Giáo trình Tạo hình 2D và 3D (Nghề: Thiết kế đồ họa - Cao đẳng): Phần 2 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

Chia sẻ: Hayato Gokudera | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:89

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Tạo hình 2D và 3D (Nghề: Thiết kế đồ họa - Cao đẳng) nhằm trang bị cho người học kiến thức về mỹ thuật 2D và 3D và các kiến thức liên quan đến tạo hình 3D. Giáo trình kết cấu gồm 7 bài và chia thành 2 phần, phần 2 trình bày những nội dung về: lý thuyết cơ bản về ảnh 3D; tạo sản phẩm theo chủ đề; các dạng vật lí của đối tượng; phân tích và đánh giá sản phẩm;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Tạo hình 2D và 3D (Nghề: Thiết kế đồ họa - Cao đẳng): Phần 2 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

BÀI 4 LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ ẢNH 3D Mã bài: MĐ 24-04 Giới thiệu: Đồ họa máy tính 3D hay Đồ họa máy tính ba chiều, là đồ họa sử dụng một không gian ba chiều của dữ liệu hình học để lưu trữ trong máy tính cho các mục đích thực hiện tính toán và vẽ hình ảnh 2D. Hình ảnh như vậy có thể được lưu trữ để xem sau hoặc hiển thị trong thời gian thực Mục tiêu: - Năm được các khái niệm cơ bản: - Xây dựng được cách thiết kế - Thiết kế được các hình ảnh 3D - Hiểu được các kỹ thuật xây dựng hình ảnh.. Nội dung chính: 1. Định nghĩa: Đồ họa 3 chiều trong đồ họa máy tính là kĩ thuật đồ họa sử dụng các dữ liệu hình học có tọa độ 3 chiều rồi thực hiện tính toán để kết xuất hình ảnh 2 chiều. Các hình ảnh đó có thể được lưu trữ hoặc hiển thị theo thời gian thực. Đồ họa máy tính 3D dựa trên nhiều thuật toán giống như máy tính 2D đồ họa vector trong mô hình khung dây và máy tính 2D đồ họa raster trong màn hình hiển thị cuối cùng. Đồ họa máy tính 3D thường được gọi là mô hình 3D. Ngoài đồ họa được hiển thị, mô hình được chứa trong tệp dữ liệu đồ họa. Tuy nhiên, có sự khác biệt: mô hình 3D là biểu diễn toán học của bất kỳ đối tượng ba chiều nào. Một mô hình không phải là một đồ họa kỹ thuật cho đến khi nó được hiển thị. Một mô hình có thể được hiển thị trực quan dưới dạng hình ảnh hai chiều thông qua một quá trình được gọi là dựng hình 3D hoặc được sử dụng trong các phép tính và tính toán mô phỏng máy tính phi đồ họa. Với in 3D, các mô hình 3D tương tự được hiển thị thành mô hình vật lý 3D của mô hình, với những giới hạn về độ chính xác của kết xuất có thể phù hợp với mô hình ảo. 2. Mô hình hoá ảnh 3D: Các mô hình ba chiều (3D) thể hiện một cơ thể vật lý bằng cách sử dụng tập hợp các điểm trong không gian 3D, được kết nối bởi các thực thể hình học khác nhau như hình tam giác, đường thẳng, bề mặt cong, v.v. Là tập hợp dữ liệu (điểm và thông tin khác), mô hình 3D có thể được tạo bằng tay, bằng thuật toán (mô hình hóa thủ tục) hoặc quét. Bề mặt của chúng có thể được xác định thêm với ánh xạ kết cấu. Mô hình 3D được sử dụng rộng rãi ở mọi nơi trong Đồ họa 3D và CAD. Việc sử dụng chúng có trước việc sử dụng rộng rãi đồ họa 3D trên máy tính cá nhân. Nhiều trò chơi máy tính đã sử dụng hình ảnh được kết xuất sẵn của các mô hình 3D như họa tiết trước khi máy tính có thể kết xuất chúng trong thời gian thực. Sau đó, người thiết kế có thể nhìn thấy mô hình theo nhiều hướng và góc nhìn khác nhau, điều này có thể giúp người thiết kế xem liệu đối tượng được tạo ra như dự định so với tầm nhìn ban đầu của họ. Xem thiết kế theo cách này có thể giúp nhà thiết kế / công ty tìm ra những thay đổi hoặc cải tiến cần thiết cho sản phẩm
Ngày nay, các mô hình 3D được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Ngành y tế sử dụng các mô hình chi tiết của các cơ quan; chúng có thể được tạo bằng nhiều lát ảnh 2 chiều từ quét MRI hoặc CT. Ngành công nghiệp điện ảnh sử dụng chúng làm nhân vật và đối tượng cho các hình ảnh chuyển động sống động và chân thực. Ngành công nghiệp trò chơi video sử dụng chúng làm tài sản cho máy tính và trò chơi video. Ngành khoa học sử dụng chúng như các mô hình chi tiết cao của các hợp chất hóa học.[3] Ngành kiến trúc sử dụng chúng để trình diễn các tòa nhà và cảnh quan được đề xuất thay cho các mô hình kiến trúc vật lý truyền thống. Cộng đồng kỹ thuật sử dụng chúng như thiết kế của các thiết bị, phương tiện và cấu trúc mới cũng như một loạt các ứng dụng khác. Trong những thập kỷ gần đây, cộng đồng khoa học trái đất đã bắt đầu xây dựng các mô hình địa chất 3D như một thông lệ tiêu chuẩn. Mô hình 3D cũng có thể là cơ sở cho các thiết bị vật lý được xây dựng bằng máy in 3D hoặc máy CNC. Đại diện Một kết xuất hiện đại của mô hình ấm trà Utah mang tính biểu tượng được phát triển bởi Martin Newell (1975). Ấm trà Utah là một trong những mô hình phổ biến nhất được sử dụng trong giáo dục đồ họa 3D. Hầu như tất cả các mô hình 3D có thể được chia thành hai loại.  Khối rắn - Những mô hình này xác định âm lượng của đối tượng mà chúng đại diện (giống như một tảng đá). Mô hình rắn chủ yếu được sử dụng cho mô phỏng kỹ thuật và y tế, và thường được xây dựng với hình học rắn xây dựng  Vỏ/ ranh giới - những mô hình này đại diện cho bề mặt, ví dụ như ranh giới của đối tượng, không phải khối lượng của nó (giống như vỏ trứng mỏng vô cùng). Hầu như tất cả các mô hình hình ảnh được sử dụng trong các trò chơi và phim ảnh đều là mô hình vỏ. Mô hình rắn và vỏ có thể tạo ra các đối tượng giống hệt nhau về chức năng. Sự khác biệt giữa chúng chủ yếu là các biến thể trong cách chúng được tạo và chỉnh sửa và các quy ước sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau và sự khác biệt về các loại xấp xỉ giữa mô hình và thực tế. Các mô hình vỏ phải được đa tạp (không có lỗ hoặc vết nứt trên vỏ) để có ý nghĩa như một vật thể thực sự. Các lưới đa giác (và ở mức độ thấp hơn các bề mặt phân chia) cho đến nay là đại diện phổ biến nhất. Tập cấp độ là một đại diện hữu ích cho các bề mặt biến dạng trải qua nhiều thay đổi tôpô như chất lưu. Quá trình biến đổi các biểu diễn của các đối tượng, chẳng hạn như tọa độ điểm giữa của một hình cầu và một điểm trên chu vi của nó thành một biểu diễn đa
giác của một hình cầu, được gọi là tessname. Bước này được sử dụng trong kết xuất dựa trên đa giác, trong đó các đối tượng được chia nhỏ từ các biểu diễn trừu tượng (" nguyên thủy ") như hình cầu, hình nón, v.v., đến cái gọi là lưới, là lưới của các hình tam giác được liên kết với nhau. Các lưới của các hình tam giác (thay vì ví dụ như hình vuông) rất phổ biến vì chúng đã được chứng minh là dễ rasterise (bề mặt được mô tả bởi mỗi hình tam giác là mặt phẳng, vì vậy hình chiếu luôn luôn lồi);.[4] Biểu diễn đa giác không được sử dụng trong tất cả các kỹ thuật kết xuất và trong các trường hợp này, bước tessname không được bao gồm trong quá trình chuyển từ biểu diễn trừu tượng sang cảnh hiển thị. Quy trình mô hình hóa Có ba cách phổ biến để thể hiện một mô hình:  Mô hình hóa đa giác - Các điểm trong không gian 3D, được gọi là các đỉnh, được kết nối bởi các đoạn đường để tạo thành một lưới đa giác. Phần lớn các mô hình 3D ngày nay được xây dựng dưới dạng mô hình đa giác có kết cấu, bởi vì chúng linh hoạt và vì máy tính có thể hiển thị chúng rất nhanh. Tuy nhiên, đa giác là mặt phẳng và chỉ có thể xấp xỉ các bề mặt cong bằng nhiều đa giác.  Mô hình đường cong - Bề mặt được xác định bởi các đường cong, bị ảnh hưởng bởi các điểm kiểm soát có trọng số. Đường cong theo sau (nhưng không nhất thiết phải nội suy) các điểm. Tăng trọng lượng cho một điểm sẽ kéo đường cong lại gần điểm đó. Các loại đường cong bao gồm B-spline hợp lý không đồng nhất (NURBS), spline, miếng vá và nguyên thủy hình học  Điêu khắc kỹ thuật số - Vẫn là một phương pháp mô hình khá mới, điêu khắc 3D đã trở nên rất phổ biến trong vài năm qua. Hiện tại có ba loại điêu khắc kỹ thuật số: Dịch chuyển, được sử dụng rộng rãi nhất trong số các ứng dụng tại thời điểm này, sử dụng mô hình dày đặc (thường được tạo bởi các bề mặt phân chia của lưới điều khiển đa giác) và lưu trữ vị trí mới cho đỉnh vị trí thông qua việc sử dụng bản đồ hình ảnh lưu trữ các vị trí được điều chỉnh. Thể tích, dựa trên voxels lỏng lẻo, có khả năng tương tự như sự dịch chuyển nhưng không bị kéo dài đa giác khi không có đủ đa giác trong một vùng để đạt được biến dạng. Tính năng động tương tự như voxel nhưng phân chia bề mặt bằng cách sử dụng tam giác để duy trì bề mặt mịn và cho phép các chi tiết mịn hơn. Các phương pháp này cho phép khám phá rất nghệ thuật vì mô hình sẽ có một cấu trúc liên kết mới được tạo ra trên nó một khi mô hình hình thành và có thể các chi tiết đã được điêu khắc. Lưới mới thường sẽ có thông tin lưới có độ phân giải cao ban đầu được truyền vào dữ liệu dịch chuyển hoặc dữ liệu bản đồ thông thường nếu dành cho công cụ trò chơi.
Một con cá tưởng tượng 3D bao gồm các bề mặt hữu cơ được tạo ra bằng LAI4D. Giai đoạn mô hình hóa bao gồm tạo hình các đối tượng riêng lẻ mà sau này được sử dụng trong cảnh. Có một số kỹ thuật mô hình hóa, bao gồm:  Xây dựng hình học rắn  Bề mặt tiềm ẩn  Bề mặt phân khu Mô hình có thể được thực hiện bằng phương tiện của một chương trình chuyên dụng (ví dụ, Cinema 4D, Maya, 3ds Max, Blender, LightWave, Modo) hoặc một thành phần ứng dụng (Shaper, Lofter trong 3ds Max) hoặc một số ngôn ngữ mô tả cảnh (như trong POV-Ray). Trong một số trường hợp, không có sự phân biệt nghiêm ngặt giữa các giai đoạn này; trong những trường hợp như vậy, mô hình hóa chỉ là một phần của quá trình tạo cảnh (ví dụ, đây là trường hợp với Caligari trueSpace và Realsoft 3D). Các vật liệu phức tạp như thổi cát, mây và phun chất lỏng được mô hình hóa bằng hệ thống hạt và là một khối tọa độ 3D có các điểm, đa giác, biểu tượng kết cấu hoặc họa tiết được gán cho chúng. Mẫu người Ứng dụng thương mại đầu tiên có sẵn rộng rãi cho các mô hình ảo của con người xuất hiện vào năm 1998 trên trang web của Lands 'End. Các mô hình ảo của con người được tạo bởi công ty My Virtual Mode Inc. và cho phép người dùng tạo một mô hình của chính họ và thử quần áo 3D.[5] Có một số chương trình hiện đại cho phép tạo ra các mô hình con người ảo (Poser là một ví dụ). Quần áo 3D
Mô hình quần áo 3D năng động được thực hiện trong Marvelous Designer Sự phát triển của các phần mềm mô phỏng vải như Marvelous Designer, CLO3D và Optitex, đã cho phép các nghệ sĩ và nhà thiết kế thời trang mô hình hóa quần áo 3D năng động trên máy tính.[6] Quần áo 3D động được sử dụng cho các danh mục thời trang ảo, cũng như mặc quần áo nhân vật 3D cho các trò chơi video, phim hoạt hình 3D, để nhân đôi kỹ thuật số trong phim [7] cũng như làm quần áo cho avatar trong thế giới ảo như SecondLife. So với phương pháp 2D nhỏ|250x250px| Kết cấu hoàn chỉnh và có hiệu ứng quang học của mô hình 3D. Hiệu ứng quang học 3D thường đạt được mà không cần mô hình khung dây và đôi khi không thể phân biệt được ở dạng cuối cùng. Một số phần mềm nghệ thuật đồ họa bao gồm các bộ lọc có thể được áp dụng cho đồ họa vector 2D hoặc đồ họa raster 2D trên các lớp trong suốt. Ưu điểm của mô hình 3D khung dây so với các phương pháp 2D độc quyền bao gồm:  Tính linh hoạt, khả năng thay đổi góc hoặc hình ảnh động với kết xuất nhanh hơn các thay đổi;  Dễ dàng kết xuất, tính toán tự động và hiển thị các hiệu ứng quang học thay vì trực quan hóa hoặc ước tính;  Quang học chính xác, ít có khả năng lỗi của con người trong việc đặt sai vị trí, làm quá mức hoặc quên bao gồm một hiệu ứng hình ảnh. Nhược điểm so với kết xuất đồ quang học 2D có thể bao gồm đường cong học tập phần mềm và khó đạt được các hiệu ứng quang học nhất định. Một số hiệu ứng quang học có thể đạt được với các bộ lọc kết xuất đặc biệt có trong phần mềm mô hình 3D. Để tốt nhất cho cả hai thế giới, một số nghệ sĩ sử dụng kết hợp mô hình 3D, sau đó chỉnh sửa hình ảnh kết xuất bằng máy tính 2D từ mô hình 3D. Thị trường mô hình 3D Một thị trường rộng lớn cho các mô hình 3D (cũng như nội dung liên quan đến 3D, chẳng hạn như kết cấu, tập lệnh, v.v.) vẫn tồn tại - cho các mô hình riêng lẻ hoặc các bộ sưu tập lớn. Một số thị trường trực tuyến cho nội dung 3D cho phép các nghệ sĩ riêng lẻ bán nội dung mà họ đã tạo, bao gồm TurboSquid, CGStudio, CreativeMarket Sketchfab, CGTrader và Cults. Thông thường, mục tiêu của các nghệ sĩ là lấy thêm giá trị từ tài sản mà họ đã tạo trước đây cho các dự án. Bằng cách đó, các nghệ sĩ có thể kiếm được nhiều tiền hơn từ nội dung cũ của họ và các công ty có thể tiết kiệm tiền bằng cách mua các mô hình được tạo sẵn thay vì trả tiền cho một nhân viên để tạo ra từ đầu. Những thị trường này thường phân chia việc bán hàng giữa họ và nghệ sĩ tạo ra tài sản, các nghệ sĩ nhận được 40% đến 95% doanh số theo thị trường. Trong hầu hết các trường hợp, nghệ sĩ vẫn giữ quyền sở hữu mô hình 3d; khách hàng chỉ mua quyền sử dụng và trình bày mô hình. Một số nghệ sĩ
bán sản phẩm của họ trực tiếp trong các cửa hàng riêng của họ cung cấp sản phẩm của họ với giá thấp hơn bằng cách không sử dụng trung gian. Trong vài năm qua, nhiều thị trường chuyên về các mô hình in 3D đã xuất hiện. Một số thị trường in 3D là sự kết hợp của các trang web chia sẻ mô hình, có hoặc không có khả năng e-com tích hợp. Một số những nền tảng cũng cung cấp dịch vụ in ấn 3D theo yêu cầu, phần mềm cho mô hình vẽ và xem năng động của các mặt hàng, vv tập tin in ấn các nền tảng chia sẻ 3D bao gồm Shapeways, Sketchfab, Pinshape, Thingiverse, TurboSquid, CGTrader, Threeding, MyMiniFactory, và GrabCAD. In 3d In 3D là một dạng công nghệ sản xuất bồi đắp, trong đó một vật thể ba chiều được tạo ra bằng cách đặt xuống hoặc xây dựng từ các lớp vật liệu kế tiếp nhau. In 3D là một cách tuyệt vời để tạo các đối tượng bởi vì bạn có thể tạo các đối tượng mà bạn không thể tạo ra nếu không có các khuôn đắt tiền phức tạp được tạo hoặc bằng cách tạo các đối tượng với nhiều phần. Một phần được in 3D có thể được chỉnh sửa bằng cách chỉnh sửa mô hình 3D. Điều đó tránh phải làm bất kỳ công cụ bổ sung nào có thể tiết kiệm thời gian và tiền bạc. In 3D là tuyệt vời để thử nghiệm một ý tưởng mà không phải trải qua quá trình sản xuất, điều này thật tuyệt vời để có được một hình thức vật lý của ý tưởng cá nhân / công ty [8] Trong những năm gần đây, đã có sự gia tăng số lượng các công ty cung cấp các mô hình in 3D được cá nhân hóa của các đối tượng đã được quét, thiết kế bằng phần mềm CAD và sau đó được in theo yêu cầu của khách hàng. Như đã đề cập trước đây, các mô hình 3D có thể được mua từ các chợ trực tuyến và được in bởi các cá nhân hoặc công ty sử dụng máy in 3D có bán trên thị trường, cho phép sản xuất tại nhà các vật thể như phụ tùng thay thế,[9] mô hình toán học,[10] và thậm chí cả thiết bị y tế.[11] Công dụng
Các bước tái tạo khuôn mặt pháp y của một xác ướp được thực hiện trong Blender của nhà thiết kế 3D người Brazil Cícero Moraes. Mô hình 3D được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau như phim ảnh, hoạt hình và chơi game, thiết kế nội thất và kiến trúc. Chúng cũng được sử dụng trong ngành y tế cho các đại diện tương tác của giải phẫu. Một số lượng lớn phần mềm 3D cũng được sử dụng để xây dựng biểu diễn kỹ thuật số cho các mô hình hoặc bộ phận cơ khí trước khi chúng thực sự được sản xuất. Phần mềm liên quan đến CAD / CAM được sử dụng trong các lĩnh vực như vậy và với các phần mềm này, bạn không chỉ có thể xây dựng các bộ phận mà còn lắp ráp chúng và quan sát chức năng của chúng. Mô hình 3D cũng được sử dụng trong lĩnh vực Thiết kế công nghiệp, trong đó các sản phẩm được mô hình 3D trước khi đại diện cho khách hàng. Trong ngành Truyền thông và Sự kiện, mô hình 3D được sử dụng trong Thiết kế Giai đoạn / Thiết lập.Các OWL 2 bản dịch của từ vựng của X3D có thể được sử dụng để cung cấp giới thiệu ngữ nghĩa cho các mô hình 3D, đó là thích hợp cho việc lập chỉ mục và tìm kiếm các mô hình 3D bằng các tính năng như hình học, kích thước, vật liệu, kết cấu, phản xạ khuếch tán, phổ truyền, tính minh bạch, độ phản chiếu, màu trắng đục, men, vecni và men (trái ngược với mô tả văn bản phi cấu trúc hoặc các bảo tàng và triển lãm ảo 2.5D bằng Google Street View trên Google Arts & Culture, chẳng hạn).[12] Đại diện RDF của các mô hình 3D có thể được sử dụng trong lý luận, cho phép các ứng dụng 3D thông minh, ví dụ, có thể tự động so sánh hai mô hình 3D theo âm lượng.[13] Thử nghiệm mô hình rắn 3D Các mô hình 3D Solid có thể được kiểm tra theo nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào những gì cần thiết bằng cách sử dụng mô phỏng, thiết kế cơ chế và phân tích. Nếu một động cơ được thiết kế và lắp ráp chính xác (điều này có thể được thực hiện khác nhau tùy thuộc vào chương trình mô hình 3D nào đang được sử dụng), bằng cách sử dụng công cụ cơ chế, người dùng sẽ có thể biết liệu động cơ hoặc máy được lắp ráp chính xác bằng cách vận hành. Thiết kế khác nhau sẽ cần phải được thử nghiệm theo những cách khác nhau. Ví dụ; một máy bơm bể bơi sẽ cần một mô phỏng dòng nước chảy qua máy bơm để xem nước chảy qua máy bơm như thế nào. Các thử nghiệm này xác minh xem một sản phẩm được phát triển chính xác hay nếu tôi cần sửa đổi để đáp ứng các yêu cầu của nó. 3. Rendering: 3D Render là quá trình sáng tạo đồ họa nhằm chuyển đổi sự bố trí của các Models trong không gian 3D thành hình ảnh 2D. Sau khi chuyển đổi, nếu hình ảnh đó mang hiệu ứng nhìn giống vật thể thật thì được gọi là Photorealistic Rendering. Còn nếu hình ảnh mang hiệu ứng không giống vật thể thật mà giống như hình vẽ 2D tự do hay hình ảnh của phim hoạt hình thì sẽ được gọi là Non-photorealistic Rendering.
Render 3D là gì? Khi tiến hành 3D Render bạn phải dàn dựng ánh sáng, tạo hình ảnh, dàn dựng cảnh, do đó bạn cũng có thể xem 3D render là quá trình sáng tạo giống như việc chụp hình hoặc điện ảnh. Tuy nhiên, Render 3D không hoàn toàn giống với nhiếp ảnh thông thường bởi trước khi được Render tất cả mọi thứ xuất hiện trong 3D rendering cần phải tự tạo ra (cũng có thể tái tạo lại). Có nghĩa là các cảnh 3D phải là cảnh hoàn chỉnh và các nghệ sĩ phải tạo ra khung cảnh này bằng mô hình hóa Animating trước khi thực hiện Render. Điều này đồng nghĩa với việc các nghệ sĩ phải luôn sáng tạo trong quá trình thực hiện công việc của mình. Bạn cũng cần chú ý rằng, những hình ảnh 3D được tạo ra từ đồ họa tạo ra không giống như phim 3D thường chiếu vì trước khi render chúng được thực hiện thông qua việc sử dụng mô hình máy tính 3D để đại diện cho cảnh. Tuy nhiên, ta có thể sử dụng đồ họa 3D trong phim 3D, trên truyền hình, trên mạng Internet… bởi sản phẩm cuối cùng mà ta sẽ nhận được là hình ảnh 2 chiều xuất hiện liên tục, thường xuyên. Để có thể Render ra một hình ảnh đẹp thì quá trình dựng hình sẽ mất một thời gian khá dài kể cả khi máy tính có cấu hình tốt và tốc độ nhanh.
Cách Render 3D thông dụng hiện nay Tùy vào mục đích và nhu cầu mà người sử dụng sẽ lựa chọn và áp dụng cách Render khác nhau. Dưới đây là 2 cách Render phổ biến, được nhiều người dùng nhất hiện nay. Real-time Real-time thường được sử dụng trong game, mô phỏng… tạo ra chất lượng Render cao trong một khoảng thời gian ngắn nhất (thông thường 1 giây có thể Render ra 24 hình ảnh). Tuy nhiên quá trình Render cũng phải phù hợp với tốc độ thị giác chung của người. Real-time Render thường được sử dụng trong game Cụ thể, Scene sẽ được tính toán và hiển thị theo thời gian thực. Trong quá trình thực hiện Real-time sẽ khiến người nhìn cảm nhận sự việc đang diễn ra là có thật và thời gian luôn phù hợp với sự việc diễn ra. Non Real-time Cách Render này được sử dụng trong những hoạt cảnh dành cho phim, video clip. So với Real-time thì tốc độ render của Non Real-time sẽ chậm hơn rất nhiều.
Non Real-time được sử dụng trong hoạt cảnh dành cho phim Non Real-time sẽ áp dụng những kỹ thuật cao cấp, sử dụng những công thức tính toán phức tạp để tạo ra những hình ảnh chân thực nhất. Với Non Real-time các Render chỉ bắt đầu hoạt động khi các Layer và các thành phần của một scene trong một cảnh đó đáp ứng các yêu cầu Render. 4. Xây dựng mô hình ảnh 3D. Thiết kế 3D là công đoạn tạo dựng mô hình 3 chiều trên phần mềm đồ họa máy tính. Với mô hình 3D, chúng ta có thể xoay (spin), phóng to/thu nhỏ(Zoom in/out) để quan sát vật thể ở nhiều góc độ khác nhau một cách trực quan! dữ liệu thiết kế 3D có thể sử dụng cho ngành sản xuất khuôn ép nhựa, in 3D, mô phỏng, game, VR-AR…. Các lĩnh vực cần tới dịch vụ thiết kế 3D chuyên nghiệp:  Tạo dáng sản phẩm từ hinh vẽ, ý tưởng, bản phác thảo (sketch)  Dựng 3DCAD từ file 2D Drawing  Sao chép mẫu thiết kế (Reverse design) dựa trên file scan 3D (file quét 3 chiều của đồ vật có sẵn)  Xuất file 3D để gia công CNC/ đúc khuôn mẫu/ in 3D: igs, step, x_t,.. hoặc tham số: Solidworks parametric, ProE, Creo, Catia… Quy trình thiết kế – Phát triển sản phẩm Thông thường, quy trình phát triển một sản phẩm mới cần qua 3 công đoạn chính:
Lên ý tưởng Một ý tưởng tốt sẽ giúp bừng sáng các hướng phát triển sản phẩm. Hãy nghĩ về hình dáng, chất liệu, phương án sản xuất… một cách tổng thể. Càng chi tiết bao nhiêu thì việc thực thi càng gần với hiện thực! Thông thường, khách hàng chỉ dừng lại ở mức đưa ra ý tưởng “chức năng” của sản phẩm. Việc còn lại: kết cấu, hình dáng,… sẽ phụ thuộc rất nhiều vào trình độ của người thiết kế. Phác thảo Việc trao đổi ý tưởng với ngôn ngữ nói quả thực là hơi bất tiện. Cần phải ra một bản phác thảo để đảm bảo khách hàng và người thiết kế đã có chung suy nghĩ. Đồng thời, khâu phác thảo còn giúp người thiết kế chỉ ra các điểm bất khả thi khi đưa vào sản xuất. Thiết kế 3D Thông qua phần mềm thiết kế 3D (Blender, Sketchup) và bằng những kỹ năng chuyên biệt, các kỹ sư/họa sỹ 3D sẽ tái tạo mô hình. Các thao tác này này gần giống như xây 1 ngôi nhà, nặn đất sét vậy. Làm thế nào để đảm bảo sản phẩm gần với ý tưởng của khách hàng nhất? Chúng tôi sử dụng dịch vụ lưu trữ xem file 3D trực tuyến (Sketchfab). Khách hàng có thể xem mô hình 3D một cách trực quan ngay trên chiếc điện thoại hoặc laptop. Một ví dụ điển hình của quy trình này, mời bạn xem bên dưới đây:
Mô hình 3D được dựng trên máy vi tính của kỹ sư thiết kế File 3D có thể xem trực tiếp trên smartphone/laptop Bản render hoàn thiện Một số trường hợp, việc thiết kế bám sát theo file scan 3D (thiết kế ngược). Kỹ thuật ngược (reverse Engineering) giúp copy hình dáng sản phẩm có sẵn. Từ đấy, có thể chế tạo mẫu tương tự hoặc chỉnh sửa thêm một số phần nhất định mà vẫn đảm bảo các phần khác có độ chính xác cao.
Ra mẫu thử nghiệm Ở thời đại mà công nghệ tạo mẫu nhanh – in 3D phát triển vượt bậc. Tạo mẫu 3D (mockup) được mặc định như là 1 phần của quy trình phát triển sản phẩm mới. Biến ý tưởng thành hiện thực, với máy in 3D desktop Có rất nhiều phương án tạo mẫu, nhưng in 3D đang tỏ rỏ tính hiệu quả nhất Thiết kế 3D kỹ thuật và mỹ thuật Ngành thiết kế đồ họa 3D có 2 mảng chính: Đồ họa mỹ thuật & Đồ họa kỹ thuật. Có nhiều tiêu chí đánh giá và phân loại, chẳng hạn như: tính khả dụng của gia công sản xuất, độ chính xác và giải pháp thiết kế, hình dạng hình học đặc trưng… Trong trường hợp này, chúng tôi lấy tiêu chí đặc trưng hình học và tư duy thiết kế để phân biệt: Đồ họa mỹ thuật: Sử dụng các phần mềm chuyên về tạo dáng (3DMax, Zbrush,..). Chúng hoạt động dựa trên thủ pháp “điêu khắc khối” (sculpture) hoặc thao tác “nắm kéo” ( manupulate). Dữ liệu xuất ra không chính xác, không dùng trong sản xuất. Đồ họa kỹ thuật: Hầu hết các sản phẩm, đồ dùng, xe cộ… mà bạn thấy xung quanh đều được thực hiện nhờ những phần mềm 3D kỹ thuật. Dữ liệu từ phần mềm kỹ thuật xuất ra là chính xác “gần như tuyệt đối” và phù hợp với các công nghệ gia công cơ khí truyền thống như ép khuôn nhựa, gia công CNC,… 5. Kỹ thuật rendering ảnh 3D: Công đoạn sáng tạo – phác thảo (Idea & Creative) Để tạo nên một hình ảnh chất lượng trước hết cần có ý tưởng, ý tưởng này bảo đảm mộtnội dung chặt chẽ có cá tính xuyên suốt quá trình kỹ thuật hóa . Công tác sáng tạo trong nội thất còn thể hiện phong cách, sự phối hợp màu sắc, định hướng công năng sử dụng, những nhấn mạnh về công nghệ hay kỹ thuật cao. Công đoạn sáng tạo – phác thảo là tiền đề quan trọng nhất và là linh hồn của thiết kế. Người làm công tác phác thảo thường là các Kiến trúc sư, designers có vốn kiến thức mạnh mẽ về sáng tạo ,am hiểu nghệ thuật và cả kinh nghiệm sống thực tiễn. Ngoài tính định hướng thì phác thảo cũng giống như một sơ đồ logic cho các công đoạn tiếp theo. Công đoạn này thường được thực hiện bằng tay : bút vẽ và giấy ! Công đoạn dựng hình (Modelling) Bắt đầu từ một mặt bằng kỹ thuật được chiết xuất từ Autocad 2D hoặc xây dựng trực tiếp trên phần mềm 3D, các hình khối căn bản được tạo nên : tường, sàn, trần, cửa, cầu thang v.v…Để kiểm soát tốt các thành phần này, chúng được chia thành các nhóm khác nhau ( Groups) và các lớp khác nhau (Layouts). Các vật thể hầu như
được tạo nên- ban đầu từ các hình khối căn bản của hình học không gian: vuông, tròn, tam giác, chữ nhật vv… sau đó là các công cụ biến đổi như : cắt, xoay, lật, co kéo… và các lệnh phát triển như suy luận, lặp lại, tiếp dẫn. Công tác dựng hình là xương sống của thiết kế, nó thể hiện cấu trúc, sự chính xác về tỷ lệ, khả năng hiện thực hóa sản phẩm và là cốt lõi vật lý của quá trình rendering. Người làm công tác dựng hình thường là các họa viên, có khả năng tạo hình tốt, am hiểu về tỷ lệ vật thể và hơn hết là một chuyên gia kỹ thuật theo mọi nghĩa. Công đoạn này sử dụng các máy tính cá nhân hiệu năng cao. Một sản phẩm dựng hình tốt có thể chiết xuất thành các bản vẽ 2D hoặc dành cho sản xuất ngay lập tức mà không cần các bước tiếp theo. Trong giai đoạn này những phần mềm thuần túy dựng hình như Sketchup hay Solidwork luôn rất mạnh mẽ và hiệu quả. Công đoạn sáng tạo Vật liệu ( Texturing): Thường công đoạn này được trộn lẫn với phần Ánh sáng và rendering nói chung vì tính chất logic với nhau khi sử dụng phần mềm . Tuy nhiên nếu xét về một dự án cụ thể thì những vật liệu 3d thực chất cũng chính là vật liệu của không gian nội thất sau này, mô phỏng một vật liệu chính xác là tiền đề tốt cho công việc sau này. Công tác dựng hình tạo nên các mô hình vật lý cơ sở thì vật liệu là giai đoạn tái tạo hiện thực, giai đoạn này cần sự nhạy cảm, khiếu thẩm mỹ và khả năng cập nhật – ứng dụng các vật liệu mới. Công tác Mapping vật liệu thường được xử lý trên 3D max, photoshop. Công đoạn tái tạo ánh sáng thực ( Lighting): Thiết lập ánh sáng để mô phỏng mô hình sao cho chúng càng giống thật càng tốt, có thể hình dung như chúng ta bê cái mô hình đó đặt vào một môi trường vật lý rồi chiếu sáng nó. Tất cả các phương án ánh sáng trong tự nhiên được mô phỏng dưới dạng thông số vật lý, kể cả sự phản xạ, ảnh hưởng của màu sắc hay trạng thái thời tiết và thời gian. Tái tạo ánh sáng là một công đoạn phức tạp và nhạy cảm, dù hiện nay có các môi trường tốt để xử lý ánh sáng như phần mềm Vray, Corona, Maxwell… nhưng sự nhạy cảm, kinh nghiệm là điều tối quan trọng cho một họa viên. Tùy vào yêu cầu cũng như bối cảnh hoặc đặc thù vật liệu mà chọn điều kiện ánh sáng khác nhau : ánh sáng bên ngoài hắt vào, ánh sáng từ đèn chiếu sáng trong nhà, ánh sáng kết hợp … để đem lại các hiệu ứng tốt nhất. Rendering: Công đoạn này thuần túy thuộc về máy tính, tùy vào độ chi tiết cũng như độ lớn vật lý của files bản vẽ mà sử dụng máy tính khác nhau. Với những bản vẽ chuyên nghiệp thì một siêu máy tính mới có khả năng xử lý nhanh và có thể chiết xuất ra những hình ảnh có độ phân giải cao từ Full HD đến 4K. Thời gian rendering có thể kéo dài vài giây cho đến nhiều giờ, thậm chí nhiều ngày. Những đơn hàng đặc biệt thường có những yêu cầu rõ ràng về độ phân giải , chủ yếu dành cho công tác quảng cáo , trình chiếu hoặc in ấn khổ lớn v.v.. Đây là cuộc chiến của các nhà khoa học máy tính Giai đoạn hậu kỳ: (Postproduction) Phần lớn giai đoạn này bị bỏ qua vì yếu tố kinh tế, xử lý hậu kỳ như một phần của nhiếp ảnh, những tái tạo , hiệu chỉnh bao hàm cả giá trị cảm xúc, văn hóa được thể hiện qua giai đoạn này. Một dự án chất lượng cao, xử lý hậu kỳ như một phần của sự
so sánh đẳng cấp rất rõ rệt. Công đoạn này được xử lý trên 3ds max và Photoshop. 6. Các khía cạnh và thành phần trong thiết kế ảnh 3D: TINH CHỈNH VẬT LIỆU Texture và vật liệu là những yếu tố cốt lõi để tạo nên một bản photorealistic chân thật. Vật liệu cần được thiết lập một cách chính xác các thuộc tính về phản xạ và khúc xạ ánh sáng. Mấu chốt là cần phải hiểu rõ cách biểu hiện của vật liệu trong thực tế ra sao, để từ đó thêm chiều sâu cho chúng trong bức ảnh. Bạn có thể làm được điều này bằng cách sử dụng Specular map (map phản chiếu ánh sáng) để ra lệnh cho phần mềm render biết được đâu là phần phản chiếu ánh sáng sắc cạnh hơn (những bề mặt nhẵn bóng trong khung cảnh) và đâu là phần sự khuyếch tán ánh sáng chiếm ưu thế (những bề mặt thô hơn). Bạn cũng có thể sử dụng bump map hoặc normal maps để mô phỏng thuộc tính lồi lõm và chưa hoàn thiện của bề mặt vật liệu. Hãy thiết lập các thuộc tính này như nhau cho cảc vật liệu và texture để tiết kiệm bộ nhớ và làm nhẹ file dữ liệu.
SMART LIGHTING Sử dụng ánh sáng đúng cách giúp kể câu chuyện mà bạn đang muốn truyền đạt thông qua tác phẩm của mình. Ánh sáng trực tiếp đem đến cảm giác vui tươi giúp làm mềm bầu không gian trong bức hình, và trong nhiều trường hợp giúp giảm thời gian rendering. Trong thiết kế nội thất, bạn có thể thêm vào các nguồn sáng bổ sung từ khung cửa sổ để làm nổi bật màu sắc trong khung cảnh. CẠNH VÁT CHAMFER Hầu như không tồn tại các góc cạnh hoàn toàn sắc nhọn trong tự nhiên. Dù được gia công chính xác đến đâu cũng vẫn tồn tại một góc bo tròn nào đó dù là rất nhỏ tại đường giao nhau giữa hai bề mặt. Viêc vát chamfer tại vị trí này giúp lột tả chi tiết và tăng tính chân thật cho mô hình, bề mặt cạnh vát được làm cho nỗi bật nhờ nhận và phản chiếu ánh sáng từ nguồn sáng chiếu tới.
Chất lượng và độ bo tròn của các cạnh phụ thuộc vào loại vật liệu và khoảng cách từ chi tiết đến camera bao xa. Bạn có thể chamfer các cạnh tự tiếp trong phần mền 3D hoặc ngay trong phần mền render. TEST LIGHTING Quan sát và trải nghiệm mỗi ngày là rất quan trọng. Bắt đầu với một vài nguồn sáng và di chuyển chiếu lên bề mặt các vật liệu và chi tiết. Thí nghiệm với từng loại nguồn sáng để biết được tác động của mỗi loại ra sao lên khung cảnh, sau đó tập trung vào mối tương quan giữa chúng với các loại nguồn sáng khác như thế nào, từ đó lựa chọn các thuộc tính về cuờng độ và màu sắc phù hợp cho mỗi loại. Thay đổi các vật liệu thành dạng standard white clay là cách đơn giản nhất để quan sát được cách nguồn sáng và bóng đổ hoạt động ra sao trong khung cảnh. TEST MATERIAL Bắt đầu từ những bức hình tham khảo, và cố gắng phân tích các thuộc tính của một loại vật liệu trước khi bắt đầu tạo ra loại vật liệu đó trong phần mềm số.
Vật liệu đặc biệt là các loại với nhiều lớp layers, sss, có tính trong mờ (translucency) hoặc có độ phản chiếu cao (glossy refection) thường tốn nhiều thời gian tinh toán và xử lý nhất. Do đó việc hiểu rõ về các loại vật liệu này, đồng thời tìm cách tối ưu chúng là rất quan trọng giúp giảm đáng kể thời gian render Hãy thử nghiệm vật liệu trong môi trường standard virtual studio tiêu chuẩn, sau dó add chúng vào khung cảnh của bạn. Việc kiểm tra vật liệu dựa trên khoảng cách giữa chúng tới camera cũng khá cần thiết: những vật thể ở xa camera không yêu cầu độ chi tiết cao về vật liệu bằng những vật ở gần. Ngoài ra, tránh sử dụng các vật liệu pure white hoặc fully saturated trong khung cảnh. CREATIVE LIGHTING “Bạn không chỉ đơn thuần nhấn nút chụp ảnh, bạn đang tạo nên bức ảnh với tất cả hiểu biết và tâm hồn của mình”, nhiếp ảnh gia nổi tiếng của Mỹ Ansel Adams từng nói như thế. Ý tưởng rằng nhiếp ảnh là “thật”, là mạnh mẽ và hoang dại cũng ẩn chứa những nhận thức sai cần bạn phá vỡ. Hãy quan sát cách các nhiếp ảnh gia chuyên nghiệp sử dụng ánh sáng để chụp ảnh nội thất, xe hơi hoặc chân dung. Tìm kiếm những bức ảnh có cách thiết lập ánh sáng tốt từ những bộ phim mà bạn yêu thích. Hãy xem nhiếp ảnh là tiền đề, là buớc đầu tiên để hiểu rõ một cách toàn diện về tiềm năng sáng tạo vô hạn của photorealistic rendering Hãy sử dụng ánh sáng như một họa sĩ. Đặt nó tại những nơi bạn muốn hướng người xem nhìn vào, và loại bỏ nó ra khỏi những nơi bạn thấy không cần thiết. Thực nghiệm với độ cân bằng ánh sáng, kiểm tra nhiệt độ màu và bảng phân cấp màu. Ánh sáng cần được thiết lập đồng nhất với thông điệp và nội dung mà bạn muốn truyền tải. Các nhà thiết kế đồ họa giỏi, cũng giống như cách các nhiếp ảnh gia chuyên nghiệp, luôn biết cách đưa cảm xúc và tâm hồn vào trong tác phẩm của mình.
KHƠI GỢI NGUỒN CẢM HỨNG Sáng tạo hình ảnh đáng được xem là một cách đơn giản nhất để trải nghiệm và hướng tới một cuộc sống có ý nghĩa, tuy rằng nó không phải là duy nhất. Nguồn cảm hứng cũng giống như một cái bình vậy. Mỗi người chọn bỏ vào cái bình ấy những thứ rất khác nhau, tùy thuộc vào phong cách riêng của họ. Đó có thể là những thiết kế nội thất của Danish Furniture Design, đường chạy mạch điện (circuit bending), những tác phẩm văn chương, thời trang, nhiếp ảnh, hay các tác phẩm nghệ thuật của thập niên 1970s. Là một nghệ sĩ thực thụ, hãy quan sát xung quanh và không ngừng điền đầy chiếc bình ấy với những thứ mình thích và khơi gợi cảm hứng cho bản thân. Nó sẽ giúp bạn đánh thức tiếng nói nghệ thuật từ trong trái tim bạn. Và khi bắt đầu tạo ra một khung cảnh nào đó, bạn chỉ đơn giản là đổ từ chiếc bình ấy ra một ít. Kể cả khi tác phẩm bạn tạo ra không được như ý muốn, hãy cứ vui vẻ vì bạn đã tiếp nhận đuợc thêm nhiều bài học từ việc trải nghiệm những điều mới mẻ, vượt qua giới hạn của bản thân trên con đuờng tìm kiếm cái đẹp đích thực. QUAN SÁT NHIỀU HƠN
Hãy tỉ mỉ quan sát những tác phẩm nhiếp ảnh. Giống như tất cả các hình thức nghệ thuật khác, nó cũng có ngôn ngữ, nội dung và câu chuyện của riêng mình. Hãy xem những bộ phim yêu thích và học cách thiết lập ánh sáng từ đó. Hãy học hỏi từ nghệ thuật bài trí và sắp đặt của những người tiên phong trong thời kì nhiếp ảnh đen trắng. Hãy tự mình chụp một bức ảnh. Những kiến thức về nhiếp ảnh càng sâu, đồng nghĩa với việc những khả năng của bạn với đồ họa số càng được mở rộng. Nếu không thể tưởng tượng ra một vật thể, bạn sẽ chẳng bao giờ tạo ra được nó. Quan sát cách hoạt động của ánh sáng. Bạn đã từng bao giờ trải nghiệm cảm giác bị gián đoạn đột ngột bởi một vài hiệu ứng ánh sáng hiếm gặp mà bạn tin rằng chưa ai từng thấy chưa. Nếu chưa thì hãy xem xét lại bản thân và tiếp tục quan sát, tìm tòi kỹ hơn nữa. Hãy xem xét công việc bạn đang làm. Thật bất ngờ là nhiều người thậm chí còn không kiểm tra tác phẩm của mình một cách kỹ càng. Bạn có thể đã sử dụng các thiết lập mình hay dùng cho vật liệu glass, nhưng nó lại trông không giống glass một chút nào. Đó là các lỗi thường có trong lúc làm việc. Quan sát, kiểm tra bằng mắt cũng là một kỹ năng bạn cần phải hoàn thiện. ĐỊNH HƯỚNG RÕ RÀNG Niền cảm hứng và tình yêu với hình ảnh chỉ là bước khởi đầu. Tuy nhiên hãy cẩn thận vì nó có thể khiến bạn lãng phí hàng giờ với đống hình ảnh tham khảo vô tác dụng. Trước khi bắt đầu bạn cần định huớng rõ ràng về loại hình ảnh tìm kiếm, từ đó có đuợc những sự lựa chọn thông minh hơn. Luôn luôn bắt đầu với một bản tóm tắt rõ ràng, nếu cần hãy yêu cầu khách hàng hợp tác trong việc đề ra chi tiết những gì mà họ thực sự mong muốn. Nếu là tác phẩm của cá nhân bạn, hãy thanh lọc và làm rõ luồn suy nghĩ của bản thân. Một tác