Render Elements – Khái niệm Specular & Diffuse trong thế giới thực – Phần 1

Render Elements – Khái niệm Specular & Diffuse trong thế giới thực – Phần 1

Qúa trình xử lý hậu kỳ (Post Production) với các elements sau khi render mang lại kết quả tốt hơn và chủ động hơn nhiều so với render và xử lý trực tiếp trong 3d max. Để tìm hiểu quá trình này, chúng ta liên hệ với thực tế bằng một thí nghiệm thú vị sau đây bởi Jon Hable .

Thực tế việc làm này khá đơn giản so với hầu hết mọi người thường nghĩ. Trong trường hợp mà tôi đã thiết lập là sử dụng ánh sáng phân cực để tách thành phần phản chiếu và phần khuếch tán ra khỏi bức hình. Việc tách thành phần phản chiếu và phần khuếch tán thực sự rất hữu ích trong việc hiểu rõ hơn về loại vật liệu, thay vì phải bỏ ra rất nhiều thời gian và công sức để xem và đánh giá các bức hình tham khảo.

Render Elements - Khái niệm Specular & Diffuse trong thế giới thực - Phần 1

Trong bức hình tựa đề ở trên, phần bên trái chỉ có ánh sáng khuếch tán, phần ở giữa bao gồm cả ánh sáng khuếch tán và ánh sáng phản chiếu, phần bên phải chỉ có ánh sáng phản chiếu. Tuy không phải là chuyên gia trong lĩnh vực này, nhưng sau đây là cách mà tôi đã hiểu về chúng.

1. Bức hình gốc:

2. Chỉ có phần khuếch tán :

3. Chỉ có phần phản chiếu:

Nếu muốn tự mình thực hiện thí nghiệm này, bạn sẽ cần đến:

1. Một camera cho phép bạn chụp ở chế độ bằng tay “manual mode”. Ví dụ như một máy ảnh SLR chẳng hạn.

2. Một bộ remote điều khiển màn trập cho phép bạn chụp các bức hình liên tục mà không cần bấm nút trực tiếp trên camera.

3. Một nguồn sáng.

4. Một vài tấm phim phân cực (polarizing film), Bạn sẽ cần các tấm phim mỏng phân cực thẳng (Fully Laminated Linear Polarizer Sheets), vì vậy hãy chắc chắn rằng bạn chọn đúng loại phân cực thẳng (linear polarizer), không phải là loại phân cực vòng (circular polarizer).

Về cơ bản, trong đồ họa máy tính, chúng ta giả định các vật thể đều có cả sự phản chiếu và khuếch tán ánh sáng. Bên dưới là một ví dụ đã được đơn giản hóa, trong đó các tia sáng đi đến và chạm vào một bề mặt, với một camera đặt gần đó.

Một phần ánh sáng chạm đến bề mặt và nảy ngược trở lại. Nếu chúng ta có tia sáng trắng và bề mặt xanh dương thì ánh sáng ló sẽ được duy trì là ánh sáng trắng. Hiện tượng này là sự phản chiếu ánh sáng.

Một số tia sáng khác sẽ được hấp thụ bởi bề mặt, các phần tử electrons được kích thích và một photon ánh sáng mới được phát ra theo hướng ngẫu nhiên. Nếu chúng ta có tia sáng trắng và một bề mặt xanh dương, thì tia sáng ló sẽ có màu xanh dương. Hiện tượng này là sự khuếch tán ánh sáng.

Hy vọng là bạn đã nắm rõ phần lý thuyết này. Và một điều thú vị khác là ánh sáng có thể được phân cực, bạn có thể tìm hiểu thêm về điều này từ wikipedia. Ngoài ra, ánh sáng phản chiếu sẽ duy trì độ phân cực giống như chùm tia tới, trong khi ánh sáng khuếch tán thì không. Vì ánh sáng khuếch tán được phát ra theo các hướng ngẫu nhiên cùng với độ phân cực ngẫu nhiên nên có thể nói đây là loại ánh sáng không phân cực.

Sau đây là các thiết lập trong thí nghiệm:

Khá là đơn giản, tôi có một camera được thiết lập ở chế độ bằng tay (full manual mode). Đồng nghĩa với việc:

  1. Điều chỉnh độ phơi sáng bằng tay
  1. Điều chỉnh khẩu độ bằng tay
  1. Điều chỉnh độ cân bằng trắng WB bằng tay
  1. Điều chỉnh ISO bằng tay
  1. Tắt chế độ focus tự động
  1. Chắc chắn rằng color profile được thiết lập ở chế độ sRGB thay vì Adobe 98

Ngoài ra, bạn cũng thấy là tôi có một bộ remote điều khiển màn trập từ xa, nhờ đó mà tôi có thể chụp nhiều bức hình liên tục mà không cần chạm trực tiếp vào camera. Nếu phải chạm vào camera để chụp các bức hình liên tục, tôi đảm bảo với bạn rằng sẽ có sự sai lệch xảy ra. Và tôi cũng có một nguồn phát ánh sáng, hãy cùng quan sát rõ hơn về nguồn sáng này.

Hình ảnh tại phòng thí nghiệm

Bạn để ý thấy đoạn băng dính màu cam trên tấm phân cực chứ? Bây giờ tôi sẽ xoay tấm phân cực này đi 90 độ và chụp một tấm hình khác. Hãy kiểm tra xem, đoạn băng dính màu cam đã thay đổi vị trí như hình bên dưới.

Dưới đây là bức hình chụp đầu tiên, nếu sự căn chỉnh là hoàn hảo thì sẽ không có thành phần phản chiếu ánh sáng ở đây. Dĩ nhiên là sẽ vẫn có một ít sự phản chiếu vì chúng ta không thể đặt tấm phân cực ngay ngắn một hoàn hảo bằng tay được.

Nó đã hoạt động như thế nào vậy ? Ánh sáng từ đèn được phân cực hóa khi chạm đến bề mặt, phần ánh sáng phản chiếu sẽ nảy ngược trở lại và hướng thẳng đến camera. Nó chạm phải tấm phân cực đang được đặt vuông góc với hướng phân cực của tia sáng tới, vì vậy nên nó sẽ được hấp thu toàn bộ bởi tấm phân cực. Trong khi đó, phần ánh sáng khuếch tán được hấp thu và phát ra lại từ bề mặt thì không bị phân cực. Tấm phân cực khi đó sẽ hấp thu một nửa phần ánh sáng khuếch tán này, phần còn lại chạm đến camera. Vì vậy nên bức hình chụp sẽ gồm 50% phần khuếch tán và 0% phần ánh sáng phản chiếu. Bây giờ đến bức hình chụp thứ hai.

Nếu làm đúng, bức hình khuếch tán của bạn sẽ trông như thế này :

Và bức hình phản chiếu sẽ như sau:

Như bạn cũng để ý thấy rằng thí nghiệm này hoạt động không thực sự hiệu quả.

  1. Bạn sẽ luôn có một phần phản chiếu nào đó dù nhỏ trong bức hình khuếch tán.
  1. Một số chi tiết không hoạt động như mong muốn. Trong bức hình phản chiếu, phần tay cầm trông có vẻ có một ít sắc xanh dương, có thể do đây là loại vật liệu cách điện làm biến dạng tần số một chút.
  1. Nếu bức hình phản chiếu và bức hình khuếch tán được chụp ở 1.0, một số pixel sẽ bị làm hỏng và biến dạng. Tốt hơn hết là nên chụp phơi sáng non thay vì phơi sáng quá lâu các bức hình này.
  1. Đảm bảo rằng bạn sử dụng một remote điều khiển màn trập, nếu không sẽ phát sinh các vấn đề về căn chỉnh và sai lệch.

Hy vọng là những điều này sẽ không gây nhiều trở ngại và bạn tự mình có thể thực hiện việc tách phần phản chiếu và phần khuếch tán ra khỏi bức hình của mình

Mời các bạn đón đọc phần 2: Quy trình xử lý Elements sau khi Render với V-Ray