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基于UE5和ROS2的激光雷达+深度RGBD相机小车的仿真指南(六)：Blender烘培和UE5导入

article 2024/11/18 20:25:59

前言

本系列教程旨在使用UE5配置一个具备激光雷达+深度摄像机的仿真小车，并使用通过跨平台的方式进行ROS2和UE5仿真的通讯，达到小车自主导航的目的。
本教程默认有ROS2导航及其gazebo仿真相关方面基础，Nav2相关的学习教程可以参考本人的其他博客Nav2代价地图实现和原理–Nav2源码解读之CostMap2D(上)-CSDN博客
往期教程：
- 第一期：基于UE5和ROS2的激光雷达+深度RGBD相机小车的仿真指南(一)—UnrealCV获取深度+分割图像-CSDN博客
- 第二期：基于UE5和ROS2的激光雷达+深度RGBD相机小车的仿真指南(二)—ROS2与UE5进行图像数据传输-CSDN博客
- 第三期：基于UE5和ROS2的激光雷达+深度RGBD相机小车的仿真指南(三)—创建自定义激光雷达Componet组件-CSDN博客
- 第四期：关于雷达数据的处理（文章源文件我暂时丢了，有空补更一下）
- 第五期：基于UE5和ROS2的激光雷达+深度RGBD相机小车的仿真指南(五)：Blender锥桶建模-CSDN博客
UE5系列教程:
- 第一期:UE5-C++入门教程(一)：使用代码创建一个指定目标的移动小球-CSDN博客
- 第二期:UE5-C++入门教程(二)—编写Editor类别的自定义模型实现小球规划路线的可视化-CSDN博客
- 备注：最近博主在unity开发独立游戏，UE5系列的相关长期教程先暂时不更新了~
  请大家多多谅解~
本教程环境支持：
- UE5.4.4(本节被从5.4.3–>5.4.4)
- ubuntu 22.04 ros2 humble
上期我们使用Blender完成了基本的建模，本期我们将介绍Blender的烘培技术和实现，然后将我们的模型转成fbx导入UE5中，最后达到如下效果

0 零帧起手–UE5.4.4更新

好久没开UE5今天打开居然UE5.4.3更新补丁了…我们更新一下，更新后就是5.4.4了

1 基础概念

1-1 FBX

请添加图片描述

FBX（Filmbox）是一种用于存储三维模型、动画、材质、贴图等信息的文件格式。
在Blender中，FBX文件可以用于以下几种情况：
1. 导入和导出模型：你可以使用FBX格式将其他三维软件创建的模型导入到Blender中，也可以将Blender中的模型导出为FBX文件以便在其他软件中使用。
2. 跨软件工作流：FBX格式被许多三维软件支持，这使得在不同的软件之间交换模型变得更加容易。例如，你可能需要将Blender中的模型导入到3ds Max或Maya中进行进一步的处理。
3. 动画数据传输：除了几何数据外，FBX文件还可以包含动画数据，这使得在软件之间转移动画变得非常方便。
4. 游戏开发：许多游戏引擎支持FBX格式，因此Blender用户可以轻松地将自己的作品导入到游戏引擎中进行游戏开发。
5. 协同工作：在团队工作中，FBX格式可以作为一个标准化的交换格式，确保团队成员在不同软件中工作时的数据一致性。

1-2 烘培

请添加图片描述

不对，放错图了
烘焙（Baking）是一个重要的功能，用于将复杂的3D模型、动画或者光照信息转换成2D图像或者贴图，以便于实时渲染或用于其他3D软件。
烘焙的基本概念：烘焙的主要目的是减少渲染时的计算量，提高渲染速度。例如，在游戏开发中，为了实现流畅的实时渲染，通常需要对场景中的光照、阴影、法线等数据进行烘焙，生成相应的贴图。这样，在游戏运行时，只需应用这些预烘焙的贴图，就能快速渲染出复杂的场景效果，而不必实时计算。
可能有朋友会问了，如果不考虑算力问题，这里为什么要使用到烘培呢，我们来回顾一下上一节我们自定义的材质
可以看到上述节点图中我们自定义的材料图过于复杂，在进行格式转换的时候容易出现模型无法正常或者良好转换的情况，如下图我的尝试，按照正确步骤对上述模型进行fbx文件直接export导出后再次进行import到blender中的时候，出现了如下无法正常解析texture的情况
题外话：经过搜寻和问题查找最终我暂时把问题归咎于自定义材质的复杂性，解决方式可以是尝试对材质进行简化，或者考虑烘培。在不想优化材质的懒惰下我最后还是选择了烘培（我在已经确保fbx导出时候已经选择了正确的导出形式和选择）

2 快速开烤

2-1 三个特性

在明白了为什么要进行烘培之后，那我们来快速上手，我们要做的很简单，分别进行3次烘培，分别对color(颜色),roughness(粗糙度)和normal(发现)三个特性进行烘培，得到三张PNG图像。

颜色（Color）烘焙：颜色烘焙是将模型的材质颜色信息烘焙到一张2D图像上。这样，在实时渲染时，就不需要再次计算材质的颜色，可以直接使用这张图像来显示模型的颜色。这对于保持材质的细节和颜色一致性非常重要。
粗糙度（Roughness）烘焙:粗糙度烘焙用于将材质的粗糙度信息烘焙到一张2D图像上。粗糙度决定了材质表面反射光线的散射程度，从而影响材质的外观。例如，一个粗糙的表面会散射更多的光线，而一个光滑的表面则会产生更集中的反射。在实时渲染中，使用烘焙的粗糙度贴图可以快速实现这些效果，而不需要实时计算。
法线（Normal）烘焙:法线烘焙是将高多边形模型的法线信息烘焙到低多边形模型上。法线贴图可以模拟出高多边形模型的细节，而不需要使用高多边形的模型进行渲染。这对于减少渲染负担、提高渲染速度非常有帮助。在实时渲染中，法线贴图可以用来模拟凹凸不平的表面，使低多边形模型看起来更加复杂和真实。

这三项也分别对应上一节我们绘制基本材料时候连接的三个特性

2-2 创建Image Texture✖3

顾名思义，找到我们需要的body材料（需要烘焙的部分）
shift+A添加三个特性的Image Texture，注意粗糙度和法线的颜色空间要选择Non-Color.接下来我们烘培的结果将会存储在这三个ImageTexture中

2-3 开始烘培

右侧Render属性栏，选择配置我们烤箱的引擎Cycles，同时我们选择GPU可以为烘培进行加速
在Blender中，Cycles是一个强大的渲染引擎，它使用光线追踪技术来创建逼真的图像。Cycles是一个基于物理的渲染器（Physically Based Renderer，PBR），这意味着它模拟了光线在现实世界中的行为，包括光的反射、折射、散射和吸收。
接着我们配置第一个Color的烘培参数，你要确保一下选项：
1. 物体被全选
2. 材料是选对的
3. Bucket_Color(Image Texture)被选中
4. Bake Type 是Diffuse(当你选择"Diffuse"（漫反射）作为烘焙类型时，你是在指示渲染引擎只计算并保存对象表面的漫反射颜色，而不包括高光、反射或折射等效果。)
5. 取消Contributions的Direct和Indirect
然后点击Bake开始烤箱
下方有个进度条，进度条走完就是完成了
烘培结束后我们可以在UV展开视图中找到刚刚烘培得到的图片
选中后我们点击Image进行PNG另存为
我们就有如下画面