Render là gì? Tìm hiểu về Render CPU và Render GPU

Dù bạn có đang làm việc trong lĩnh vực đồ họa hay không thì chắc hẳn cũng đã từng nghe đến từ render. Đây là một thao tác xử lý hình ảnh có thể tạo ra tác động rất lớn đến chất lượng hình ảnh đầu ra, đặc biệt là trong lĩnh vực đồ họa 3D. Vậy render là gì? Có những loại render nào? BKHOST sẽ cùng bạn tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

Render là gì?

Khái niệm Render

Render 3D là quá trình máy tính lấy những hình ảnh thô chưa được hoàn chỉnh từ cảnh 3D sau đó sẽ tính toán để đưa ra kết quả là hình ảnh đã được xử lý. Đầu ra thường là một hình ảnh đơn lẻ hoặc là một loạt các hình ảnh đã được xử lý và cắt ghép lại với nhau.

Render thường là giai đoạn cuối cùng của quá trình làm việc đồ họa 3D. Cũng có vài trường hợp render sẽ là giai đoạn kề cuối, ví dụ như khi bạn đưa tính năng render vào chỉnh sửa để xử lý hậu kỳ.

Kết quả mà việc render mang lại là những hình ảnh sẽ được xuất dưới dạng tệp video hoặc một chuỗi hình ảnh mà sau đó có thể ghép lại với nhau. Một giây hình ảnh hoạt động thường có ít nhất 24 khung hìnreh trong đó, vì vậy một phút hình ảnh hoạt động có 1440 khung hình để render. Quá trình này có thể mất khá nhiều thời gian.

Phân loại Render

Có hai loại render là render CPU và render GPU.

Sự khác biệt ở chúng nằm ở hai thành phần máy tính. CPU thường được tối ưu hóa để chạy nhiều tác vụ nhỏ hơn cùng một lúc, GPU lại thường chạy các tác vụ phức tạp một cách tốt hơn. Nói tóm lại render GPU nhanh hơn CPU rất nhiều. Trong các công cụ máy tính hiện đại ngày nay, sự khác biệt giữa chúng không đáng kể trừ khi trong những cảnh phức tạp nhất.

Render CPU là gì?

Render CPU (còn được gọi là pre render) là khi CPU được máy tính dùng làm thành phần chính để xử lý một khối lượng công việc đồ họa lớn, thường được sử dụng trong phim điện ảnh và kiến trúc vì nó có độ chính xác cao khi tạo ra hàng loạt hình ảnh chân thật với thời gian render rất ngắn. Mặc dù nói như vậy nhưng đôi khi việc render cũng phải mất hàng giờ để hoàn thành.

Đối với phân cảnh có ánh sáng phẳng và các hình ảnh đơn giản thì thời gian render chỉ trong gang tấc. Nhưng đối với phân cảnh sử dụng ánh sáng HDRI phức tạp và nhiều mẫu thì việc render có thể phải mất khá nhiều thời gian để hoàn thành.

Render farm là một hệ thống gồm nhiều máy tính hoặc máy chủ có công suất cao cho phép màn hình máy tính hiển thị được nhiều khung hình cùng một lúc. Đôi khi một khung hình được chia thành các phần để hiển thị theo từng phần của farm. Việc này giúp giảm kha khá thời gian render tổng thể. Nó cũng có thể sử dụng CPU để hiển thị các hiệu ứng nâng cao hơn bao gồm các kỹ thuật như sau:

Ray Tracing

Ray Tracing là nơi mà mỗi pixel trong hình ảnh xuất ra sẽ tương tác với các đối tượng trong chính hình ảnh đó để trở nên hài hòa và sinh động Tính năng này rất tuyệt trong việc tạo ra những cảnh phim chân thực với sự phản chiếu và tương phản ánh sáng. Tuy nhiên để có được hiệu quả cao đòi hỏi sự tính toán chi tiết. Trong những năm tới đây Ray Tracing được coi như một phương pháp có thể đưa vào các trò chơi chính thống qua render GPU.

Path Tracing

Ánh sáng sẽ chiếu vào một điểm nhất định của bề mặt trong ảnh, đó là cách mà tính năng dò đường tính toán hình ảnh sử dụng và sau đó lượng ánh sáng sẽ phản xạ trở lại camera của khung hình. Việc này lặp lại cho mỗi pixel của bước render cuối. Hiện nay, Path Tracing được xem là cách tốt nhất để có hiệu ứng ánh sáng trong hình ảnh khi hiển thị trên máy.

Photon Mapping

Máy tính bắn tia sáng từ cả máy ảnh và bất kỳ nguồn ánh sáng nào để dùng trong việc tính toán hình ảnh đầu ra. Việc này giúp tiết kiệm thời gian, công sức tính toán và bạn cũng có thể tự điều chỉnh lượng tia sáng để đạt kết quả chính xác nhất. Sử dụng phương pháp này rất tốt để mô phỏng việc tập hợp các tia sáng khi ánh sáng khúc xạ qua bề mặt trong suốt.

Radiosity

Radiosity cũng tương tự như photon mapping ngoại trừ việc nó chỉ là mô phỏng các đường ánh sáng bị phản xạ ra khỏi bề mặt khuếch tán của máy ảnh. Nó cũng giải thích cho các nguồn sáng đã phản xạ khỏi các bề mặt khác trong hình ảnh. Như vậy ánh sáng sẽ lấp đầy toàn cảnh dễ dàng hơn và mô phỏng phần bóng một cách mềm mại và chân thật nhất.

Render GPU là gì?

Render GPU là khi máy tính chọn GPU đóng vai trò chính trong việc xử lý tác vụ. Kiểu render này được sử dụng trong các trò chơi điện tử và các ứng dụng tương tác khác. Nó các thể render ở bất kỳ đâu và sẽ rất mượt trong giới hạn từ 30 đến 120 khung hình trên một giây.

Để đạt được kết quả ấy, chỉ sử dụng những tính toán nâng cao là không đủ. Do đó có rất nhiều phép tính gần đúng được thêm vào trong quá trình xử lý ảnh. Chuyển động mờ là một trong những hiệu ứng để đánh lừa mắt chúng ta. Chúng sử dụng phép tính gần đúng để cho ta một trải nghiệm mượt mà hơn.

Do sự phát triển nhanh chóng trong công nghệ, các nhà phát triển đã tạo ra các phương pháp xử lý tính toán hình ảnh đơn giản hơn nhưng kết quả hiển thị lại tốt hơn rất nhiều. Các hạn chế của render GPU đã không còn là trở ngại.

Đó là lý do mà ngày nay các trò chơi điện tử trở nên tốt hơn, các cử động của nhân vật trở nên mượt mà đáng kể, các phương tiện tương tự có thêm bảng điều khiển mới. Kiến thức về chipset được phát triển, nhà phát triển được cải thiện, các kết quả đồ họa cũng vậy.

Render GPU đôi khi cũng sẽ phải tốn nhiều thời gian để xử lý. Tuy nhiên với sự phát triển đó, bạn có thể xem trước kết quả đầu ra mà không phải tốn hàng giờ để chờ đợi render. Điều này giúp ích rất nhiều trong quy trình làm việc, điều chỉnh và xử lý các tác vụ 3D.

Một số phần mềm Render

Hiện nay có rất nhiều công cụ render trên thị trường và chúng ta rất khó để quyết định sử dụng công cụ nào. Một số cái tên tiêu biểu như:

• V- Ray có thể sử dụng cả hai loại render.
• Corona được các nhà nhà làm phim và nhiếp ảnh gia sử dụng.
• Renderman được phát triển và sử dụng bởi hãng phim Pixar. Một số xưởng phim lớn cũng sử dụng.

Mỗi công cụ đều có ưu nhược điểm riêng nhưng bạn chỉ cần học một cái là có thể biết được nguyên tắc vận hành của những công cụ khác vì hầu như cách các phần mềm render là giống nhau.

Tổng kết về Render

Trên đây là những khái niệm, kiến thức cơ bản về render trong đồ họa 3D. Đây là một kỹ thuật được ứng dụng rất phổ biến trong lĩnh vực đồ họa. Ngoài ra vẫn còn những kỹ thuật khác được ứng dụng trong lĩnh vực đồ họa.

Để biết các kỹ thuật đó là gì, hãy để lại bình luận ở bên dưới, BKHOST sẽ trả lời bạn trong thời gian sớm nhất.

P/s: Bạn cũng có thể truy cập vào Blog của BKHOST để đọc thêm các bài viết chia sẻ kiến thức về lập trình, quản trị mạng, website, domain, hosting, vps, server, email,… Chúc bạn thành công.