Cùng với sự phát triển của công nghệ máy tính, các công nghệ đồ họa cũng không ngừng được cải tiến, không chỉ giúp tăng hiệu quả công việc mà còn mang đến cho người xem những trải nghiệm chân thực hơn. Vì vậy, thuật ngữ dựng hình ngày càng được những người yêu công nghệ quan tâm. tiếp theo tôi nghe tôi sẽ chia sẻ với bạn Kết xuất là gì? Và tại sao bạn không nên bỏ qua khi học đồ họa.
quảng cáo
trình là gì?
Kết xuất, hay gọi tắt là kết xuất, là quá trình liên quan đến việc tạo hình ảnh 2D hoặc 3D từ một mô hình bằng phần mềm máy tính. Kết xuất chủ yếu được sử dụng trong thiết kế kiến trúc, trò chơi điện tử, hoạt hình, mô phỏng, hiệu ứng đặc biệt trên TV, v.v. Các công nghệ và tính năng được sử dụng khác nhau tùy theo từng dự án. Chiều rộng làm tăng hiệu quả thiết kế và giảm chi phí.
quảng cáo
Có hai loại kết xuất: kết xuất trước và kết xuất thời gian thực. Sự khác biệt nổi bật giữa hai loại này là tốc độ hình ảnh được tính toán và hoàn thiện.
Kết xuất thời gian thực Kết xuất thời gian thực: Với các công nghệ kết xuất tiên tiến được sử dụng trong đồ họa và trò chơi tương tác, hình ảnh được tạo ra với tốc độ nhanh. Do tương tác của người dùng trong các môi trường này cao nên cần có hình ảnh trực quan theo thời gian thực. Phần cứng đồ họa chuyên dụng và bản dịch trước thông tin có sẵn đã cải thiện hiệu suất của loại màn hình này.
quảng cáo
nộp trước Kết xuất trước: Công nghệ kết xuất này được sử dụng trong các môi trường không quan trọng về tốc độ và việc tính toán hình ảnh được thực hiện bằng CPU đa lõi thay vì phần cứng đồ họa chuyên dụng như kết xuất thời gian thực. Công nghệ kết xuất này chủ yếu được sử dụng trong hoạt hình và hiệu ứng hình ảnh, trong đó hiệu ứng chân thực phải càng cao càng tốt.
Nộp để làm gì?
(1) để hiển thị. Thuật ngữ kết xuất xuất phát từ thế giới đồ họa và kết xuất cho biết đồ họa sẽ trông như thế nào khi nó được nhúng vào một cấu trúc. Trong Thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD), chế độ xem là kết xuất cụ thể của mô hình 3D được chuyển đổi thành hình ảnh thực tế. Nó bao gồm ánh sáng cơ bản như đổ bóng cũng như các hiệu ứng phức tạp hơn như phản xạ và khúc xạ. Nó cũng có thể liên quan đến việc áp dụng kết cấu cho các bề mặt.
(ii) để chuyển đổi bất kỳ nội dung được mã hóa nào thành định dạng cần thiết để xem hoặc in. Mặc dù thuật ngữ này được sử dụng phổ biến nhất để chỉ hình ảnh, nhưng nó cũng có thể chỉ bất kỳ dữ liệu nào. Ví dụ: một trang HTML được cho là chứa văn bản và đồ họa được “kết xuất” khi kết xuất.
hiển thị dữ liệu 3D
Kết xuất 3D là quá trình máy tính lấy thông tin thô từ cảnh 3D (đa giác, vật liệu và ánh sáng) và tính toán kết quả cuối cùng. Đầu ra thường là một hình ảnh đơn lẻ hoặc một loạt hình ảnh được hiển thị và nhóm lại với nhau.
Kết xuất thường là giai đoạn cuối cùng của quy trình tạo 3D, trừ khi bạn đưa kết xuất của mình vào Photoshop để xử lý hậu kỳ.
Nếu bạn đang xem một hình ảnh động (hình ảnh chuyển động), nó sẽ được xuất ra dưới dạng tệp video hoặc một loạt hình ảnh có thể ghép lại với nhau sau này. Một giây hoạt ảnh thường có ít nhất 24 khung hình, vì vậy một phút hoạt ảnh có 1440 khung hình hiển thị. Quá trình này có thể mất một thời gian.
Kết xuất kết xuất CPU và GPU
Sự khác biệt giữa hai nằm ở sự khác biệt giữa hai thành phần của máy tính.
CPU thường được tối ưu hóa để chạy nhiều tác vụ nhỏ hơn cùng lúc, trong khi GPU thường tốt hơn khi chạy các tính toán phức tạp, chúng ta sẽ chỉ thảo luận về chúng từ góc độ kết xuất 3D trong bài viết này.
Nói chung, kết xuất GPU nhanh hơn nhiều so với kết xuất CPU. Đây là những gì cho phép các trò chơi hiện đại chạy ở tốc độ 60 khung hình mỗi giây. Nhưng kết xuất CPU có thể tạo ra kết quả chính xác hơn so với các thuật toán kết xuất và ánh sáng phức tạp hơn.
Tuy nhiên, trong các công cụ kết xuất hiện đại, sự khác biệt về hình ảnh giữa hai phương pháp hầu như không đáng chú ý, ngoại trừ trong những cảnh phức tạp nhất.
Trình bày CPU
Kết xuất chính của CPU là kết xuất trước được đề cập ở trên khi máy tính sử dụng CPU làm thành phần tính toán chính.
Các hãng phim thường thích kỹ thuật này hơn. Lý do là độ chính xác của nó khi tạo hình ảnh chân thực và thời gian hiển thị thực tế không phải là vấn đề lớn đối với các ngành này.
Mặc dù thời gian chiếu có thể thay đổi rất nhiều và đôi khi khá dài.
Một cảnh với ánh sáng phẳng và vật liệu có hình dạng đơn giản có thể được hiển thị trong vài giây. Nhưng việc hiển thị một cảnh với ánh sáng và các mô hình HDRI phức tạp có thể mất hàng giờ.
Một ví dụ điển hình cho điều này là bộ phim năm 2001 của Pixar, Monsters Inc. Nhân vật chính, Sulli, có khoảng 5,4 triệu sợi tóc, điều đó có nghĩa là những cảnh có anh ấy trên màn ảnh phải mất tới 13 giờ để hiển thị cho mỗi khung hình!
Sully (trái) từ Monsters Inc.
Để đối phó với rào cản này, nhiều hãng phim lớn đã sử dụng kết xuất trang trại.
Trang trại kết xuất là một tập hợp lớn các máy tính hoặc máy chủ có công suất cao cho phép hiển thị đồng thời nhiều khung hình hoặc đôi khi một hình ảnh pixel được hiển thị trong các phần của trang trại. Điều này làm giảm thời gian kết xuất tổng thể.
“Trang trại” do Pixar cung cấp.
Kết xuất CPU bao gồm các công nghệ như:
Cuộc đua thương mại – truy tìm tia sáng
Đây là nơi mà mỗi pixel trong hình ảnh cuối cùng được tính toán như một hạt ánh sáng được mô phỏng khi nó tương tác với các đối tượng trong mỗi cảnh, tạo ra những cảnh chân thực với độ bóng và phản xạ vượt trội, nhưng đòi hỏi nhiều sức mạnh để tính toán.
Tuy nhiên, do những tiến bộ gần đây về công nghệ GPU trong các thẻ sê-ri 2000 của NVIDIA, phương pháp dựng hình bằng phương pháp dò tia có thể khiến việc chơi game trở nên phổ biến hơn là kết xuất bằng GPU trong những năm tới.
theo dõi –theo dõi
Pathfinder tính toán hình ảnh cuối cùng bằng cách xác định cách ánh sáng sẽ đi tới một điểm nhất định trên bề mặt và sau đó lượng ánh sáng sẽ được phản xạ trở lại khung nhìn của máy ảnh.
Điều này lặp lại cho từng pixel của kết xuất cuối cùng.
Đây là cách tốt nhất để có được hiệu ứng ánh sáng trong ảnh cuối cùng.
ánh xạ quang tử
Nó là một thuật toán độ rộng ánh sáng hai bước phổ quát do Henrik Wann Jensen phát triển từ năm 1995 đến 2001, thuật toán này xấp xỉ phương trình độ rộng để tích phân bức xạ ánh sáng tại một điểm nhất định trong không gian.
Máy tính bắn “photon” (trong trường hợp này là chùm sáng) từ cả máy ảnh và bất kỳ nguồn sáng nào được sử dụng để tính toán cảnh cuối cùng.
Phương pháp này sử dụng các giá trị gần đúng để tiết kiệm sức mạnh tính toán, ngoài ra bạn có thể điều chỉnh lượng photon để có kết quả chính xác hơn.
Sử dụng phương pháp này đặc biệt hiệu quả để mô phỏng tụ quang khi ánh sáng bị khúc xạ qua các bề mặt trong suốt.
sự bức xạ – Thuật toán tính toán hiệu ứng ánh sáng
Đó là một phương pháp mô phỏng sự phản xạ của ánh sáng, không chỉ bằng cách phản xạ ánh sáng trong một mặt phẳng khác mà còn chiếu sáng cả khu vực xung quanh. Phương pháp này tạo ra các bóng thực tế hơn và dường như nắm bắt được bầu không khí của môi trường (bầu không khí) nhìn từ bên trong. Ví dụ kinh điển nhất được sử dụng là bóng tối bao trùm các góc phòng.
kết xuất GPU
Kết xuất GPU (hoặc kết xuất thời gian thực) được hiển thị khi máy tính sử dụng bộ xử lý đồ họa (GPU) làm tài nguyên chính để tính toán.
Loại kết xuất này thường được sử dụng trong trò chơi điện tử và các ứng dụng tương tác khác, có thể kết xuất từ 30 đến 120 khung hình mỗi giây để có trải nghiệm mượt mà. Để đạt được kết quả này, kết xuất thời gian thực không thể sử dụng một số tùy chọn tính toán nâng cao. Vì vậy, rất nhiều trong số đó được thêm vào trong quá trình xử lý bằng cách sử dụng các phép tính gần đúng.
Các hiệu ứng khác được sử dụng để đánh lừa thị giác nhằm làm cho mọi thứ trông mượt mà hơn, chẳng hạn như chuyển động mờ.
Do những tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ và các nhà phát triển tạo ra các phương pháp tính toán rẻ và mang lại kết quả kết xuất xuất sắc, các hạn chế kết xuất GPU nhanh chóng được khắc phục.
Đây là lý do tại sao đồ chơi và phương tiện tương tự được nâng cấp thêm với mỗi thế hệ mới. Giống như những kết quả này tiếp tục tốt hơn, kết quả đồ họa cũng vậy.
Kết xuất GPU thời gian thực không phải lúc nào cũng cần thiết, vì nó cũng hợp lệ để tạo ra các kết xuất dài hơn.
Bạn có thể nhận được kết xuất gần đúng tương đối nhanh chóng, vì vậy bạn có thể xem cảnh cuối cùng của mình trông như thế nào mà không phải đợi hàng giờ để có kết xuất cuối cùng. Điều này làm cho nó trở thành một công cụ rất hữu ích trong quy trình làm việc 3D trong khi thiết lập ánh sáng và kết cấu.
công cụ gửi
Có hàng chục công cụ kết xuất trên thị trường và có thể khó quyết định nên sử dụng công cụ nào. Bất kỳ phần mềm 3D nào bạn sử dụng cho quy trình làm việc của mình sẽ đi kèm với công cụ kết xuất riêng được tích hợp sẵn. Chúng giúp bạn tự khám phá để đạt được kết quả như mong muốn, nhưng chúng cũng có những hạn chế nhất định.
Dưới đây là một số ví dụ:
- V-Ray: Một công cụ rất phổ biến. Nó có khả năng sử dụng cả kết xuất CPU và GPU, do đó, nó rất linh hoạt và có sẵn cho Maya, Blender và hầu hết mọi bộ ứng dụng 3D khác.
- Corona: Nó cũng là một công cụ được sử dụng thường xuyên. Nó rất mạnh, nhưng nó chỉ khả dụng cho 3DS Max và Cinema 4D.
- RenderMan: Được phát triển và sử dụng bởi Pixar Studios cho tất cả các bộ phim của họ. Nó cũng được sử dụng bởi nhiều hãng phim lớn khác. Nó có thể được sử dụng như một plug-in trực tiếp với Maya hoặc như một sản phẩm độc lập trên máy tính Windows, Mac và Linux.
Thông thường, bạn chỉ cần tìm hiểu công cụ kết xuất và khi bạn hiểu quy trình làm việc của nó, bạn có thể sử dụng nó để đạt được bất kỳ hiệu ứng nào bạn muốn.
Xem thêm:
- Quyết định là gì?
- Màn hình video là gì?
- 4k là gì?
Trên đây GhienCongNghe đã chia sẻ với các bạn diễn hình là gì và những thông tin liên quan về hình họa. Hi vọng bạn đọc sẽ thấy hữu ích và đừng quên like và share để mọi người cùng tìm hiểu nhé.
Tài liệu tham khảo: Techopedia, Pcmag và Concept Art Empire
