Luận văn thạc sĩ khoa học máy tính kỹ thuật hiển thị mô hình 3d và ứng dụng không gian di tích tháp luang viêng chăn

i Đại học Thái Nguyên TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Đề tài : KỸ THUẬT HIỂN THỊ MƠ HÌNH 3D VÀ ỨNG DỤNG KHƠNG GIAN DI TÍCH “THÁP LUANG VIÊNG CHĂN” CỘNG HÒA DÂN CHỦ NHÂN DÂN LÀO Học viên” PHOMVONGSA NGAVISETH Người hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Nguyễn Văn Huân Thái Nguyên 2016 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn ii LỜI CAM ĐOAN Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn iii Em xin cam đoan nội dung luận văn tốt nghiệp với tên đề tài “Kỹ thuật hiển thị mơ hình 3D ứng dụng khơng gian di tích Tháp Luang Viêng Chăn” không chép nội dung từ luận văn khác, hay sản phẩm tương tự em làm Sản phẩm luận văn thân em nghiên cứu xây dựng Nếu có sai em xin chịu hình thức kỉ luật trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông – Đại học Thái Nguyên Thái Nguyên, ngày tháng năm 2016 HỌC VIÊN THỰC HIỆN PHOMVONGSA NGAVISETH Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn iv LỜI CẢM ƠN Để hồn thành chương trình cao học viết luận văn, nhận hướng dẫn, giúp đỡ góp ý nhiệt tình q thầy cô trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thơng – Đại học Thái Ngun Trong q trình học tập rèn luyện khoa Công nghệ thông tin - Đại học Thái Nguyên, đến em kết thúc khóa học năm hồn thành ln văn tốt nghiệp Để có kết em xin chân thành cảm ơn: Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ thông tin thầy, cô giáo khoa giảng dạy, quan tâm tạo điều kiện thuận lợi để chúng em học tập rèn luyện suốt thời gian theo học trường TS Nguyễn Văn Huân tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình thực luận văn tốt nghiệp Thầy cho em hướng mới, cách tiếp cận với cơng nghệ 3D cịn mẻ CDN Lào, phát triển tương lai gần ứng dụng vô quan trọng lợi ích thiết thực mà đem lại cho Thái Nguyên, ngày tháng năm 2016 HỌC VIÊN THỰC HIỆN PHOMVONGSA NGAVISETH Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH ẢNH vii CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MÔ PHỎNG VÀ BÀI TỐN HIỂN THỊ MƠ HÌNH 3D THÁP LUANG 1.1 Tổng quan Thực ảo 1.1.1 Thực ảo 1.1.2 Lịch sử phát triển Thực ảo 1.1.3 Ứng dụng Thực ảo 1.2 Khái quát mô không gian di tích Tháp Luang 1.2.1 Di tích lịch sử 1.2.2 Vai trò việc mơ khơng gian di tích 1.2.3 Giới thiệu Tháp Luang 1.3 Một số phương pháp công cụ phần mềm giúp dựng mơ hình 3D 1.4 Phần mềm đồ họa 10 1.5 Các ứng dụng đồ họa 3D 11 1.6 Phầ n cứng đồ hoa ̣ (Graphics Hardware) 12 1.7 Unity 3D Game Engine 13 1.8 Môi trường ngơn ngữ lập trình 13 1.8.1 Môi trường 13 1.8.2 Ngôn ngữ lập trình 14 CHƯƠNG MỘT SỐ KỸ THUẬT HIỂN THỊ MƠ HÌNH 3D 14 2.1 Kỹ thuật hiển thị mơ hình Impostor 15 2.2 Kỹ thuật hiển thị mơ hình Occlusion – Culling 19 2.3 Kỹ thuật hiển thị mơ hình Bump Mapping 23 2.3.1 Kỹ thuật Ánh xạ bề mặt chạm 30 2.3.2 Kỹ thuật sử dụng môi trường ánh xạ bump mapping 30 CHƯƠNG ỨNG DỤNG CHO THÁP LUANG VIÊNG CHĂN 32 3.1 Mô tả toán giới thiệu Tháp Luang Viêng Chăn 32 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn vi 3.2 Xây dựng Cơ sở liệu 3D không gian “Tháp Luang Viêng Chăn” 34 3.2.1 Thu nhận liệu 34 3.2.2 Xây dựng liệu mô 35 3.3 Xây dựng chương trình hiển thị 38 3.4 Thiết kế mô hình 3D Tháp Luang 40 3.5 Một số giao diện chương trình 42 KẾT LUẬN 47 Kết đạt 47 Hướng phát triển 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Một hệ thống VR Viện Fraunhofer (CHLB Đức) Hình 1.2 Tháp Luang Viêng Chăn Hình 1.3 Kiến trúc Tháp Luang(http://anhbaochi.org/thap-luong/) Hình 1.4 Mô tả phân cấp Tháp Luang Hình 1.5 giao diện phần mềm 3DS max 10 Hình 1.6 Các ứng dụng kỹ thuật đồ họa 12 Hình 1.7 thành phần cứng hệ đồ họa tương tác 13 Hình 1.8 giao diện Unity 3D Game Engine 13 Hình 2.1 Rendering the Imposter 15 Hình 2.2 Từ đối tượng 3D đến kỹ thuật ảnh giả mạo 16 Hình 2.3 Hai hộp giới hạn Impostor 17 Hình 2.4 khung giới hạn cho Texture 18 Hình 2.5 Dựng hình đặc, khung dây, phức tạp độ sâu 19 Hình 2.6 Trước Occlusion Culling 20 Hình 2.7 Shadow volumes 20 Hình 2.8 Một ảnh hoa văn phức tạp 22 Hình 2.9 Bề mặt viên gạch văn miếu 24 Hình 2.10 Cây đổ bóng 25 Hình 2.11 Khơng gian tiếp tuyến 27 Hình 2.12 Sự phản xạ tia sáng bề mặt 28 Hình 13 Ảnh hoa văn 29 Hình 3.1 Tháp Luang 34 Hình 3.2 Mơ hình quản lý liệu hệ thống 35 Hình 3.3 Flow diagram Q trình số hóa vào tái tạo cảnh 3D mô 36 Hình 3.4 Flow diagram xây dựng mơ hình xác định vị trí kiến trúc 36 Hình 3.5 Flow diagram định vị vị trí kiến trúc di tích 37 Hình 3.6 Flow diagram tạo vật liệu ảnh phủ cho mức chi tiết cảnh 3D 37 Hình 3.7 Workflow xây dựng liệu mô mức thấp 38 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn viii Hình 3.8 Workflow q trình sinh ảnh cảnh mơ tác động vào người thị sát phần mềm sinh cảnh 38 Hình 3.9 Sơ đồ mơ tả quan hệ hệ thống sản phẩm thực ảo 39 Hình 3.10 Mơ tả phân cấp Tháp Luang 40 Hình 3.15 Tượng phật Tháp Luang 44 Hình 3.16 Tháp Luang 44 Hình 3.17 tầng Tháp Luang 45 Hình 3.18 Các cột nhà xung quanh 45 Hình 3.19 tượng phật kho Tháp Luang 46 Hình 20 mơ hình 3D Tháp Luang Viêng Chăn nhìn từ xuống 46 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MÔ PHỎNG VÀ BÀI TỐN HIỂN THỊ MƠ HÌNH 3D THÁP LUANG Theo cách truyền thống, việc tương tác với máy tính thực thơng qua thiết bị bàn phím, chuột hay Joystick/Trackball/ Keyboard/Styplus để cung cấp thơng tin đầu vào sử dụng khối hiển thị trực quan để nhận thông tin đầu từ hệ thống Với đời hệ thống thực ảo, phương thức giao tiếp phát triển cho phép người sử dụng tương tác cách tích cực với máy tính Cơng nghệ VR phát triển giới Hiện nay, nước Công hịa Dân chủ Nhân dân Lào, cơng nghệ VR dần ý mạnh chẳng hạn cho phép tạo hiển thị liệu lớn Điều quan trọng cho ứng dụng tạo thiết kế đô thị, ứng phó với tình khẩn cấp, du lịch, giải trí, quản lý giao thơng, xây dựng dự án quy mô lớn, giáo dục Trong lĩnh vực này, việc trực quan hóa tương tác mơ hình tối quan trọng cho phân tích chiều sâu tập hợp liệu Mục đích hệ thống mô hiệu ứng quan sát cảm nhận thị sát khu vực định Hệ thống kết hợp kỹ thuật mô sử dụng đồ hoạ 3D với thiết bị phần cứng 1.1 Tổng quan Thực ảo 1.1.1 Thực ảo Thực ảo (Virtual reality_VR) hệ thống mơ đồ họa máy tính sử dụng để tạo giới "như thật" Hơn nữa, giới "nhân tạo" không tĩnh tại, mà lại phản ứng, thay đổi theo ý muốn (tín hiệu vào) người sử dụng (nhờ hành động, lời nói, ) Điều xác định đặc tính VR, tương tác thời gian thực Thời gian thực có nghĩa máy tính có khả nhận biết tín hiệu vào người sử dụng thay đổi giới ảo Người sử dụng nhìn thấy vật thay đổi hình theo ý muốn bị thu hút mô Tương tác khả thu hút VR góp phần lớn vào cảm giác đắm chìm, cảm giác trở thành phần hành động hình mà người sử dụng trải nghiệm Nhưng VR đẩy cảm giác Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn "thật" nhờ tác động lên tất kênh cảm giác người Trong thực tế, người dùng nhìn thấy đối tượng đồ họa 3D nổi, điều khiển (xoay, di chuyển, ) đối tượng hình (như game), mà cịn sờ cảm thấy chúng có thật Ngồi khả nhìn (thị giác), nghe (thính giác), sờ (xúc giác), nhà nghiên cứu nghiên cứu để tạo cảm giác khác ngửi (khứu giác), nếm (vị giác) Tuy nhiên VR cảm giác sử dụng đến Như vậy: “Thực ảo công nghệ sử dụng kỹ thuật mơ hình hố khơng gian ba chiều với hỗ trợ thiết bị đa phương tiện xây dựng giới mơ máy tính” Hình 1.1 Một hệ thống VR Viện Fraunhofer (CHLB Đức) 1.1.2 Lịch sử phát triển Thực ảo VR – Thực ảo thuật ngữ xuất khoảng đầu thập kỷ 90, Mỹ châu Âu VR trở thành công nghệ mũi nhọn nhờ khả ứng dụng rộng rãi lĩnh vực (nghiên cứu công nghiệp, giáo dục đào tạo thương mại, giải trí,…) tiềm kinh tế tính lưỡng dụng (trong dân dụng, qn sự) VR khơng phải phát minh mới, mà từ năm 1962 Morton Heilig (Mỹ) phát minh thiết bị mô SENSORAMA Tuy nhiên nhiều ngành công nghệ khác, VR thực phát triển ứng dụng rộng rãi năm gần nhờ vào phát triển tin học (phần mềm) máy tính (phần cứng) Thuật ngữ “virtual reality – thực ảo đưa Jaron Lanier (người sáng lập công ty VPL Research, Redwood – California, công ty cung cấp sản phẩm cho môi trường ảo) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn Sự hình dung liên quan đến tác động đầu mà máy tính tạo thị giác, thính giác hay giác quan khác người sử dụng tương tác với giới bên máy tính Thế giới mơ hình thiết kế với trợ giúp máy tính, mơ cách nhìn nhận sở liệu Hệ thống có tính động, mơ vật lý hay hoạt cảnh 1.1.3 Ứng dụng Thực ảo Tại nước phát triển, nhận thấy VR ứng dụng lĩnh vực: Khoa học kỹ thuật, kiến trúc, quân sự, giải trí, du lịch, đáp ứng nhu cầu: Nghiên cứu- Giáo dục- Thương mại-dịch vụ Y học, du lịch lĩnh vực ứng dụng truyền thống VR Bên cạnh VR ứng dụng giáo dục, nghệ thuật, giải trí, du lịch ảo (Virtual Tour), bất động sản Trong lĩnh vực quân sự, VR ứng dụng nhiều nước phát triển Bên cạnh ứng dụng truyền thống trên, có số ứng dụng lên thời gian gần VR như: VR ứng dụng sản xuất, VR ứng dụng ngành rôbốt, VR ứng dụng hiển thị thơng tin (thăm dị dầu mỏ, hiển thị thông tin khối, ứng dụng cho ngành du lịch, ứng dụng cho thị trường bất động sản ) VR có tiềm ứng dụng vơ lớn Có thể nói tóm lại điều: Mọi lĩnh vực "có thật " sống ứng dụng "thực tế ảo" để nghiên cứu phát triển hoàn thiện 1.2 Khái quát mô không gian di tích Tháp Luang 1.2.1 Di tích lịch sử Cộng hịa Dân chủ Nhân dân Lào quốc gia có nhiều danh lam thắng cảnh, với nhiều di tích lịch sử cần phải bảo tồn, trì quảng bá đến bạn bè giới, đến người dân Đây việc làm cần thiết để gìn giữ di sản văn hóa q báu 1.2.2 Vai trị việc mơ khơng gian di tích Một thực tế nay, nhiều người dân nước giới có nghe, có biết Nước Lào có nhiều di tích quý báu Tháp Luang Viêng Chăn Tuy nhiên, họ dừng lại việc nghe, biết mà chưa nhìn thấy tận mắt, chứng kiến tận mắt hay nhìn thấy tổng thể qua hình ảnh hay video,… Đây vấn đề cần phải giải Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ tiên tiến, khoa Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn học kỹ thuật, công nghệ thông tin mà cụ thể kỹ thuật đồ họa máy tính, Thực ảo việc làm cần thiết có ý nghĩa Vì việc ứng dụng Công nghệ Thực ảo giúp cho quảng bá, giúp người dân nước giới xem, ngắm thăm quan di tích lịch sử Tháp Luang Viêng Chăn qua internet cách thuận tiện, dễ dàng nhanh chóng, tiết kiệm chi phí, cho người dân xa khơng có khả đến tận nơi để thăm quan, chẳng hạn người dân Việt Nam Có câu “một hình ảnh nghìn lời nói”, điều thật khơng phủ nhận, rõ ràng hiển thị thơng tin với ký hiệu, chữ cái, chữ số khơng thơi khơng thể hấp dẫn dễ hiểu có thêm biểu diễn đồ họa Kỹ thuật đồ họa công cụ thiếu ngành khoa học kỹ thuật, giáo dục nghệ thuật, giải trí, quảng cáo (để diễn đạt máy móc thiết bị, cấu trúc thể, thơng tin thiên văn địa lý, hình ảnh minh họa ) Chính vậy, đồ họa hay Thực ảo vấn đề quan tâm ngành cơng nghệ thơng tin Thơng qua việc tìm hiểu vai trị ứng dụng cơng nghệ thực ảo, em thấy công nghệ thực ảo đem lại hiệu lớn việc bảo tồn phục chế di tích văn hóa Tuy nhiên, Lào ứng dụng cơng nghệ Thực ảo cịn mẻ chưa phát triển nhiều Mục đích Luận văn cung cấp lựa chọn mới, thay cho ảnh sơ đồ di tích lịch sử Tháp Luang Viêng Chăn vốn khơ cứng, đồng thời giúp người muốn tìm hiểu lịch sử Thủ đô Viêng Chăn tận mắt đắm chìm khơng khí linh thiêng q khứ dân tộc công nghệ thông tin đại Công nghệ cho phép phục chế di sản gặp nguy hiểm, với bầu khơng khí bối cảnh di tích lịch sử Với cơng nghệ mơ thực ảo tạo ấn tượng du hành ngược thời gian, thể với hình ảnh ba chiều, giúp người xem cảm thấy sống thực với khơng gian ảo Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn 1.2.3 Giới thiệu Tháp Luang Thạt Luổng tiếng Lào có nghĩa tháp lớn, xây dựng vào năm 1566 triều vua Xệt Tha Thi Lạt, sau nhà vua dời đô từ Luông Pha Băng Viêng Chăn Thạt đặt tên “Cheđiloka Chulamạni” có nghĩa “Tháp ngọc giới”, nhân dân quen gọi Phrạ Thạt Luổng để mô tả vĩ đại, to lớn tháp Thạt Luổng vốn xây đền cũ, cách Viêng Chăn 2km, tháp Phật lớn Lào với diện tích đáy 90m x 90m, cao 45m Cấu trúc mơ hình Thạt Luổng chia làm ba phần: - Phần bệ tháp, cạnh dài 69m (từ phía Tây, Đơng) 68m (từ phía Bắc Nam), cạnh ốp 323 phiến đá - Tầng thứ hai, cạnh dài 48m, vòng quanh cạnh tạo hình hoa sen lớn với 120 cánh Tiếp giáp tầng hai tầng ba có 30 tháp nhỏ bao quanh Các tháp nhỏ có hình dáng tương tự thạt trung tâm - Tầng khối trung tâm thạt, có hình dáng bầu, đặt khối hình bán cầu trang trí hình cánh sen nở tung bốn phía Tồn khối trung tâm phủ màu vàng rực rỡ Hình 1.2 Tháp Luang Viêng Chăn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn Hình 1.3 Kiến trúc Tháp Luang(http://anhbaochi.org/thap-luong/) Tháp Luang Tầng Nhà nhỏ Tầng Cửa Tầng Tháp nhỏ Lá Sim Ma Nhà nhỏ Cửa Đường hầm Tháp lớn Hoa sen lớn Cửa Hình 1.4 Mô tả phân cấp Tháp Luang Theo truyền thuyết người Lào kể vào năm 236 Phật lịch ( kỷ thứ III Tr.CN), năm nhà sư Lào sau thụ học xong Ấn Độ, trở quê, họ đem theo xương đầu gối Đức Phật Năm nhà sư đến mường Viêng Chăn (Vientiane), xin Châu mường cho dựng tháp Thạt Luổng để cất giữ xá lị Phật Châu mường đồng ý cho dựng tháp Đại Phật tích (tháp Thạt Luổng) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn Vào năm 1563, sau loạt chiến thắng chống quân xâm lược Miến Điện (nay Myanmar), vua Xẹtthảthilạt, lí chiến lược, dời từ Luang Prabang Vientiane Tại ông cho dựng nhiều thành quách, lâu đài, cung điện Năm 1566, nhà vua cho xây Thạt Luổng chùa cũ, cách Vientiane km Năm 1911, học giả Pháp tên Henri Parmentier phát cổng tháp trùm lên che lấp tháp cũ Tháp Thạt Luổng kiến trúc chùa Thạt Luổng tháp Phật giáo lớn Lào Chân đế rộng (90 x 90) m, cao 45 m Trung tâm tháp khối lớn uy nghi vươn cao Đế khối trung tâm đài sen hình vng, nở tung cánh vàng phía Trên đài sen bệ cao có bình đồ vuông Chân bệ bậc vuông, lên cao nhỏ dần, để phìn thành gờ lớn Từ gờ nở khối gồm mặt lớn, ngả để giữ vững cho hình bầu thon phía Quả bầu tạo khối cong lớn thắt dần lại miệng Miệng bầu đỡ tháp nhỏ có đỉnh nhọn cao Tồn khối trung tâm quét mầu vàng Cả khối mầu vàng dựng khối gần bán cầu, cao to Khối có bình đồ vng có mặt cong nhỏ dần, thu lại đỉnh Quanh chân khối cong lớn 30 tháp nhỏ nhọn mầu vàng có hình dáng đỉnh lớn trung tâm Những tháp nhỏ mầu vàng dựng bệ hình chóp cụt cạnh mầu trắng Các tháp nhỏ hình khối gần bán cầu đỉnh nhọn mầu vàng tạo thành khối trung tâm Thạt Luổng Khối đồ sộ, có bình đồ gần vuông Mặt Nam dài 54,26m, mặt Đông 52m, mặt Bắc 54,62m mặt Tây 52,58m Chạy quanh tháp nhỏ hồi lang vng lộ thiên rộng, có lan can cao phía ngồi Trên dãy lan can 228 hình nhỏ, nhọn Giữa nhỏ , có khám nhỏ đặt tượng Phật đứng, nhỏ đất nung Thạt Luổng gồm cửa, có tường cao bao quanh Trong cửa phía Đơng cửa giả, cửa cịn lại có tam cấp dẫn xuống khu hồi lang bên Hồi lang phía rộng có hai bậc Lan can bao quanh trang trí hình nhọn tháp góc Trên trục có chùa nhỏ, mái nhọn hai lớp làm cổng thơng hồi lang với sân rộng phía Mỗi chùa cổng có tam cấp trang trí hình qi vật Macara rắn Naga Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn Khu sân phía rộng, tạo thành dãy hồi lang vuông lớn lộ thiên bên Thạt Luổng mô hình tháp Phật giáo có nguồn góc từ Ấn Độ Không cấu trúc gồm phần mà khối thân hình bán cầu Thạt Luổng gợi lại hình dáng tháp Sanchi ( kỷ thư III Tr CN Ấn Độ) Nhưng hình dáng vút cao đỉnh Thạt Luổng lại mang dáng dấp tháp Thái Lan kỷ XV – XVIII Ngồi có vài yếu tố tháp Myanmar: Chân tháp tạo bời vòng hồi lang liên tiếp, tháp nhỏ bao quanh tháp trung tâm Nhưng rõ ràng yếu tố ảnh hưởng ngoại lai tháp Thạt Luổng tạo kiến trúc tháp mang đậm sắc Lào, không giống kiểu tháp Phật giáo 1.3 Một số phương pháp công cụ phần mềm giúp dựng mơ hình 3D VR hệ mơ có tương tác hai chiều xử lý thời gian thực, đặc biệt với kỹ thuật Stereo 3D cho phép người quan sát chìm đắm khơng gian ảo Để xây dựng hệ VR việc xây dựng mơ hình 3D khâu quan trọng Cho đến nay, nhìn chung có xu hướng để thực mơ hình 3D:  Cách thứ nhất: thể mơ hình 3D nhờ ngơn ngữ lập trình truyền thống C#, Cách khơng địi hỏi chạy đua cơng nghệ cấu hình mạnh phần cứng, thực mơ phức tạp địi hỏi xác cao.Tuy nhiên khơng nhiều người sử dụng khơng phải cơng việc đơn giản, địi hỏi trình độ lập trình cao, thuật toán phức tạp, nhiều thời gian khó việc tạo cảnh rộng lớn Mặc dù ưa thích đơi lại lựa chọn cho muốn mơ xác tượng thiên nhiên với chất Tuy nhiên phù hợp với mơ có quy mơ nhỏ, phù hợp với việc học tập  Cách thứ hai: sử dụng công cụ mô xây dựng sẵn Cách khơng địi hỏi trình độ lập trình cao, khơng tốn nhiều thời gian thực hiện, phù hợp với mơ có tính chất mơ hình khơng u cầu độ xác cao Một nhược điểm u cầu cấu hình hệ thống mạnh để cài đặt chạy chương trình, kết xuất Tuy nhiên, cách phổ biến, Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn ưa chuộng, công việc làm Game 3D, Web3D, Phim 3D.v.v Một số công cụ mô thông dụng là: 3DsMax, Maya, Autocad, Painter3D, VirtualML, Softimage, Renderman, Houdili, Lightware, Flash.v.v Trạng thái đối tượng mô có dạng chính: mơ tĩnh mơ động  Mô tĩnh: Là dạng mô thể mơ hình tĩnh, kết mơ khơng có chuyển động, khơng có biến đổi Đây dạng mô thường áp dụng cho vật tĩnh Đây dạng mô đơn giản  Mô động: mô động tách thành loại, mơ động theo thời gian thực mô động không theo thời gian thực: - Mô động theo thời gian thực: dạng mơ đối tượng có chuyển động có tính chất thay đổi theo thời gian, khơng gian, có tương tác hệ phải đáp ứng kiện khoảng thời gian định (q thời gian kết khơng cịn có ý nghĩa) Đây dạng mơ phức tạp nhất, khó khăn Nhưng lại đặc tính Virtual Reality - Mơ động khơng theo thời gian thực: Đây dạng mô không quan tâm tới thời gian đáp ứng yêu cầu Nó phù hợp cho xây dựng hệ mơ khơng có tương tác nhiều, khơng cần đáp ứng thời gian Để thực mô vật ta lại có phương pháp chính: Phương pháp giả mơ phương pháp mô thật  Phương pháp giả mô ta dùng kỹ thuật xử lý ảnh để tạo đối tượng hiệu ứng giả đánh lừa mắt nhìn người Ví dụ, biến đổi ảnh khơng gian 2D thành hình ảnh vật khơng gian 3D, hay phương pháp Texture  Phương pháp mô thật dùng kỹ thuật tạo đối tượng hiệu ứng dựa sở khoa học thuật tốn biểu diễn tính chất vật lý đối tượng hàm biến đổi để thể đối tượng cách xác Mỗi phương pháp có ưu điểm nhược điểm riêng, tuỳ vào mức độ quan trọng đối tượng hệ mà ta chọn phương pháp phù hợp để xây dựng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn 10 1.4 Phần mềm đồ họa  3DS max 3DS Max ứng dụng mạnh, tích hợp mơ hình chiều, hoạt cảnh, tạo cảnh 3D (rendering) Mơi trường dễ học cho phép nghệ sĩ nhanh chóng tạo dựng cách nhanh chóng sản phẩm 3DS Max thường sử dụng để tạo phim đoạn video nghệ thuật, phát triển game, thiết kế sản phẩm đa phương tiện multimedia… 3DS Max dẫn đầu phần mềm lĩnh vực thiết kế trực quan, phát triển game, thiết kế hiệu ứng ảo đào tạo Khóa học hướng dẫn bạn từ làm chủ giao diện, thao tác điều khiển sau tiến tới làm việc với qui trình chuẩn sản phẩm 3D tĩnh : Modelling (dựng hình) – Mapping&Shading (Gán vật liệu) – Lighting (thiết lập ánh sáng) – Rendering (kết xuất ảnh) Hình 1.5 giao diện phần mềm 3DS max  Thư viện xử lý đồ họa OpenGL OpenGL tiêu chuẩn kỹ thuật đồ họa nhằm mục đích tạo giao diện lập trình ứng dụng đồ họa 3D phát triển Silicon Graphic, Inc OpenGL trở thành chuẩn công nghiệp đặc tính kỹ thuật OpenGL Uỷ ban kỹ thuật ARB OpenGL cho phép phát triển ứng dụng đồ họa sử dụng nhiều ngơn ngữ lập trình khác C/C++, Java, Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn 11 Delphi, v.v…, nhiên OpenGL dùng ứng dụng đồ họa 2D Giao diện lập trình chứa khoảng 250 hàm để vẽ cảnh phức tạp từ hàm đơn giản ứng dụng rộng rãi trị chơi điện tử Ngồi dùng ứng dụng CAD, thực ảo, mô khoa học, mô thông tin, phát triển trò chơi OpenGL sử dụng hệ tọa độ theo quy tắc bàn tay phải 1.5 Các ứng dụng đồ họa 3D Đồ hoạ 3D nghiên cứu ứng dụng lĩnh vực cách mạnh mẽ là: Khoa học kỹ thuật, kiến trúc, quân sự, giải trí, du lịch, địa ốc đáp ứng nhu cầu: Nghiên cứu - Giáo dục - Thương mại - dịch vụ Bên cạnh ứng dụng truyền thống trên, có số ứng dụng lên thời gian gần đồ hoạ 3D như: đồ hoạ 3D ứng dụng sản suất, ngành rôbốt, hiển thị thông tin (thăm dị dầu mỏ, hiển thị thơng tin khối, …) đồ hoạ 3D có tiềm ứng dụng vơ lớn Có thể nói: Mọi lĩnh vực “có thật” sống ứng dụng “thực tế ảo” để nghiên cứu phát triển hoàn thiện Một lĩnh vực đầy hứa hẹn việc sử dụng trưng bày ảo 3D giáo dục giải trí, cụm từ sử dụng rộng rãi, thể cho giáo dục đại không theo khn phép truyền thống, điều có nghĩa vừa học vừa giải trí học sinh tham gia kịch nhập vai tham gia trị chơi thực tế tương tác nhập vai nắm bắt ý người sử dụng hệ thống, lúc cung cấp nhiều thông tin không giống phương pháp trước sử dụng hệ thống đa phương tiện Ngoài ra, trưng bày ảo 3D cách thể đại tương tác người dùng máy tính khơng dừng lại việc người dùng sử dụng máy tính với mục đích cho cơng việc, mà cịn mở thứ hấp dẫn khác với người sử dụng hệ thống mà người dùng hóa thân thành nhân vật khám phá nhiều nơi mà chưa biết Trên khái niệm chung trưng bày ảo 3D, có nhiều ưu điểm thể tốt cho trưng bày ảo phịng truyền thống ảo Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn 12 3D Về mặt chất, phòng truyền thống ảo phòng truyền thống thực Như thấy ý nghĩa to lớn việc ứng dụng đồ hoạ 3D, vấn đề khó khăn mà khơng có đồ hoạ 3D nói khó lịng mà giải quyết, hay giải hiệu khơng cao chi phí tốn Cịn ứng dụng đồ hoạ 3D vào, vấn đề trở lên đơn giản, hiệu mang lại thực to lớn, kể vật chất lẫn tinh thần Hình 1.6 Các ứng dụng kỹ thuật đồ họa 1.6 Phầ n cứng đồ hoa ̣ (Graphics Hardware) Các thành phần phần cứng hệ đồ hoạ tương tác: - CPU: thực chương trình ứng dụng - Bộ xử lý hiển thị : thực công việc hiển thị liệu đồ hoạ - Bộ nhớ hệ thống : chứa chương trình liệu thực - Gói phần mềm đồ hoạ (Graphics Package): cung cấp hàm đồ hoạ cho chương trình ứng dụng - Phần mềm ứng dụng (Application Program): phần mềm đồ hoạ ứng dụng - Bộ đệm ( Frame buffer): có nhiệm vụ chứa hình ảnh hiển thị - Bộ điều khiển hình (Video Controller): điều khiển hình, chuyển liệu dạng số frame buffer thành điểm sáng hình Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn ... Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www lrc.tnu.edu.vn iii Em xin cam đoan nội dung luận văn tốt nghiệp với tên đề tài ? ?Kỹ thuật hiển thị mơ hình 3D ứng dụng khơng gian di tích Tháp Luang Viêng. .. 1.8.1 Môi trường 13 1.8.2 Ngôn ngữ lập trình 14 CHƯƠNG MỘT SỐ KỸ THUẬT HIỂN THỊ MƠ HÌNH 3D 14 2.1 Kỹ thuật hiển thị mơ hình Impostor 15 2.2 Kỹ thuật hiển thị mô hình. .. 2.3 Kỹ thuật hiển thị mơ hình Bump Mapping 23 2.3.1 Kỹ thuật Ánh xạ bề mặt chạm 30 2.3.2 Kỹ thuật sử dụng môi trường ánh xạ bump mapping 30 CHƯƠNG ỨNG DỤNG CHO THÁP LUANG VIÊNG