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【Blender】客製化建立Attributes

帽捲
Maochinn
Published in
23 min readJul 16, 2024

這篇介紹如何透過Blender將Mesh中每個vertex上增加特定attribute，舉例來說，要在每個vertex上增加UV、normal以及color乃至於其他客制化的attribute，更進一步來說，就是vertex shader中的attribute。

Vertex Shader

OpenGL Rendering Pipeline The Vertex Shader is the programmable Shader stage in the rendering pipeline that handles the…

www.khronos.org

建立UV Map

這當然可以自己寫一個小程式去做，但是這邊就沿用【Blender】客製化生成簡單Mesh的思路去做，將生成出來的Grid進一步增加其他的attribute，一種最簡單的方式就是增加客製化的UV，只是在UV裡面塞自己需要使用的值。

首先，Blender建立Grid的時候可以選擇Generate UVs，如果在建立時有打勾的就會再產生Mesh的時候也會順便產生UV Map，每個vertex的UV會存在其中，我們可以在console輸入

C.active_object.data.uv_layers['UVMap'].data

就可以拿到預設的UV Map，也可以透過len得知裡面有640個元素，換言之，這個Grid總共有640個uv。

可以進一步觀察一下，前四個對應左下角的正方形，同時因為這個Grid有20*8個四邊形，因此總共20*8*4=640個UV。

事實上，不需要每次都要透過console檢視資訊，可以打開Data API，可以看到所有物件詳細的變數內容

例如，可以在Meshes/Gird/UV Loop Layers 中找到名為UVMap的變數，他就是對應前述的變數，在展開可以發現他的Name以及其他性質，也可以看到UV中有640個items。

如果展開來看前四個，基本上與前面透過console檢視的結果一致

這邊要做個解釋，雖然看起來Grid的vertex看起來是21*9=189個，因此直覺uv的數量也會是21*9，但實際上，UV是與四邊形的數量有關，舉例來說，這個Grid一共有20*8個四邊形，其中每個四邊形又由4個vertices組成，因此，一共有20*8*4=640個vertices，此時，究竟是189還是640呢？

其實，兩者都對，但是要注意一個關鍵是，同一個vertex會被多個面(四邊形)所有共用，但在每個面在用這個vertex時可能會有不同的attribute，舉例來說，一個立方體的8個vertices的法向量並不固定，如果單純考慮每個vertex的法向量可能會如同紅筆所示，但是如果是以朝左面的角度來考慮，每個vertex的法向量應該如藍筆所示。

換言之，每個vertex的法向量並不固定，根據每個面的不同可能會有不同的法向量，換個說法，不只是vertex有法向量，每個face或者說是polygon也都會有法向量，因此，比較General的做法應該是要存6面*4點=24個法向量，延伸到其他attribute也是同理，例如UV，尤其是UV在邏輯上是用來在face上貼圖，因此同一個vertex有不同的UV也相當合理。

或者，如果想要自己建立一個也可以透過旁邊的+號來添加一個UV Map，這邊姑且名稱改做Map，其餘的操作都如同上述。

修改UV Map

既然知道了UV存在哪裡，那接下來就直接改就行，只是現在我們要確定的是，UV Map中存的所有值的順序是什麼，也就是每個UV對應哪個vertex，否則我們不知道要以什麼順序去給值，或者說，我們並不知道每一個UV對應的是哪個Vertex，接著，我們可以來看另一個一樣有640個items的Loops。

事實上，這個Loops中的每個item會一一對應UV Map中的每個item，如果展開Loops中的前4個items，每個items中會儲存vertex的index，分別是0、1、22、21，而這4個vertex實際上可以透過console存取

bpy.data.objects['Grid'].data.vertices[0]
bpy.data.objects['Grid'].data.vertices[1]
bpy.data.objects['Grid'].data.vertices[22]
bpy.data.objects['Grid'].data.vertices[21]

或者你也可以在Data API中展開Vertices來檢查看看，這邊我就不展示了，然後複製下面的腳本並執行就可以依據修改每個UV，這邊基本上沿用【Blender】客製化生成簡單Mesh的腳本，把每個vertex的position normalize到0~1，以此當作UV。

import bpy

list = []
list.append((0.0000,   0.0000))
list.append((45.0000,  0.0000))
list.append((90.0000,  0.0000))
list.append((135.0000, 0.0000))
list.append((180.0000, 0.0000))
list.append((225.0000, 0.0000))
list.append((270.0000, 0.0000))
list.append((315.0000, 0.0000))
list.append((360.0000, 0.0000))
list.append((405.0000, 0.0000))
list.append((450.0000, 0.0000))
list.append((495.0000, 0.0000))
list.append((540.0000, 0.0000))
list.append((585.0000, 0.0000))
list.append((630.0000, 0.0000))
list.append((675.0000, 0.0000))
list.append((720.0000, 0.0000))
list.append((765.0000, 0.0000))
list.append((810.0000, 0.0000))
list.append((855.0000, 0.0000))
list.append((900.0000, 0.0000))
list.append((0.0000,   50.0000))
list.append((45.0000,  50.0000))
list.append((90.0000,  50.0000))
list.append((135.0000, 50.0000))
list.append((180.0000, 50.0000))
list.append((225.0000, 50.0000))
list.append((270.0000, 50.0000))
list.append((315.0000, 50.0000))
list.append((360.0000, 50.0000))
list.append((405.0000, 50.0000))
list.append((450.0000, 50.0000))
list.append((495.0000, 50.0000))
list.append((540.0000, 50.0000))
list.append((585.0000, 50.0000))
list.append((630.0000, 50.0000))
list.append((675.0000, 50.0000))
list.append((720.0000, 50.0000))
list.append((765.0000, 50.0000))
list.append((810.0000, 50.0000))
list.append((855.0000, 50.0000))
list.append((900.0000, 50.0000))
list.append((0.0000,   100.0000))
list.append((45.0000,  100.0000))
list.append((90.0000,  100.0000))
list.append((135.0000, 100.0000))
list.append((180.0000, 100.0000))
list.append((225.0000, 100.0000))
list.append((270.0000, 100.0000))
list.append((315.0000, 100.0000))
list.append((360.0000, 100.0000))
list.append((405.0000, 100.0000))
list.append((450.0000, 100.0000))
list.append((495.0000, 100.0000))
list.append((540.0000, 100.0000))
list.append((585.0000, 100.0000))
list.append((630.0000, 100.0000))
list.append((675.0000, 100.0000))
list.append((720.0000, 100.0000))
list.append((765.0000, 100.0000))
list.append((810.0000, 100.0000))
list.append((855.0000, 100.0000))
list.append((900.0000, 100.0000))
list.append((0.0000,   150.0000))
list.append((45.0000,  150.0000))
list.append((90.0000,  150.0000))
list.append((135.0000, 150.0000))
list.append((180.0000, 150.0000))
list.append((225.0000, 150.0000))
list.append((270.0000, 150.0000))
list.append((315.0000, 150.0000))
list.append((360.0000, 150.0000))
list.append((405.0000, 150.0000))
list.append((450.0000, 150.0000))
list.append((495.0000, 150.0000))
list.append((540.0000, 150.0000))
list.append((585.0000, 150.0000))
list.append((630.0000, 150.0000))
list.append((675.0000, 150.0000))
list.append((720.0000, 150.0000))
list.append((765.0000, 150.0000))
list.append((810.0000, 150.0000))
list.append((855.0000, 150.0000))
list.append((900.0000, 150.0000))
list.append((0.0000,   200.0000))
list.append((45.0000,  200.0000))
list.append((90.0000,  200.0000))
list.append((135.0000, 200.0000))
list.append((180.0000, 200.0000))
list.append((225.0000, 200.0000))
list.append((270.0000, 200.0000))
list.append((315.0000, 200.0000))
list.append((360.0000, 200.0000))
list.append((405.0000, 200.0000))
list.append((450.0000, 200.0000))
list.append((495.0000, 200.0000))
list.append((540.0000, 200.0000))
list.append((585.0000, 200.0000))
list.append((630.0000, 200.0000))
list.append((675.0000, 200.0000))
list.append((720.0000, 200.0000))
list.append((765.0000, 200.0000))
list.append((810.0000, 200.0000))
list.append((855.0000, 200.0000))
list.append((900.0000, 200.0000))
list.append((0.0000,   250.0000))
list.append((45.0000,  250.0000))
list.append((90.0000,  250.0000))
list.append((135.0000, 250.0000))
list.append((180.0000, 250.0000))
list.append((225.0000, 250.0000))
list.append((270.0000, 250.0000))
list.append((315.0000, 250.0000))
list.append((360.0000, 250.0000))
list.append((405.0000, 250.0000))
list.append((450.0000, 250.0000))
list.append((495.0000, 250.0000))
list.append((540.0000, 250.0000))
list.append((585.0000, 250.0000))
list.append((630.0000, 250.0000))
list.append((675.0000, 250.0000))
list.append((720.0000, 250.0000))
list.append((765.0000, 250.0000))
list.append((810.0000, 250.0000))
list.append((855.0000, 250.0000))
list.append((900.0000, 250.0000))
list.append((0.0000,   300.0000))
list.append((45.0000,  300.0000))
list.append((90.0000,  300.0000))
list.append((135.0000, 300.0000))
list.append((180.0000, 300.0000))
list.append((225.0000, 300.0000))
list.append((270.0000, 300.0000))
list.append((315.0000, 300.0000))
list.append((360.0000, 300.0000))
list.append((405.0000, 300.0000))
list.append((450.0000, 300.0000))
list.append((495.0000, 300.0000))
list.append((540.0000, 300.0000))
list.append((585.0000, 300.0000))
list.append((630.0000, 300.0000))
list.append((675.0000, 300.0000))
list.append((720.0000, 300.0000))
list.append((765.0000, 300.0000))
list.append((810.0000, 300.0000))
list.append((855.0000, 300.0000))
list.append((900.0000, 300.0000))
list.append((0.0000,   350.0000))
list.append((45.0000,  350.0000))
list.append((90.0000,  350.0000))
list.append((135.0000, 350.0000))
list.append((180.0000, 350.0000))
list.append((225.0000, 350.0000))
list.append((270.0000, 350.0000))
list.append((315.0000, 350.0000))
list.append((360.0000, 350.0000))
list.append((405.0000, 350.0000))
list.append((450.0000, 350.0000))
list.append((495.0000, 350.0000))
list.append((540.0000, 350.0000))
list.append((585.0000, 350.0000))
list.append((630.0000, 350.0000))
list.append((675.0000, 350.0000))
list.append((720.0000, 350.0000))
list.append((765.0000, 350.0000))
list.append((810.0000, 350.0000))
list.append((855.0000, 350.0000))
list.append((900.0000, 350.0000))
list.append((0.0000,   400.0000))
list.append((45.0000,  400.0000))
list.append((90.0000,  400.0000))
list.append((135.0000, 400.0000))
list.append((180.0000, 400.0000))
list.append((225.0000, 400.0000))
list.append((270.0000, 400.0000))
list.append((315.0000, 400.0000))
list.append((360.0000, 400.0000))
list.append((405.0000, 400.0000))
list.append((450.0000, 400.0000))
list.append((495.0000, 400.0000))
list.append((540.0000, 400.0000))
list.append((585.0000, 400.0000))
list.append((630.0000, 400.0000))
list.append((675.0000, 400.0000))
list.append((720.0000, 400.0000))
list.append((765.0000, 400.0000))
list.append((810.0000, 400.0000))
list.append((855.0000, 400.0000))
list.append((900.0000, 400.0000))

# Store to UV Map
##################################
# https://s-nako.work/2021/02/how-to-get-mapping-of-uv-and-vertex/
mesh = bpy.data.objects['Grid']
mesh_loops = mesh.data.loops
vertices = mesh.data.vertices

for i, mesh_loop in enumerate(mesh_loops):
    mesh_uv_loop = mesh.data.uv_layers['Map'].data[i]
    mesh_uv_loop.uv[0] = list[mesh_loop.vertex_index][0] / 900.0
    mesh_uv_loop.uv[1] = list[mesh_loop.vertex_index][1] / 400.0

注意到這邊Mesh跟UV Map的名稱要是Grid跟Map，其中，mesh_loops中會有640個items，然後一一對應填到mesh_uv_loop中，mesh_loop.vertex_index則是每個item的vertex編號，因為list中也是按照相同順序去儲存的，因此就可以利用mesh_loop.vertex_index拿到該UV對應的vertex position，其中，list中的position是(0~900, 0~400)，然後將其(900, 400)再填到UV Map。

接著我們可以打開UV Editing的Layout，在中見畫面中選取所有的Vertices，可以看到目前有兩個UV Map，並且記得選擇到Map，就可以在左邊看到對應的UV座標。

也可以只選取部分的vertex，也可以看到對應的UV

事實上，這個Map與預設的UV Map並無二致，但如果我們稍加修改

    mesh_uv_loop.uv[0] = list[mesh_loop.vertex_index][0] / 900.0
    mesh_uv_loop.uv[1] = list[mesh_loop.vertex_index][1] / 400.0

把400改成900，然後去執行

    mesh_uv_loop.uv[0] = list[mesh_loop.vertex_index][0] / 900.0
    mesh_uv_loop.uv[1] = list[mesh_loop.vertex_index][1] / 900.0

回到UV Editing可以看到不同的結果

以此類推，這個只是針對UV去做的典型操作，但是既然你已經知道每個UV點對應哪個vertex，也知道如何修改，那此時就可以寫各種不同的attribute到UV，舉例來說，給定某種UV就可以變成各種奇怪的形狀

事實上，UV Maps下面就有Attributes的選項，展開就可以發現這個Map的attribute是定義在Face Corner上的，也就是以每個面的角落AKA四方形的vertex，這也與前面的觀察一致。

補充一個小點，在Data API中還有一個名為Polygon的array，他總共有160個items，其實就是對應20*8個四方型，如果展開第一個Polygon來看，第0個polygon由第0、1、22、21個vertex所組成，而最後一個polygon則由第166、167、188、187個vertex所組成，事實上，這邊是規定了每一個polygon由幾號vertex組成，因為Loops他只是一大串陣列，並不知道哪幾個item是屬於同一個面。

第0個polygon與第159個polygon

因此，每個Polygon中有Loop Start(S)與Loop Total(T)這兩個變數，他們用來記錄這個polygon由Loops中第S個item到第S+T個item所組成舉例來說，Loop Start = 0、Loop Total = 4表示該Polygon由Loops[0]、Loops[1]、Loops[2]、Loops[3]所組成，最後一個polygon則是由Loops[636]、Loops[637]、Loops[638]、Loops[639]組成的，同時，Loops中的每個item也都知道各自對應的vertex，以此就可以確實組成一個polygon。

總結來說，以我們這個20*8格的Grid來說，總共有21*9個vertices，20*8個polygon，其中每個polygon都是四邊形，也就是每個Polygon由4個點構成，因此Loops中共有20*8*4個items。

How To Get Mapping of UV and Vertex | Nakoblog

GOAL To get correspondence of UV coordinates and vertex id in the object in Blender scene by Blender Python. The…

s-nako.work

Mesh(ID) - Blender Python API

Edit description

docs.blender.org

延伸閱讀

【Blender】客製化建立Mesh

【Blender】客製化建立Shape Keys

【Blender】 Interface介紹

【Blender】Shading

【Blender】Geometry Node 像素風

【電腦圖學】00-OpenGL

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