。

本发明具有如下优点：

1.提高三维材质/贴图数据到Unreal Engine4中制作材质和贴图的效率，从而缩短制作周期，降低成本。

2.大幅提高了制作VR内容的效率，缩短制作周期，直接降低成本，实现了材质、贴图由三维软件到Unreal Engine4的流程标准化、简单化、自动化、智能化、批量化。

附图说明

图1为传统方法转换三维材质/贴图的流程图；

图2为本发明的转换三维材质/贴图的流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

在本发明的一个实施例中，所述三维材质/贴图数据自动转换到UE4的方法包括以下步骤：

将三维软件中所有的三维材质/贴图数据序列化，并输出到文本类型文件中；

启动Unreal Engine4引擎；

将所述输出的三维材质/贴图数据导入到Unreal Engine4的工程文件中；

在Unreal Engine4引擎中，根据在三维软件中不同的数据类型，按照制作效果原理重新编制材质球，并连接贴图。

本实施例根据三维材质/贴图数据中具体的材质类型，连接相对应的数据和材质节点，进而表现对应的材质属性。在UE4中材质属性的表现是通过不同数据和材质节点连接来表现的。在正常情况下，一个场景可能会有上百种材质球，本实施例的方法是根据三维材质/贴图数据中具体的材质类型，通过代码实现快速自动连接相对应的数据和材质节点，最终效果接近的材质节点。

举个例子，在Unreal Engine4里通过开发插件，反序列化导出的材质的Xml信息，比如三维软件里材质球的Diffuse属性上，给予RGB值为(255,0,0)，那么这个属性值可以通过解析XML文件得到，它对应到Unreal Engine4里就是首先创建一个空材质球，再创建一个颜色节点Constant3Vector，颜色节点有一个Constant属性，属性需要一个Color类型的值，那么需要把RGB(255,0,0)，换算成UE4里的Color类型就是(RGB.R/255.0,RGB.G/255.0,RGB.B/255.0)，即Color(1.0,0.0,0.0)，把Color(1.0,0.0,0.0)赋予Constant属性就完成了基础颜色上的转换。最后把颜色节点连接到空材质球的Base Color属性上，这个材质球表现出来的效果和三维软件里的材质效果几乎一致。

实施例2

在上述实施例1的基础上，所述在将三维软件中所有的三维材质/贴图数据序列化，并输出到文本类型文件中之前，执行以下步骤：整理三维软件中场景里的材质球，确保导出的材质球有效；整理贴图；对贴图进行预处理。

其中，所述整理三维软件中场景里的材质球包括：检查丢失贴图材质球、检查丢失材质球模型、删除在Unreal Engine4中无法找到对应方案的材质球中的任一项或若干项。

所述整理贴图包括重新连接贴图路径、清除丢失贴图和路径中的任一项或若干项。

所述对贴图进行预处理，包括：裁切贴图尺寸为最接近原始贴图尺寸的2的正整数幂,如原始贴图尺寸为510*1000像素，则裁切或拉伸为512*1024像素；若含有颜色贴图在材质normal的属性上，则将颜色贴图转换为法线贴图；将所有贴图转换为UE4引擎支持的格式。

实施例3

在实施例2的基础上，所述裁切贴图尺寸为2的正整数幂，包括以下步骤：判断贴图的长是否符合2的正整数幂，宽是否符合2的正整数幂；如果长或宽不符合，计算最接近长或宽的2的正整数幂作为长或宽，进而得到新的长宽值。

由于在UE4中，如果VR场景存在的贴图尺寸不是2的N次方(2的正整数幂)(如512*512、1024*1024等)，在构建关系后，其所在的贴图区域就会出现摩尔纹，非常影响整个场景的视觉效果。所以在UE4中显示的贴图尺寸必须为2的N次方，确保构建光照后的VR场景视觉效果不会出现摩尔纹的缺陷。具体方法思路是利用C++的位运算，先判断图片的尺寸的长宽是否是符合2的正整数幂，具体方法如下，比如贴图长为A，那么利用(A&(A-1))＝＝0)运算结果是true表示A符合2的整数幂，否则表示A不符合2的整数幂。如果出现不符合的情况，那么需要计算最接近A的2的正整数幂，即通过遍历所有的2的N次幂的值减去A的值的绝对值，得到的值最小的时候，该2的N次幂那么就可以作为A的值，通过这个计算可以得到一对新的长宽值，通过图片计算就能得到符合2的正整数幂的贴图。

实施例4

在实施例2的基础上，所述将颜色贴图转换为法线贴图，具体为：根据颜色贴图得到每个像素点的灰度信息；对所有像素点，取该像素点的左右两个相邻像素点，并将所述两个相邻像素点的灰度值相减，记为V1；对所有像素点，取该像素点的上下两个相邻像素点，并将所述两个相邻像素点的灰度值相减，记为V2；计算出矢量(V1,V2,1.0)的单位向量，就是该像素点的法线向量；通过上述计算得到所有像素点对应的法线向量，所述法线向量表现为法线贴图的RGB值。

举例说明：根据颜色贴图得到每个像素点的灰度信息，取相邻像素点的灰度值相减，比如像素点A在二维纹理上的坐标为(x,y)，那么可以通过坐标为(x+1,y)的像素灰度值减去坐标为(x-1,y)的像素灰度值，记为V1；通过坐标为(x,y+1)的像素灰度值减去坐标为(x,y-1)的像素灰度值，记为V2，那么可以得到矢量(V1,V2,1.0)，可以计算出(V1,V2,1.0)的单位向量，就是像素点A的法线向量，通过以上计算可以得到所有像素点对应的法线向量，那么就可以表现为法线贴图的RGB值。

实施例5

在实施例1的基础上，所述将三维软件中所有的三维材质/贴图数据输出到文本类型文件中包括：

在三维软件中导出fbx格式或obj格式的三维数据，所述三维数据包括三维模型信息、三维材质信息和三维动画信息；

导出三维软件中所有三维材质/贴图数据为文本类型文件，所述文本类型文件为xml格式或json格式，所述材质数据包括材质球类型、材质颜色数值、材质反射数值、材质折射数值、材质凹凸数值，所述贴图数据包括贴图路径和贴图格式；

打包贴图数据到三维软件指定的路径，所述贴图包括漫反射贴图、AO贴图、法线贴图、置换贴图。

其中，所述导出三维软件中所有材质/贴图数据为文本类型文件，具体为：使用三维软件提供的二次开发接口，获取场景所有的材质对象；根据材质对象获取对象的属性和对应的属性值，如果属性值的类型属于对象，那么用同样的方法继续获取属性和属性值，直到属性值的数据是基础的数据类型为止；如果属性值的类型是数组，那么遍历数组，根据数组里的值，再次获取属性值，直到属性值的数据是基础的数据类型为止；根据上一步骤，得到材质节点的父子关系和父子节点的属性值，把这些属性值序列化到文本类型文件的数据结构里，就输出了场景中所有材质/贴图数据。

实施例6

在实施例1的基础上，所述重新编制材质球，并连接贴图，具体为：根据材质球在三维软件与Unreal Engine4在材质属性上的对应关系，通过反序列化还原材质球；创建与材质球对应的材质节点，并将所述材质节点赋予所述材质球。

在不同的三维软件里面，有不同类型的材质。但这些材质存在目的都是相同的，就是在三维软件中模拟现实环境中物料的真实质感。万变不离其宗，在所有的三维软件中，材质基本属性都会有漫反射、反射、折射和凹凸属性，利用这些三维材质的共性，本实施例通过数据，在UE4中还原不同三维软件中的材质和贴图。

举个例子，以3dsMax为例子，在3dsMax里如果安装了Vray渲染器，那么会存在VrayMtl材质，VrayMtl里有一个Diffuse map属性，在保证效果的前提下，它对应的是Unreal Engine4里材质节点上的Base Color属性，这两个属性的对应关系决定了链接到该属性上的节点也同时对应到UE4材质的Base Color属性上，如果在3dsMax里Diffuse map上没有链接其他节点，那么就使用默认的RGB颜色，对应到UE4材质里的Constant3Vector节点链接到Base Color属性，如果在3dsMax里Diffuse map上连接了一个Bitmap节点，那么对应到UE4材质里就是创建一个Texture Sample节点，节点的默认输出链接到Base Color属性上。

实施例7

在实施例6的基础上，由于在UE4材质系统里，提供了大部分公有API供调用的材质节点，但是有部分是不提供对外接口的，属于私有API，这就需要自己编写出相同效果的材质节点。如计算两个向量点积的材质节点DotProduct，无法调用公有的API创建该节点,那么可以先创建一个Custom节点，因为计算两个向量的点积，需要输入两个向量，那么这里需要在Custom上增加两个输入属性，分别命名为A、B，Custom节点的Code属性赋予HLSL字符串作为值，在这里的他HLSL代码是”return dot(A,B)；”，因为我们知道两个向量的点积是一个常数，那么设置Output Type的值为CMOT_Float1，这里使用HLSL实现的节点就可以正常被调用了。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种三维材质和贴图数据自动转换到UE4的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将三维软件中所有的三维材质和贴图数据序列化，并输出到文本类型文件中；

启动Unreal Engine4引擎；

将所述输出的三维材质和贴图数据导入到Unreal Engine4的工程文件中；

在Unreal Engine4引擎中，根据在三维软件中不同的数据类型，按照制作效果原理重新编制材质球，并连接贴图。

2.根据权利要求1所述的三维材质和贴图数据自动转换到UE4的方法，其特征在于，所述在将三维软件中所有的三维材质和贴图数据序列化，并输出到文本类型文件中之前，执行以下步骤：

整理三维软件中场景里的材质球，确保导出的材质球有效；

整理贴图；

对贴图进行预处理。

3.根据权利要求2所述的三维材质和贴图数据自动转换到UE4的方法，其特征在于，所述整理三维软件中场景里的材质球包括：检查丢失贴图材质球、检查丢失材质球模型、删除在Unreal Engine4中无法找到对应方案的材质球中的任一项或若干项。

4.根据权利要求2所述的三维材质和贴图数据自动转换到UE4的方法，其特征在于，所述整理贴图包括重新连接贴图路径、清除丢失贴图和路径中的任一项或若干项。

5.根据权利要求2所述的三维材质和贴图数据自动转换到UE4的方法，其特征在于，所述对贴图进行预处理，包括：

裁切贴图尺寸为最接近原始贴图尺寸的2的正整数幂；

若含有颜色贴图在材质normal的属性上，则将颜色贴图转换为法线贴图；

将所有贴图转换为UE4引擎支持的格式。

6.根据权利要求5所述的三维材质和贴图数据自动转换到UE4的方法，其特征在于，所述裁切贴图尺寸为2的正整数幂，包括以下步骤：

判断贴图的长是否符合2的正整数幂，宽是否符合2的正整数幂；

如果长或宽不符合，计算最接近长或宽的2的正整数幂作为长或宽，进而得到新的长宽值。

7.根据权利要求5所述的三维材质和贴图数据自动转换到UE4的方法，其特征在于，所述将颜色贴图转换为法线贴图，具体为：

根据颜色贴图得到每个像素点的灰度信息；

对所有像素点，取该像素点的左右两个相邻像素点，并将所述两个相邻像素点的灰度值相减，记为V1；

对所有像素点，取该像素点的上下两个相邻像素点，并将所述两个相邻像素点的灰度值相减，记为V2；

计算出矢量(V1,V2,1.0)的单位向量，就是该像素点的法线向量；

通过上述计算得到所有像素点对应的法线向量，所述法线向量表现为法线贴图的RGB值。

8.根据权利要求1所述的三维材质和贴图数据自动转换到UE4的方法，其特征在于，所述将三维软件中所有的三维材质/贴图数据输出到文本类型文件中包括：

在三维软件中导出fbx格式或obj格式的三维数据，所述三维数据包括三维模型信息、三维材质信息和三维动画信息；

导出三维软件中所有三维材质/贴图数据为文本类型文件，所述文本类型文件为xml格式或json格式，所述材质数据包括材质球类型、材质颜色数值、材质反射数值、材质折射数值、材质凹凸数值，所述贴图数据包括贴图路径和贴图格式；

打包贴图数据到三维软件指定的路径，所述贴图包括漫反射贴图、AO贴图、法线贴图、置换贴图。

9.根据权利要求8所述的三维材质和贴图数据自动转换到UE4的方法，其特征在于，所述导出三维软件中所有材质/贴图数据为文本类型文件，具体为：

使用三维软件提供的二次开发接口，获取场景所有的材质对象；

根据材质对象获取对象的属性和对应的属性值，如果属性值的类型属于对象，那么用同样的方法继续获取属性和属性值，直到属性值的数据是基础的数据类型为止；如果属性值的类型是数组，那么遍历数组，根据数组里的值，再次获取属性值，直到属性值的数据是基础的数据类型为止；

根据上一步骤，得到材质节点的父子关系和父子节点的属性值，把这些属性值序列化到文本类型文件的数据结构里，就输出了场景中所有材质/贴图数据。

10.根据权利要求1所述的三维材质和贴图数据自动转换到UE4的方法，其特征在于，所述重新编制材质球，并连接贴图，具体为：

根据材质球在三维软件与Unreal Engine4在材质属性上的对应关系，通过反序列化还原材质球；

创建与材质球对应的材质节点，并将所述材质节点赋予所述材质球。