Khi chúng ta chụp một bức ảnh, chiếc máy ảnh sẽ tự động điều chỉnh để cho bức ảnh sáng hơn một chút. Sự hiệu chỉnh này diễn ra một cách tự động nhằm mang đến bức ảnh sau cùng thân thiện hơn với mắt người.

Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu cách tốt nhất để cài đặt cho 3ds Max và V-Ray để mô phỏng sự bù sáng giống như một chiếc camera thực sự. Đầu tiên chúng ta sẽ minh họa một vài khái niệm, sau đó là các lệnh và các tùy chọn khác nhau. Trên thực tế có nhiều cách đế hiệu chỉnh, tuy nhiên tất cả đều có chung một mục đích đó là bố sung thêm Gamma 2.2 cho bức ảnh.

Chúng ta sẽ sử dụng phương pháp diễn giải đơn giản và hiệu quả. Phần đầu tiên sẽ đề cập đến cách thiết lập các cài đặt và phần hai sẽ đề cập đến các cài đặt yêu cầu cho bất cứ file nào. Sau cùng ta sẽ tổng kết chương bằng việc tổng hợp một số tính năng hữu ích của V-Ray frame buffer.

Bù trừ Gamma

Trước khi bắt đầu bất kỳ bài tập thực hành nào về V-Ray, điều cần thiết đầu tiên bạn cần phải hiểu là cách hoạt động của camera và cảm biến (sensor) để từ đó tái tạo lại hiệu ứng của chúng trên phần mềm V-Ray.

Bây giờ chúng ta sẽ nghiên cứu về sự hiệu chỉnh bằng Gamma Curve (hay còn gọi là Linear Workflow), đây là một trong những chủ đề cơ bản, cùng với khái niệm về phơi sáng (exposure) và cân bằng sáng Light balance) đã tạo nên nền móng cho sự hoàn thiện của một hình ảnh kết xuất đồ họa.

Chắc hẳn bạn cũng đã từng tạo ra những bức ảnh render bị quá tối hoặc bị cháy sáng do bạn gặp nguồn sáng mạnh làm bức ảnh có những vùng hoàn toàn màu trắng. Đây là một trong những tình huống tiêu biểu, đặc biệt là kết xuất ảnh về nội thất. Khi một bức ảnh render bị quá tối, ngay lập tức chúng ta tìm cách tăng cường độ sáng lên. Tuy nhiên việc này ít khi mang lại hiệu quả vì ánh sáng thường bị loang ra và hình ảnh bị cháy ngay lập tức. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu nguyên nhân và cách khắc phục vấn đề này.

Bất kỳ hệ thống lấy mẫu (Sampling system) nào – ví dụ, đối với 1 chiếc camera là cảm biến của nó – đều thu thập thông tin dựa trên một đường phản ứng (iresponse curve) nhất định và hoàn toàn khác so với đường phản ứng của mắt người. Do đó chiếc camera được lập trình để hiệu chỉnh những dữ liệu nó thu thập được mà không đòi hỏi bất kỳ sự can thiệp nào của chúng ta. Mục đích để làm bức ảnh gần nhất có thể với mức độ chấp nhận của mắt người so với khi quan sát hình ảnh trong thực tế.

Mắt người có xu hướng quan sát vật thể rõ ràng hơn nhiều so với tất cả những cảm biến. Do đó chúng ta có thể hiểu được tại sao nếu những hiệu chỉnh này không được áp dụng thì bức ảnh hoàn thiện sẽ trở nên rất tối. Điều này giải thích cho những bức ảnh rất tối mà chúng ta đã đề cập trước đó.

Trong trường hợp này chúng ta không có chiếc cảm biến nào, nhưng xét về mọi phương diện, V-Ray là một hệ thống mô phỏng nó. vì thế nó mô phỏng nhiều chức năng của một chiếc cảm biến, kể cả việc lấy mẫu mang lại kết quả khác với cảm nhận từ mắt người như chúng ta đã đề cập từ trước, vì lý do này, để tạo ra một bức ảnh bằng V-Ray thì việc chúng ta phải làm đơn giản là việc một chiếc camera vẫn tự động làm: bổ sung một đường hiệu chỉnh (compensation curve) thường là đường Gamma với giá trị 2.2 (giá trị trung bình gần nhất để hiệu chỉnh).

Về lý thuyết, một bức ảnh hoàn toàn có thể được hiệu chỉnh sau, ví dụ bằng công cụ Gamma trong Photoshop. Tuy nhiên có một vài tác dụng phụ như hiện tượng xóa màu và ảnh hưởng đến độ nét của vật trong những vùng tối. vì lý do này, chúng ta sẽ tìm hiểu làm cách nào để hiệu chỉnh một bức ảnh trong khi render, việc này sẽ giải quyết từng vấn đề một, giống như điều mà mọi chiếc camera vẫn làm.

Ghi chú: Các hình ảnh kết xuất bên dưới ( Hình 2-1, 2-2, 2-3) cũng được sử dụng trong Chương 6 – Mô phỏng chất liệu, để giúp bạn hiểu được cách mà các chất liệu được chỉ định cho một vật thể.

Hình 2-1: Một hình ảnh kết xuất mà chưa được hiệu chỉnh, nó trở nên quá tối và độ tương phản cao.

Hình 2-1 là một thí dụ điển hình về một bức hình chưa được hiệu chỉnh. Phần ảnh tối thể hiện quá tối và độ tương phản thi quá cao. Điều này làm cho việc điều chỉnh ánh sáng trở nên bất khả thi. Vấn đề ở đây đơn giản là chúng ta chưa tái tạo lại hoạt động của một chiếc camera.

Hình 2-2: Bức hình được bù sáng sau khi kết xuất, bức ảnh chứa khá nhiều ảnh giả trong các vùng tối.

Hình 2-2 Chính là bức ảnh trong Hình 2-1 sau khi được bù sáng bằng photoshop. Đường Gamma làm mọi vật trở nên sáng hơn, tuy nhiên bức hình có xu hướng bị bạc màu và các ảnh giả (artifad) nổi lên trong những vùng tối.

Hình 2-3: Hình ảnh được bù sáng trong quá trình kết xuất.

Hình 2-3 Đã được bù sáng trong quá trình render, do đó bức ảnh nhìn chung trở nên sáng hơn, màu sắc, các chi tiết được giữ nguyên và độ tương phản được điều chỉnh đúng. Trong trường hợp này, không xuất hiện các ảnh giả trong những vùng tối.

Áp dụng Gamma cho toàn bộ khung cảnh mà không áp dụng cho các ảnh Map (texture)

Giá trị trung bình đặc trưng của đường Gamma là giá trị làm cho bức ảnh trở nên tương đồng nhất với mức độ chấp nhận của mắt người – là 2.2. Chỉ cần bổ sung Gamma 2.2 chúng ta sẽ giải quyết được vấn đề bù sáng.

Chúng ta có thể thêm giá trị Gamma vào một hình ảnh kết xuất thông qua 3ds Max, tuy nhiên nếu chúng ta thêm nó một cách bừa bãi vào mọi thứ thì một vài điều lạ sẽ xảy ra cho các chi tiết ảnh Map (Hình 2-4).

Hình 2-4: (A) Hình ảnh render mà không thêm Gamma 2.2;-(B) Hình ảnh render có thêm Gamma 2.2;-(C)Hình ảnh render có thêm Gamma 2.2 nhưng không áp dụng cho các chi tiết lưới.

Hình 2-5: Chất liệu gỗ được thể hiện trong phần Material Editor.

Hình 2-4 (A) không được hiệu chỉnh bổ sung Gamma. Hình 2-4 (B) được bổ sung Gamma trên toàn bộ khung cảnh. Hãy xem điều gì xảy ra với các chi tiết vân gỗ, trong khi màu sắc nguyên bản của nó không thể nhìn thấy trong Hình 2-5. vậy tại sao chi tiết vân gỗ lại bị phai màu sau khi thêm Gamma (Hình 2-4 B)? Ở phần trước chúng ta đã nhấn mạnh việc những chiếc camera tự động bổ sung Gamma 2.2 vào bức ảnh, và đây là một gợi ý nho nhỏ: các chi tiết dạng lưới đều là ảnh chụp. Do đó chúng ta phải ngăn việc các chi tiết này nhận 2 lần bổ sung Gamma, sự phai màu của bức ảnh (Hình 2-4 B) xảy ra do chi tiết dạng vân gỗ đã được bổ sung Gamma 2.2 lần đầu tiên khi chụp ảnh, và được bổ sung thêm 1 lần nữa trong quá trình kết xuất (render).

Tóm lại chúng ta cần phải:

  1. Hiệu chỉnh trong quá trình render bằng việc bổ sung Gamma 2.2
  2. Tránh việc bổ sung Gamma 2.2 cho các chi tiết dạng ảnh Map bởi chúng đã được xử lý trong quá trình chụp ảnh rồi.

Thiết lập 3DS Max cho việc hiệu chỉnh

Cho đến giờ tất cả vẫn chỉ là trên lý thuyết. Bây giờ chúng ta sẽ sử dụng 3ds Max và V-Ray để diễn giải lý thuyết này theo cách tốt nhất có thể. Phương pháp này được chia làm 2 phần cần được thực hiện:

  • Phần 1: Giải quyết sự tương thích giữa Material Editor (phím tắt M), render (F9) và các chi tiết ảnh Map (texture). Những thay đổi trong phần preferences cần được thực hiện như Hình 2-7.
  • Phần 2: Giải quyết sự hiệu chỉnh hình ảnh. Trong trường hợp này chúng ta có 2 thông số để cài đặt cho mỗi file mới (Hình 2-8)

Hiệu chỉnh phần 1: Tránh việc áp dụng Gamma cho các chi tiết lưới

Thiết lập cài đặt sau đây giúp tránh việc các chi tiết lưới bị bổ sung Gamma 2 lần gây ra hiện tượng phai màu (Hình 2-4 A). Thiết lập này giúp màu sắc tương thích với Materia Editor và kết xuất ảnh. Bạn thay đổi thiết lập bằng cách bấm vào mục Customize và chọn Preferences (Hình 2-6). Bây giờ trong thẻ Gamma and LUT tronq hộp thoại Preference Setting (Hình 2-7), hãy thiết lập như dưới đây (Hình 2-8).

Hình 2-6: Mục Preferences được tô đậm trong bảng tùy chọn Customize.

Hình 2-7: Các tùy chọn được tô đậm trong hộp thoại Preference Setting. Hãy nhớ kiểm tra lại những thiết lập này khi bạn cài đặt lại 3ds Max.

Sau đây là một số chi tiết về tác dụng của mỗi tùy chọn trong thẻ Gamma and LUT (Hình 2-7)

  1. Chọn Gamma: Kích hoạt chức năng bổ sung Gamma 2.2
  2. Material and Colofs: Chọn tick cả 2 ô để đảm bảo việc bổ sung Gamma có tác dụng cho cả Material Editor và Color selector. Màu sắc được thể hiện nhạt hơn.
  3. Input gamma: Bằng việc chọn giá trị 2.2, ta ngụ ý rằng các chi tiết dạng lưới đã được bổ sung Gamma 2.2 và sẽ không cần bổ sung nữa.
  4. Output gamma: Chọn 1.0, chúng ta sẽ để 3ds Max lưu hình ảnh mà không có điều chỉnh gì.

Hiệu chỉnh phần 2: Giành cho mỗi file mới

Với mỗi file mới, bạn cần phải cho phép việc điều chỉnh Gamma được thực hiện cùng với quá trình render thông qua hộp thoại Render Setup (Hình 2-8). Phím tắt của hộp thoại này là F10.

  • Cài đặt Gamma 2.2 trong V-Ray: Color mapping.
  • Kích hoạt V-Ray: Frame Buffer.

Hãy luôn ghi nhớ thực hiện 2 việc trên mỗi khi bạn chạy một file mới.

Hình 2-8: Hộp thoại Render Settup với 2 tùy chọn Gamma và Enable built-in Frame Buffer được tô đậm trong mục V-Ray: Color mapping và V-Ray:: Frame Buffer.

Thảo luận:

Tại sao lại sử dụng Gamma trong Color mapping mà không phải Output Gamma (Trong mục Preference setting Hình 2-7)? Tôi luôn ưu tiên những phương pháp đơn giản và hiệu quả, tuy nhiên để giải thích tại sao thì chúng ta cần thực hiện một số phân tích nhỏ mang tính kỹ thuật.

Tính năng khử răng cưa (Anti-aliasing) trong V-Ray được tạo ra nhằm tối ưu hóa quy trình do đó nó không thể tính toán các chi tiết trong vùng tối một cách hoàn hảo, điều mà chúng ta khó nhìn rõ được. Chức năng này thiết lập một ngưỡng mà trong đó chi tiết của các vật thể trong vùng tối trở nên tương đối, đổi lại toàn bộ quá trình xử lý được diễn ra nhanh hơn.

Nếu ta bổ sung Gamma thông qua cài đặt Output Gamma thì việc bổ sung sẽ được diễn ra sau khi thực hiện kết xuất ảnh và những vùng tối được làm sáng lên sẽ có thể xuất hiện ảnh giả (artifact) do hiện tượng kể trên, vì lý do này, việc bổ sung Gamma 2.2 trong tùy chọn Color mapping được ưa thích hơn, theo cách đó Gamma sẽ được bổ sung trong quá trình kết xuất ảnh và ảnh giả sẽ không xuất hiện.

Ghi chú: Khi bạn thay đổi thiết lập Gamma kéo theo phần chọn màu trong Material Editorcũng thay đổi. Sự phân phối màu trở nên mất cân bằng và có xu hướng thiên về màu sáng hơn. Toàn bộ hệ thống được định hướng cho sự tương thích với mắt người, vốn nhạy cảm hơn với gam màu trung tính và nhẹ nhàng hơn là gam màu tối.

Thực hành: Cách bù sáng một bức ảnh

Trong bài tập này bạn sẽ được hướng dẫn cách cài đặt quá trình kết xuất ảnh bằng việc áp dụng những bước liên quan đến bù sáng ảnh cho lần đầu tiên. Bạn khởi động V-Ray và 3ds Max, sau đó tùy chọn Gamma trong mục Preference settings như hướng dẫn trong mục trước.

  1. Bạn mở file Chap02-01-busnelli-bohemien-sofa.max trong thư mục P&R-Vray/Chapter 02/Exercises. File này chứa mẫu 3D từ trang designconnected.com với chất liệu có gam màu xám trung tính, một camera mô phỏng V-Ray (V-Ray physical camera) và đèn VrayLight dạng tấm phẳng.
  2. Hoàn tất 2 bước được hướng dẫn trong mục Compensation part 2. Thiết lập Gamma trong Color mapping thành 2.2 và kích hoạt Frame Buffer (Hình 2-8).
  3. Kích hoạt Global Illumination trong thẻ Indirect Illumintation (Hình 2-9) và sau cùng là nhấn nút Render hoặc bấm tổ hợp phím SHIFT+Q. Bạn sẽ thấy V-Ray thực hiện một vài bước Prepass (sẽ được đề cập chi tiết trong Chương 3: Global Illumination và Irradiance Map). Một bức hình render được khởi đầu tốt (Hình 2-10) xuất hiện trong cửa sổ V-Ray frame buffer (Hình 2-11) sẽ được phân tích cụ thể trong phần tiếp theo.

Hình 2-9:Hộp thoại Render Setup với thẻ Indirect illumination và tùy chọn kích hoạt Global illumination được tô đậm.

Hình 2-10:Hình ảnh kết xuất sau cùng. Mô hình 3D này gọi là Bohemian Sofa thiết kế bới Busnelli.it và được tải từ thư viện của www.designconnected.com

Phần này được hướng dẫn trong DVD: P&R-Vray\Chapter 02\Video\Video-02-1.MP4

Ray Frame Buffer

Cửa sổ V-Ray Frame Buffer  (Hình 2-11) là nơi hiển thị hình ảnh kết xuất của bạn.

Hình 2-11: Cửa sổ V-Ray Frame Buffer hiển thị một số tùy chọn quản lý bức ảnh render

Cửa sổ V-Ray Frame Buffer (Hình 2-11) chứa một bộ công cụ rất hữu ích cho quá trình sửa và kiểm tra từng bước của việc dựng ảnh. Một tính năng thú vị của V-Ray frame buffer đó là nó cho phép hiển thị ảnh dạng 32 bit vốn chứa đựng nhiều thông tin hơn là một đoạn video. Khi chúng ta lưu một bức ảnh dạng 8 bit, ví dụ như định dạng JPG thì một số thông tin có thể bị mất. Nhưng chính xác thì đó là những thông tin gì?

Hãy xem ví dụ trong file Chap02-01-busnelli-FINAL.max dùng trong mục trước, trong mục V-Ray light (Plane)bạn chọn giá trị 300 cho Multiplier (Hình 2-12). Nếu bạn tiến hành thực hiện kết xuất ảnh, bạn sẽ có một bức ảnh bị phơi sáng quá mức (Hình 2-13).

Hình 2-12:Một phần của bảng Modify cho VrayLight với tùy chọn Multiplier được tô đậm. Hình 2-13:Hình ảnh kết xuất bị phơi sáng quá mức ở phần trung tâm.

Trước khi tiếp tục giải thích cách kiểm soát mức độ phơi sáng, chúng ta hãy cùng tìm hiểu ý nghĩa và tác dụng của các biểu tượng được tô đậm trong Hình 2-11:

  • Show correction control (a): nút này giúp hiển thị bảng điều khiển các hiệu chỉnh.
  • Force color clamping (b): nút này giúp hiển thị một bản-vá-trắng (white patch) của những vùng bị phơi sáng quá mức. Bản vá này hiển thị những hình ảnh tự nhiên nguyên bản.
  • View clamped colors : nút này giúp hiển thị những vùng bị phơi sáng quá mức với màu trắng,và những vùng hiển thị đúng với màu xám.
  • Show pixel information (c): nút này giúp hiển thị thông tin về từng điểm ảnh (pixel) riêng biệt.
  • Use colors level correction (d): nút này giúp bạn điều chỉnh level.
  • Use colors curve correction (e): nút này giúp bạn điều chỉnh curve.
  • Use exposure correction (f): nút này giúp bạn điều chỉnh độ phơi sáng.

Khi ta bấm vào nút (a), Show corrections control (Hình 2-11), bảng cân màu (color correction) xuất hiện (Hình 2-14). Bảng này chứa 1 bộ tùy chọn cho phép bạn tùy chỉnh độ phơi sáng của bức ảnh trong frame buffer.

Hình 2-14: Bản căn chỉnh màu sắc.

Hình 2-15:Bức ảnh với vùng bị phơi sáng quá mức hiển thị trong vùng màu đen.

Hình 2-16:Bức ảnh với vùng bị phơi sáng quá mức hiển thị trong vùng màu trắng.

Khi ta bấm vào bút (b), Force color damping, bạn có thể vô hiệu tính năng sử dụng White-patch trong vùng bị phơi sáng quá mức và một số vùng được tô màu khác sẽ xuất hiện. Chúng thể hiện vùng bị phơi sáng quá mức theo mức độ (Hình 2-15). Chức năng Force color damping thường chỉ được tắt khi kiểm tra mức độ phơi sáng, còn bình thường nó ở trạng thái được kích hoạt.

Khi ta bấm vào nút View darned colors, chức năng force color damping sẽ tự động bị vô hiệu hóa và làm hiện ra các vùng bị phơi sáng quá mức. Đây cũng là một công cụ kiểm tra gần giống với công cụ ở trên. Thay vì hiển thị những vùng có màu, nó lại hiển thị những vùng bị phơi sáng quá mức dưới màu trắng, và những vùng ánh sáng chuẩn dưới màu xám (Hình 2-16).

Phần này được hướng dẫn trong DVD: P&R-Vray\Chapter 02\Video\Video-02-2.MP4

Ghi chú: Để thấy ảnh kết xuất trong điều kiện bình thường bạn chỉ cần kích hoạt chức năng force color damping(b), trong Hình 2-11 đã được kích hoạt mặc định.

Điều chỉnh độ phơi sáng của ảnh kết xuất 32 bit

Nếu ta thay đổi điều chỉnh độ phơi sáng, Use exposure control, (Hình 2-17) chúng ta có thể dễ dàng hiểu được tại sao một bức ảnh 32 bit lại chứa đựng nhiều thông tin hơn cả một đoạn video.

Hình 2-17: Một phần của cửa sổ V-Ray frame buffer với mục điều chỉnh độ phơi sáng được tô đậm.

Trong hộp thoại V-Ray frame buffer, ta bấm vào nút Use exposure control (Hình 2-17), và sau đó bấm vào nút Show corrections control để mở ra bảng căn chỉnh màu sắc (Hình 2-18). Tại đây bạn có thể thay đổi mức độ phơi sáng bằng việc di chuyển mũi tên hình tam giác nhỏ ở trên cùng.

Hình 2-18: Một phần cùa bảng căn chỉnh màu sắc hiển thị nút hình tam giác dùng để thay đổi độ phơi sáng.

Giá trị phơi sáng cơ bản là +0,00 và nó cho biết rằng độ phơi sáng chưa bị thay đổi. Tuy nhiên bạn chỉ cần dịch chuyển mũi tên hình tam giác một chút sang bên trái (Hình 2-18), giá trị của nó sẽ thấp hơn. Bức ảnh khi đó sẽ trở nên bớt sáng hơn và vùng bị phơi sáng quá mức sẽ trở nên chi tiết và có đường nét hơn (Hình 2-19), và đây chính là lợi thế của việc sử dụng ảnh 32 bit.

Hình 2-19: Hình ảnh kết xuất sau khi căn chỉnh vùng bị phơi sáng quá mức trong bảng Color corrections

Ghi chú: Hiệu ứng căn chỉnh độ phơi sáng của bức ảnh qua V-Raỵ frame buffer cũng có thể được tìm thấy trong file Video-02-2.MP4.

Điều chỉnh độ phơi sáng của ảnh kết xuất 8 bit

Nếu ta lưu một ảnh kết xuất dưới định dạng JPG (một dạng file 8 bit) và mở nó trong Photoshop hay một phần mềm chỉnh ảnh nào khác và thay đổi độ phơi sáng của nó, ngay lập tức ta có thể thấy sự khác biệt giữa ảnh 32 bit (Hình 2-19) và ảnh 8 bit (Hình 2-20).

Hình 2-20: Kết quả thu được khi giảm độ phơi sáng của một bức ảnh bằng Photoshop

Bạn có thể thấy rằng vùng bị phơi sáng quá mức của bức ảnh 8 bit (Hình 2-20) trở thành màu xám khi độ phơi sáng bị giảm đi, trong khi với bức ảnh 32 bít (Hình 2-19) thì việc giảm độ phơi sáng giúp hiển thị toàn bộ chi tiết của ảnh một cách chuẩn xác.

Trong trường hợp này độ sáng đã được giảm đi, tuy nhiên những chi tiết bị mất thì không thể khôi phục được. Vấn đề ở đây là những chi tiết bị mất đã không được lưu lại.

Điều kỳ diệu nho nhỏ này cũng có thể được thực hiện mà không cần dùng V-Ray frame buffer. Bạn chỉ cần lưu bức ảnh kết xuất dưới dạng .EXR (định dạng 32 bit, được sử dụng nhiều nhất cho việc căn chỉnh này), và nếu bạn giảm độ phơi sáng trong Photoshop thì bạn cũng thu được kết quả tương tự như trong Hình 2-19. Tuy nhiên, sự thật là công cụ V-Rayframe buffer vẫn là một công cụ thực tế và tức thời.

Tóm lại, định dạng 32 bit rất hữu hiệu khi bạn cần thay đối và bù sáng một bức ảnh, nhưng khi mọi việc đã hoàn tất thi đừng ngại lưu nó dưới định dạng .JPG (8 bit) hoặc tốt hơn hết là dưới định dạng không nén .TIF.

Thảo luận:

Bạn có thể liên tưởng đến rất nhiều thứ để nói về những khác biệt giữa các ảnh định dạng 8, 16 và 32 bit, tuy nhiên mục đích của những ví dụ này đơn giản là để nhấn mạnh lợi ích của việc sử dụng ảnh 32 bit trong quản lý độ phơi sáng của ảnh.

Nguồn: vncivil.com