3D Render là gì? Vai trò quan trọng của Render trong thiết kế

3D Render là một trong những thuật ngữ cơ bản trong ngành thiết kế. Đây là quy trình quan trọng trong các ấn phẩm đồ họa, hoạt hình và phim ảnh, nhằm biến hóa các bản phác thảo 2D thành thiết kế 3D cuốn hút và bắt mắt. Vậy 3D Render là gì? Được sử dụng như thế nào? Và có bao nhiêu phương pháp 3D Render thông dụng? Hãy cùng VTC Academy Plus khám phá trong bài viết dưới đây nhé!

Để hiểu rõ hơn về 3D Render, trước tiên, chúng ta hãy cùng tìm hiểu xem Render là gì trước nhé!

Render là gì?

Render, hay còn được gọi là kết xuất, là quy trình kiến tạo một hình ảnh 3D, một nhân vật 3D hoặc một đoạn phim. Thông qua các phần mềm chuyên dụng, mô hình render sẽ được tạo ra bằng một cấu trúc dữ liệu, bao gồm các thông tin về ánh sáng, hình học, chất liệu và điểm nhìn của đối tượng.

Kết quả render kiến trúc nhà ở

Render được xem là một trong những bước quan trọng trong quá trình xử lý đồ họa. Thông thường, đây là bước cuối cùng trong thiết kế đồ họa và quá trình dựng phim.

Sau khi kết xuất, nếu hình ảnh trông giống vật thể thật thì được gọi là Photorealistic Rendering. Ngược lại, nếu chúng giống như các hình vẽ 2D hoặc hình ảnh 3D trong các bộ phim hoạt hình thì được gọi là Non-photorealistic Rendering.

3D Render là gì?

Tương tự như Render, 3D Render sử dụng các phần mềm thiết kế để tạo dựng hình ảnh và phối cảnh dựa trên dữ liệu mô hình 3D. Kỹ thuật này xuất hiện lần đầu tiên vào đầu những năm 1960, khi William Fetter mô phỏng không gian trong buồng lái của máy bay.

Mô hình mô phỏng không gian trong buồng lái của William Fetter

Không giống với các bức ảnh được chụp thông thường, những hình ảnh được xử lý bởi 3D rendering đều được tạo ra bởi sự tưởng tượng và sáng tạo của người thiết kế. Vì vậy, đây được cho là một công việc phức tạp, đòi hỏi nhiều sự sáng tạo và thời gian.

3D Render được sử dụng rộng rãi trong hình ảnh 3D, các video quảng cáo hay phim ảnh, đặc biệt là phim hoạt hình. Một số tác phẩm nổi tiếng là Up (Vút bay), Finding Nemo (Đi tìm Nemo), Frozen (Nữ hoàng băng giá),…

3D Render hoạt động như thế nào?

Như đề cập ở trên, những hình ảnh được tạo ra bởi 3D rendering là một sản phẩm của sự sáng tạo. Vì vậy, đầu tiên, các nhà thiết kế sẽ lên ý tưởng và tạo nên mô hình 3D bằng các phần mềm thiết kế. Tại đây, các công thức toán học sẽ được áp dụng để tính toán cho bề mặt của vật thể hoặc cảnh quay.

Sau đó, họ sẽ sử dụng các thuật toán để tính toán và mô phỏng các hiệu ứng ánh sáng như khúc xạ ánh sáng, phản xạ ánh sáng, bóng mờ,… Việc này giúp tạo cảm giác chân thật hơn cho người xem.

Trong bước tiếp theo, các nhà thiết kế sẽ sử dụng phần mềm 3D render chuyên dụng để tính toán và tạo họa tiết cho vật thể. Họ sẽ tính toán về sự thay đổi của ánh sáng và màu sắc để tạo ra các kết cấu khác nhau, sao cho chúng chân thực nhất có thể.

Sau khi dựng mô hình 3D và sử dụng hàng loạt các công thức toán học để tính toán về sự thay đổi màu sắc, ánh sáng, kết cấu và chất liệu, các nhà thiết kế sẽ tiến hành kết xuất hình ảnh. Lúc này, phần mềm thiết kế sẽ hỗ trợ chuyển đổi các mô hình 3D thành một hình ảnh 2D có độ phân giải cao.

Xem thêm bài viết: Đâu là điểm khác nhau giữa Kỹ xảo Điện ảnh (VFX) và Hoạt hình?

Hai cách Render 3D thông dụng

Hiện nay, có 2 cách kết xuất 3D chính được sử dụng rộng rãi trong giới thiết kế, là real-time và non real-time render.

Real-time render

Cách kết xuất này được dùng nhiều trong thiết kế game hoặc các đồ họa tương tác. Vì tính tương tác của người dùng trong những môi trường này tương đối cao nên cần phải tạo ra hình ảnh liên tục theo thời gian thực. Trung bình, real-time render có thể kết xuất hình ảnh khá là nhanh, khoảng 24 hình ảnh trong 1 giây.

Ví dụ, trong các game hành động, người chơi sẽ thường xuyên di chuyển nhân vật khiến khung cảnh và góc hình thay đổi liên tục và tùy ý. Vì vậy, các khung hình phải có sự thay đổi ‘ngay lập tức” để trải nghiệm người chơi liền mạch và chân thật hơn. Khi này, Real-time rendering sẽ được ứng dụng để làm điều đó.

Non real-time render

Kỹ thuật kết xuất này được sử dụng cho các sản phẩm không yêu cầu về tốc độ xử lý. Các phép tính trong kỹ thuật render này được thực hiện bằng các đơn vị trung tâm đa lõi với các phần mềm như V-Ray và Mental Ray.

Non real-time render được ứng dụng nhiều trong thiết kế hoạt hình 3D và hiệu ứng hình ảnh tiêu chuẩn cao, nơi người xem sẽ thường thức một cách thụ động mà không thể tương tác trực tiếp.

Các kỹ thuật 3D Rendering phổ biến

Sau nhiều năm phát triển, các nhà thiết kế đã tạo ra một số kỹ thuật 3D rendering khác nhau. Tuy nhiên, mục tiêu của mọi kỹ thuật là đều giúp cho hình ảnh chân thực hơn và giống như ngoài đời thật nhất có thể. Một số kỹ thuật phổ biến là: rasterization, ray casting, ray tracing và rendering equation.

Rasterization

Đây là một trong những kỹ thuật render sớm nhất trong giới thiết kế. Nó hoạt động bằng cách xử lý các mô hình 3D như một dạng lưới đa giác, với các đỉnh được gắn các thông tin về vị trí, màu sắc và kết cấu.

Các đỉnh này sẽ đóng vai trò như các đường biên giới và các pixels còn lại sẽ được tô bằng những màu sắc thích hợp. Đây là một kỹ thuật giúp kết xuất nhanh, phù hợp cho các sản phẩm ứng dụng real-time render. Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của rasterization là về mặt thẩm mỹ, trông hình ảnh không được chân thật và độ phân giải kém.

Ray Casting

Ray Casting là kỹ thuật truyền tia lên một hình 3D từ các góc nhìn của máy ảnh. Nó giúp tạo ra một góc nhìn ba chiều trong một mặt phẳng hai chiều. Các tia này được vẽ ra theo từng pixels trên mặt phẳng hình ảnh.

Đây là một kỹ thuật tối ưu hơn rasterization tuy nhiên, chúng dễ gặp vấn đề khi các vật thể hoặc mặt phẳng chồng chéo lên nhau. Để xử lý việc này trong quá trình làm nhân vật 3D, các nhà thiết kế sẽ tích hợp bộ đệm Z (bộ đệm lưu trữ thông tin độ sâu và màu sắc cho từng pixel).

Ray Tracing

Ray tracing được phát triển để giải quyết các vấn đề về mô phỏng bóng và phản chiếu trong các thiết kế của ray casting.

Kỹ thuật này hoạt động tượng tự với ray casting, tuy nhiên, nó tối ưu hơn về việc mô phỏng ánh sáng. Các tia sáng sẽ được phóng ra từ phía góc nhìn của máy ảnh và truyền đến mô hình vật thể. Sau đó, các tia phản chiếu, tia khúc xạ và tia bóng sẽ được phát ra, tùy thuộc vào đặc tính của bề mặt.

Rendering Equation

Đây là kỹ thuật tiên tiến nhất của 3D render, giúp việc mô phỏng ánh sáng chính xác hơn, làm cho hình ảnh trông giống thực tế nhất. Thay vì ánh sáng chỉ phát ra tại một điểm, trong rendering equation, ánh sáng được phát ra từ nhiều nguồn và nhiều hướng khác nhau. Tuy nhiên, cũng chính vì vậy mà các thuật toán của kỹ thuật này cũng phức tạp hơn.

Mong rằng với bài viết này, VTC Academy Plus đã giúp bạn giải đáp câu hỏi 3D render là gì và hiểu được cách thức hoạt động của kỹ thuật này. 3D render đã và đang thay đổi cách thức làm việc ở nhiều lĩnh vực, từ các ngành công nghiệp sản xuất, kiến trúc và nội thất cho đến các ngành công nghiệp giải trí và quảng cáo. Sự phát triển của quá trình này sẽ không bao giờ dừng lại và ngày càng có nhiều ngành nghề phụ thuộc vào nó hơn.

Để có thể hiểu hơn về 3D Render cũng như làm sao để tạo ra những thước phim chân thật và thu hút khán giả, bạn có thể tham khảo khóa học Kỹ xảo Hoạt hình 3D tại VTC Academy Plus.

Tại đây, bạn không chỉ được cung cấp đầy đủ những kiến thức về tư duy nghệ thuật và các công cụ thiết kế, mà còn mang đến cơ hội thực chiến với các dự án thực tế cùng các doanh nghiệp trong và ngoài nước. Sau 2 năm rưỡi đào tạo, bạn sẽ:

• Được trang bị đầy đủ những kiến thức nền tảng và tư duy về mỹ thuật, như các nguyên tắc animation, dựng hình, hậu kỳ,…
• Thành thạo các công cụ và phần mềm thiết kế, kỹ xảo hoạt hình và hiệu ứng đặc biệt (VFX).
• Nắm được quy trình và cách thức triển khai các dự án về lĩnh vực kỹ xảo hoạt hình 3D.
• Có thể đi làm ngay với mức lương khởi điểm lên đến 20 triệu đồng hoặc du học chuyển tiếp sang Pháp, Canada..

Đây có phải là một ngành nghề tiềm năng và phù hợp với bạn? Kỹ xảo Hoạt hình 3D đang là một trong những ngành nghề sáng tạo phát triển nhất trên thế giới, đem lại nguồn thu nhập nghìn đô cho nhiều bạn trẻ.

Bạn còn chần chờ gì nữa? Sao không đăng ký học tại VTC Academy Plus ngay để bắt đầu cho hành trình trở thành một chuyên viên kỹ xảo hoạt hình 3D chuyên nghiệp của mình!