Hướng dẫn về công nghệ chiếu sáng tổng thể.

Tìm hiểu về công nghệ chiếu sáng tổng thể.

Chiếu sáng tổng thể là tính năng trong môi trường ảo, mô phỏng cách thức ánh sáng tương tác với bề mặt thực tế. Trước đây, người thiết kế trò chơi phải sử dụng ánh sáng trực tiếp để chiếu sáng vật thể từ một nguồn sáng trực tiếp. Kỹ thuật này tạo ra một số vùng bóng nhưng hình ảnh đó trông không chân thực.

Nhờ có công nghệ chiếu sáng tổng thể, người thiết kế có thể sử dụng ánh sáng gián tiếp, sao cho ánh sáng phân tán khi chiếu vào một bề mặt. Tính năng này tạo ra các tương tác phức tạp, có độ chân thực và tinh xảo cao hơn nhiều. Do đó, các trò chơi sử dụng công nghệ GI thường có bối cảnh trông chân thực hơn, từ đó đem lại trải nghiệm tự nhiên và vô cùng hấp dẫn.

Ví dụ: công nghệ chiếu sáng tổng thể có thể tạo ra sự khác biệt trong các trường hợp sau:

• Ánh sáng từ cửa sổ phản chiếu khắp căn phòng
• Ánh sáng lấp lánh xuyên qua những tán lá cây trong rừng
• Ánh sáng phản chiếu trên mặt hồ

Kỹ thuật chiếu sáng tổng thể.

Bạn có thể dùng nhiều kỹ thuật chiếu sáng tổng thể để kết xuất, ví dụ như:

• Phát xạ (Radiosity). Kỹ thuật này chia bề mặt thành các khu vực nhỏ hơn. Thông qua kỹ thuật này, ánh sáng khuếch tán giữa các khu vực được chia nhỏ để tạo ra dải ánh sáng dịu hơn, phản chiếu giữa các vật thể trong cảnh.
• Ánh xạ photon (Photon mapping). Phương pháp GI này bắn các photon từ nguồn sáng và lưu trữ photon vào bản đồ khi photon di chuyển khắp khung cảnh. Để thực hiện kỹ thuật này, bạn cần có nhiều năng lực tính toán. Tuy nhiên, kỹ thuật này tạo ra những phản xạ chân thực.
• GI được tính toán trước (Pre-computed GI). Công nghệ chiếu sáng tổng thể được tính toán trước và lưu trữ, thường là dưới dạng bản đồ ánh sáng. Người thiết kế đặt ánh sáng lên kết cấu của trò chơi trong quá trình kết xuất theo thời gian thực. Kỹ thuật này giúp bạn xử lý nhanh trong trò chơi. Tuy nhiên, nó không xử lý tốt các vật thể chuyển động.
• Chiếu sáng tổng thể động (Dynamic GI). Công nghệ chiếu sáng tổng thể động tính toán ánh sáng theo thời gian thực. Do đó, đây là lựa chọn lý tưởng để tạo môi trường chân thực từ các vật thể chuyển động.

So sánh công nghệ chiếu sáng tổng thể với dò tia.

Cả công nghệ chiếu sáng tổng thể và dò tia đều giúp bạn tạo ra ánh sáng chân thực. Tuy nhiên, hai kỹ thuật này không giống hệt nhau. Sau đây là những điểm khác biệt:

• Phương pháp. GI sử dụng kỹ thuật phát xạ và ánh xạ photon để khuếch tán ánh sáng giữa các bề mặt. Trái lại, phương pháp dò tia sẽ bắn các tia từ máy ảnh để xem các tia đó va đập vào nguồn sáng nào.
• Hiệu suất. GI sử dụng năng lực tính toán cao, đặc biệt là đối với những tình huống theo thời gian thực. Do đó, hầu hết các nhà thiết kế đều ưa dùng kỹ thuật GI được tính toán trước. Kỹ thuật dò tia cũng có chi phí tính toán cao, nên thường được dùng phổ biến hơn trong công nghệ CGI cho phim và truyền hình.

Nhờ mô phỏng ánh sáng gián tiếp, công nghệ chiếu sáng tổng thể khiến cho mô hình trông chân thực hơn. Tuy nhiên, không phải lúc nào bạn cũng có thể đạt được kết quả như vậy đối với các trò chơi theo thời gian thực vì kỹ thuật này đòi hỏi nhiều tài nguyên.

Kỹ thuật rò tia cũng tạo ra khung cảnh chân thực bằng cách mô phỏng ánh sáng phản chiếu và đổ bóng mềm mại. Trước đây, chúng ta cần nguồn tài nguyên lớn để triển khai kỹ thuật dò tia, tuy nhiên, những cải tiến mới đã giúp người dùng sử dụng kỹ thuật này để kết xuất theo thời gian thực.

Hai kỹ thuật này nghe có vẻ giống nhau. Lý do là vì chúng thường có nhiều đặc điểm chồng chéo. Kỹ thuật dò tia thường được dùng để tính toán khả năng chiếu sáng tổng thể. Do đó, có thể sẽ có thêm nhiều công cụ kết hợp giữa GI và dò tia để phục vụ các nhà thiết kế trong tương lai.

Công nghệ chiếu sáng tổng thể trong thiết kế trò chơi điện tử.

Công nghệ chiếu sáng tổng thể vượt qua ranh giới của những điều khả thi trong lĩnh vực thiết kế trò chơi điện tử. Công nghệ này có thể được dùng để:

• Xây dựng môi trường chân thực bằng cách bổ sung nguồn sáng trực tiếp và gián tiếp
• Giúp nhân vật hòa nhập tự nhiên vào nhiều môi trường khác nhau bằng cách điều khiển ánh sáng trong môi trường xung quanh
• Tạo nguồn sáng động theo thời gian thực

Các trò chơi hiện đại như The Witcher 3: Wild Hunt, Red Dead Redemption 2 và Uncharted 4 là những ví dụ tuyệt vời về cách sử dụng công nghệ chiếu sáng tổng thể để tạo ra thế giới ảo ấn tượng. Tuy nhiên, mặc dù công nghệ chiếu sáng tổng thể có thể tạo ra trò chơi điện tử sống động như thật, nhưng công nghệ này lại yêu cầu nhiều tài nguyên máy tính và không phải phần cứng nào cũng đáp ứng được yêu cầu đó.

Tìm hiểu sức mạnh của ánh sáng: dùng Adobe Substance 3D để đơn giản hóa quy trình chiếu sáng tổng thể.

Công nghệ chiếu sáng tổng thể giúp môi trường ảo trở nên chân thực. Công nghệ này tạo ra môi trường xung quanh, khiến người chơi ngay lập tức bị cuốn vào câu chuyện thông qua kỹ thuật chiếu sáng gián tiếp thông minh.

Mặc dù GI cũng đặt ra một số trở ngại, nhưng đây là công cụ tối ưu để thiết kế trò chơi điện tử và nội dung 3D. Để trải nghiệm thực tế về sự khác biệt, hãy bắt đầu sử dụng Adobe Substance 3D Stager để thử nghiệm công nghệ chiếu sáng tổng thể trong các dự án của riêng bạn.