Kết xuất 3D là gì? – Hướng dẫn về trực quan hóa 3D Visualization

Kết xuất 3D là tất cả những thứ xung quanh chúng ta. Từ những bộ phim hành động khổng lồ đến quảng cáo xe hơi đến bản xem trước của các tòa nhà sắp sửa khởi công hoặc thiết kế sản phẩm, hình ảnh 3D đã trở nên phổ biến và thực tế đến mức bạn có thể thậm chí không biết nó có ở đó.

Kết xuất 3D là gì?

Nói một cách đơn giản, kết xuất 3D là quá trình sử dụng máy tính để tạo ra hình ảnh 2D từ một cảnh ba chiều kỹ thuật số. Để tạo ra một hình ảnh, các phương pháp cụ thể cũng như phần mềm và phần cứng đặc biệt được sử dụng. Do đó, chúng ta cần hiểu rằng kết xuất 3D là một quá trình — quá trình xây dựng hình ảnh.

kết xuất 3D
© Nikola Arsov

Các loại kết xuất 3D

Chúng ta có thể tạo các loại hình ảnh kết xuất khác nhau; chúng có thể thực tế hoặc không thực tế. Hình ảnh thực tế có thể là một nội thất kiến ​​trúc giống như một bức ảnh, một hình ảnh thiết kế sản phẩm chẳng hạn như một món đồ nội thất hoặc một hình vẽ của một chiếc xe hơi. Mặt khác, chúng ta có thể tạo ra một hình ảnh phi thực tế như sơ đồ kiểu phác thảo hoặc hình ảnh kiểu hoạt hình với giao diện 2D truyền thống. Về mặt kỹ thuật, chúng ta có thể hình dung bất cứ thứ gì chúng ta có thể tưởng tượng.

Kết xuất 3D được sử dụng như thế nào?

Kết xuất 3D là một kỹ thuật thiết yếu cho nhiều ngành công nghiệp bao gồm kiến ​​trúc, thiết kế sản phẩm, quảng cáo, trò chơi điện tử và hiệu ứng hình ảnh cho phim, truyền hình và hoạt hình. Trong thiết kế và kiến ​​trúc, kết xuất cho phép những người sáng tạo truyền đạt ý tưởng của họ một cách rõ ràng và minh bạch.

Kết xuất cho phép họ đánh giá các đề xuất của mình, thử nghiệm với vật liệu, thực hiện các nghiên cứu và bối cảnh hóa thiết kế của họ trong thế giới thực trước khi chúng được chế tạo hoặc sản xuất. Đối với các ngành công nghiệp giải trí và truyền thông, kết xuất 3D là nền tảng để tạo ra các chuỗi và hoạt ảnh kể chuyện, cho dù chúng ta đang xem một bộ phim hoạt hình, một bộ phim truyền hình cổ trang hay một chuỗi hành động với các vụ nổ, con tàu từ tương lai, địa phương kỳ lạ, hoặc các sinh vật ngoài trái đất.

Picture3

Hình ảnh kết xuất 3D được tạo ra như thế nào?

Hai phần mềm, với các đặc điểm khác nhau, được sử dụng để máy tính tạo ra hình ảnh và hoạt ảnh: render engines và game engines. Các công cụ kết xuất sử dụng một kỹ thuật gọi là dò tia (ray tracing), trong khi các công cụ trò chơi sử dụng một kỹ thuật gọi là rasterization — và một số công cụ kết hợp cả hai kỹ thuật, nhưng chúng ta sẽ nói về điều đó ở phần sau. Đầu tiên, hãy nói về quá trình Ray Tracing. V-Ray sử dụng kỹ thuật này.

Ray Tracing là gì?

Tính năng Ray Tracing tạo ra hình ảnh bằng cách dò tia sáng từ máy ảnh qua một mặt phẳng ảo gồm các pixel và mô phỏng các tác động của sự chạm trán của nó với các vật thể. Để tạo ra các hiệu ứng, các tia khác nhau phải được dò. Ví dụ, để có được bóng đổ hay phản xạ thì một số tia nhất định phải được dò, v.v.

Picture4 1

Kỹ thuật này được sử dụng để tạo ra các hình ảnh chân thực. Nếu chúng ta phải tính toán một số lượng lớn các ánh sáng và vật thể trong cảnh của chúng ta, nó có thể làm tăng đáng kể thời gian cần để kết xuất hình ảnh. Các nghệ sĩ 3D phải xem xét ý nghĩa của mọi thứ trong một cảnh, bao gồm phản xạ, khúc xạ và độ mờ, cũng như các yếu tố phức tạp hơn như sự dịch chuyển, tán xạ dưới bề mặt và sự thay đổi.

Rasterization là gì?

Có một phương pháp rất phổ biến khác cho phép chúng ta thu được hình ảnh cực kỳ nhanh chóng, nhưng không có tính hiện thực mà dò tia mang lại. Rasterization rất phổ biến trong các game engines và lợi thế quan trọng nhất của nó là nó mang lại trải nghiệm thời gian thực, nơi người xem có thể di chuyển xung quanh và tương tác với cảnh 3D. Trong quá trình rasterization, các đối tượng trên màn hình được tạo ra từ một lưới các tam giác ảo, chúng tạo ra các mô hình 3D của các đối tượng.

Trong lưới ảo này, các góc của mỗi tam giác, được gọi là các đỉnh, giao với các đỉnh của các tam giác khác có hình dạng và kích thước khác nhau. Mỗi đỉnh cung cấp thông tin cụ thể và bằng cách thu thập tất cả dữ liệu này, hình dạng của đối tượng được tạo ra. Sau đó, máy tính chuyển đổi các hình tam giác của mô hình 3D thành các pixel trên màn hình 2D và chúng ta sẽ thấy hình ảnh cuối cùng.

Picture5

Như tôi đã đề cập, kỹ thuật này rất phổ biến trong các video game engines. Nó có thể trở nên chuyên sâu về mặt tính toán vì có thể có hàng triệu đa giác cho tất cả các đối tượng trong một cảnh — và nhiều triệu pixel trên một màn hình.

V-Ray và ứng dụng

V-Ray là một công cụ kết xuất 3D theo dõi tia cao cấp, cung cấp chất lượng cao nhất, công suất, tốc độ và khả năng điều khiển sáng tạo. V-Ray được xây dựng để xử lý các dự án lớn nhất và những cảnh khó nhất. Nó được tích hợp chặt chẽ vào các nền tảng 3D phổ biến nhất trên thị trường và cung cấp cho người dùng một quy trình làm việc đơn giản và sáng tạo.

Trong nhiều năm, V-Ray đã cho phép các studio tạo ra hình ảnh và hoạt ảnh chân thực chuyên nghiệp, nó có một cộng đồng lớn người dùng và nó được công nhận vì tính linh hoạt tuyệt vời của nó. Nó cũng đã nhận được Giải thưởng Khoa học Công nghệ của Học viện vào năm 2017 vì đã tạo ra những hình ảnh chân thực cho màn hình lớn.

Picture2

V-Ray, tất cả trong một

V-Ray cho Kiến trúc, Kỹ thuật và Xây dựng (SketchUp, Rhino và Revit) kết hợp theo dõi tia và thời gian thực. V-Ray Vision là một công cụ mới dựa trên động cơ raster cho phép người dùng di chuyển xung quanh mô hình của họ, áp dụng vật liệu, thiết lập đèn và camera — tất cả đều ở chế độ xem trực tiếp cảnh của họ theo thời gian thực. Và khi chúng sẵn sàng để kết xuất chất lượng ảnh, thật dễ dàng sử dụng V-Ray để tạo chúng.