Cách sử dụng V-Ray để hoàn thiện màu tóc

Chaos team giúp giải quyết các vấn đề của khách hàng trong lĩnh vực đồ họa máy tính, đồng thời cũng đặt ưu tiên vào việc cung cấp cho người dùng quy trình làm việc trực quan nhất có thể. Độ bóng vật lý của tóc luôn là một thách thức đối với các VFX artists và với chất liệu trong của V-Ray Hair, một giải pháp đi kèm với khả năng điều khiển dễ sử dụng dựa trên đặc điểm sinh lý của tóc thật đã được giới thiệu đến người dùng.

White_hair_01.png
V-Ray Hair material

Nhiều cải tiến đã và đang được thực hiện để tạo độ bóng cho tóc, chẳng hạn như khi thêm ánh sáng và độ lấp lánh trong V-Ray Next, update 1. Và giờ đây là V-Ray 5, update 2 tiếp tục cải thiện tính chân thực của việc hiển thị màu tóc trông sáng hơn. Tính năng này hiện có sẵn cho V-Ray for Maya và V-Ray for 3ds Max, và sẽ sớm được phát triển trong V-Ray for Houdini cũng như các sản phẩm còn lại của V-Ray.

Hãy cùng theo dõi một số tia (rays)

Trước hết, hãy cùng xem qua một số khái niệm chung để có thể hiểu rõ hơn vấn đề và giải pháp.

Ray tracing hoạt động bằng cách chụp những gì được gọi là tia (rays) từ máy ảnh vào cảnh (scene), thu thập thông tin về những gì tia gặp phải và sử dụng điều này để xác định giá trị màu cuối cùng cho mỗi pixel trong ảnh. Khi 1 tia chạm vào 1 bề mặt, nó có thể phản xạ, khúc xạ hoặc kết thúc tại đó.

Phản xạ và khúc xạ thường được gọi là sự phản hồi hay sự trả lại. Trên mỗi lần dội lại, các tia bóng đổ về phía các nguồn sáng để xác định xem bề mặt được chiếu sáng trực tiếp hay trong bóng một vật thể khác. Theo nghĩa đơn giản:

  • Nếu tia bóng đổ chạm vào nguồn sáng, có thể thấy rằng bề mặt được lấy mẫu không ở trong bóng tối.
  • Nếu tia bóng chạm vào một vật thể không trong suốt, nghĩa là bề mặt đó ở trong bóng tối.
  • Nếu tia bóng chạm vào một bề mặt nửa trong suốt, thì sự đóng góp của tia này vào màu pixel cần phải được làm giảm đi tương ứng.
  • Tụ quang và các hiệu ứng khác được bỏ qua vì mục đích đơn giản.

Vì sao tạo bóng cho tóc thách thức người dùng?

Tạo bóng cho tóc sử dụng các phương pháp tương tự, nhưng tạo bóng cho tóc dày với nhiều sợi sẽ đặt ra một số thách thức.

Khi một tia bắt đầu nảy trong tóc, giới hạn tối đa của tia nảy (theo mặc định là 10) sẽ nhanh chóng đạt đến do mật độ hình học cao. Điều này sẽ kết thúc tia sáng trước đó khi nó có cơ hội tiếp xúc với nguồn sáng và góp phần tạo nên màu tóc. Người dùng vẫn có thể tăng số lần trả lại, nhưng điều này có thể làm chậm quá trình hiển thị và rendering.

Mỗi lần dội lại tạo ra một tia bóng (shadow ray), nhưng nó cũng có cơ hội rất nhỏ để chạm vào ánh sáng vì cùng 1 lý do: quá nhiều sợi tóc.

Vấn đề là càng có nhiều sợ tóc thì khả năng tia sáng thoát ra khỏi tóc và tiếp cận ánh sáng càng ít, do đó có thể tính toán ánh sáng và độ bóng chính xác của tóc. Nói cách khác, tóc không sử dụng hết năng lượng ánh sáng trong cảnh (scene) và chúng ta có thể nói rằng nó “ mất năng lượng”. Kết quả cuối cùng là các khu vực có nhiều sợ tóc nhất thường có mầu sẫm hơn mong đợi.

Tóc màu trắng có gì đặc biệt?

Màu tóc đen, nâu hoặc các màu tóc sẫm khác không thể dễ dàng nhận thấy. Mặc dù vẫn còn đó, nhưng nó không rõ ràng lắm, vì tóc đã sẫm màu. Mặc khác, tóc mùa sáng có nhiều khả năng trở nên tối hơn so với mức bình thường, đặc biệt là với thiết lập Melanin từ 0.2 trở xuống.

v-ray

Bước đột phá

Cho đến bây giờ, giải pháp điển hình là tăng số lượng tóc phản lại từ giá trị mặc định 10 lên giá trị 30 hoặc thậm chí 50, điều này làm chậm quá trình render và không phải lúc nào cũng tạo ra kết quả thực sự như thực. ĐIều này có nghĩa là có một cách để làm cho nó tốt hơn, nhưng nó sẽ không phải là chính xác.

Theo thời gian, nhiều cách tiếp cận khác nhau đã được thực hiện để khắc phục thách thức này. Cho đến khi một giải pháp thực tế được tìm ra để bù đắp cho sự mất mát năng lượng, đồng thời giảm thiểu tác động hiệu suất của việc theo dõi một lượng lớn tia phản xạ.

Thay vì kết thúc tia ở lần phản xạ cuối cùng (được điều khiển bởi tham số Bounces trong trinh tạo bóng tóc V-Ray), người dùng có thể làm cho nó coi tóc là trong suốt. Điều này giúp các tia có cơ hội thoát ra khỏi tóc tốt hơn và tìm được nguồn sáng có thể góp phần tạo nên màu tóc. Điều này sau đó đã được xác nhận trong các thử nghiệm của chúng tôi và nó đã hoạt động.

Để bật tắt, V-Ray 5, update 2 giới thiệu tùy chọn “compensate energy” (bù đắp năng lượng) mới trong vật liệu tóc của V-Ray. Cài đặt này giữ cho số lượng tóc bị trả lại thấp, đồng thời cải thiện đáng kể việc thể hiện màu tóc sáng. Sau đây là 1 ví dụ tuyệt với:

v-ray
Trước
v-ray
Sau khi xử lý

Kết luận

V-Ray 5 for Maya, update 2 mang đến một bản cập nhật cho Chất liệu tóc V-Ray giúp cải thiện đáng kể độ chân thực khi tạo bóng cho các màu tóc rất sáng, đồng thời sử dụng độ nảy tóc hợp lý. Tùy chọn “compensate energy” mới có thể được tìm thấy trong phần giới thiệu “advanced” về các thuộc tính đổ bóng và nó có sẵn trong các bản dựng mới nhất của V-Ray for Maya, V-Ray 5 for 3ds Max và V-Ray 5 for Houdini.

Người dùng được khuyến khích bật tùy chọn khi cài đặt Melanin từ 0.2 trở xuống hoặc khi các thông số khác được sử dụng để làm cho màu tóc rất sáng.

Nguồn: Chaos Blog