Hướng dẫn kết xuất 3D

Kết xuất 3D là quá trình tạo hình ảnh 2D giống ảnh chụp từ các mô hình 3D. Kết xuất 3D là bước cuối cùng trong quá trình trực quan hóa 3D, bao gồm việc tạo mô hình vật thể, tạo kết cấu cho vật thể đó và thêm ánh sáng vào cảnh.

Phần mềm kết xuất 3D lấy tất cả dữ liệu liên quan đến mô hình 3D và kết xuất thành hình ảnh 2D. Nhờ khả năng tạo kết cấu và ánh sáng mới, ảnh 2D đó có thể giống hệt với ảnh thực hoặc được cách điệu có chủ đích, tùy thuộc vào nghệ sĩ và mục tiêu của việc trực quan hóa.

Mặc dù thuật ngữ “kết xuất 3D” và “trực quan hóa 3D” đôi khi có thể được sử dụng thay thế cho nhau, nhưng kết xuất 3D thực ra là giai đoạn cuối cùng của quá trình trực quan hóa 3D. Dưới đây là phân tích chi tiết hơn về quá trình trực quan hóa 3D, mà đỉnh cao là kết xuất 3D.

Có một số cách để tạo mô hình 3D hoặc toàn bộ cảnh. Một số ứng dụng điêu khắc cho phép bạn tạo và chỉnh hình đa giác, cuối cùng tạo thành nội dung 3D. Ví dụ, kiểu tạo mô hình này có thể thích hợp để tạo ra các nội dung hữu cơ, chẳng hạn như thực vật hoặc con người, vì rất phù hợp với cách diễn giải nghệ thuật về các hình dạng có phần không đều.

Có các phương án thay thế cho cách tiếp cận này. Các công cụ tạo mô hình khác tập trung vào việc tạo các cạnh và bề mặt, thay vì đa giác, trong không gian ba chiều. Tạo nội dung 3D theo cách này cho phép độ chính xác toán học cao và các công cụ như vậy thường được sử dụng trong thiết kế công nghiệp hoặc tạo mô hình thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (CAD).

Hoặc bạn có thể chọn “quét” một đối tượng ngoài đời thực hiện có bằng công cụ chuyên dụng — dữ liệu thu được từ quá trình quét như vậy sẽ cho phép bạn tạo lại đối tượng đó trong không gian 3D. Hoặc bạn có thể tạo dữ liệu bằng thuật toán, theo đó phần mềm sẽ tạo ra một mô hình cho bạn dựa trên một tập hợp các quy tắc toán học đã được thiết lập trước đó.

Dù bạn tạo mô hình 3D bằng cách nào, thì bước tiếp theo vẫn là tạo kết cấu 3D.

Đa giác xác định hình dạng của đối tượng 3D, nhưng bản thân chúng thiếu màu sắc hoặc chi tiết bề mặt. Nghệ sĩ có thể chỉ định một kết cấu cho mọi đa giác trong một đối tượng 3D. Kết cấu có thể đơn giản là màu đơn sắc hoặc có thể mô phỏng bất kỳ bề mặt nào về cơ bản, từ các vật liệu tự nhiên như đá hoặc gỗ đến các bề mặt kim loại hoặc nhựa công nghiệp.

Một đối tượng 3D đơn lẻ có thể được tạo ra từ hàng nghìn, thậm chí hàng triệu đa giác. Đối tượng này bề ngoài có thể trông mịn màng theo kiểu hiện đại, công nghiệp như một chiếc máy xay nhà bếp hoặc thô ráp như lớp da của con voi, nhưng về cốt lõi, đối tượng vẫn chỉ là các hình đa giác và các bề mặt khá trống rỗng. Tuy nhiên, với vật liệu 3D phù hợp, bạn có thể tạo ảo giác về chiều sâu 3D. Những kết cấu này không chỉ đơn giản là thêm độ phản xạ hoặc màu sắc cho một vật thể — kết cấu có thể thêm các chi tiết nhỏ như đường khâu vào vải may mặc hoặc các hàng đinh tán dọc theo cạnh của bề mặt kim loại công nghiệp. Những chi tiết như vậy sẽ cực kỳ tốn thời gian để tạo nếu bạn thêm chúng vào dạng hình học của một vật thể theo cách thủ công.

Các đối tượng 3D cần trông giống như chúng tồn tại trong thế giới thực. Điều này đặc biệt đúng đối với các trường hợp sử dụng phổ biến như kết xuất kiến trúc và trực quan hóa kiến trúc, có thể biến sơ đồ phòng cơ bản thành một hình ảnh rõ ràng về những gì sắp hình thành.

Nguồn ánh sáng thực tế tạo nên sự khác biệt trong việc biến các đối tượng đa giác thành một không gian giống như thật. Nhưng các nghệ sĩ 3D thường không tự vẽ ngoài sáng hoặc trong bóng râm. Thay vào đó, cảnh 3D bao gồm các cài đặt về hướng, cường độ và loại nguồn ánh sáng chiếu sáng các đối tượng khác nhau.

Các kết cấu được tạo bằng bộ công cụ Adobe Substance 3D theo mặc định sẽ tôn trọng các nguyên tắc kết xuất dựa trên vật lý (PBR) và do đó sẽ trông giống thật trong mọi điều kiện ánh sáng. Nhờ vậy, một chiếc bàn gỗ sẽ vẫn trông giống gỗ cho dù được đặt trên sân hiên đầy nắng, trong nhà hay thậm chí là sâu dưới lòng đất.

Đáng chú ý, một số bề mặt và vật liệu bẻ cong ánh sáng hoặc tương tác với ánh sáng theo những cách đặc biệt. Thủy tinh và nước đá trong mờ nên chúng phản xạ và khúc xạ ánh sáng. Ánh sáng tạo nên hiệu ứng trên bề mặt nước và các chất lỏng khác, và lăng kính tạo ra những cầu vồng nhỏ khi ánh sáng chiếu vào. Một cảnh có kết cấu chính xác và được chiếu sáng một cách nghệ thuật thì sẽ trông cuốn hút và ấn tượng.

Sau khi các đối tượng 3D đã được tạo, kết cấu và môi trường đã được chiếu sáng, quá trình kết xuất 3D sẽ bắt đầu. Đây là quá trình được điều khiển bằng máy tính và về cơ bản sẽ "chụp nhanh" cảnh, từ góc nhìn mà bạn xác định. Kết quả là hình ảnh 2D từ cảnh 3D của bạn.

Phần mềm kết xuất có thể tạo ra một hình ảnh duy nhất hoặc kết xuất nhiều hình ảnh liên tiếp để tạo ra ảo giác về chuyển động trong thời gian thực.

Kết xuất không phải là một quá trình thống nhất, có thể sử dụng nhiều phương pháp như thời gian thực, dò tia, v.v. có thể ảnh hưởng đến chất lượng kết xuất. Để tìm hiểu thêm về khả năng của GPU và CPU, hãy truy cập trang yêu cầu phần cứng Adobe 3D.