Cũng Trang 7 5 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ VÀ Ý NGHĨA Kí hiệu / Thuật ngữ Ý nghĩa 3D 3 chiều2D 2 chiềuRender Kết xuất ảnhAnaglyph phương pháp, ảnh có độ nổi dựa trên lọc màu CPU Bộ
Mẫu 1a MẪU BÌA LUẬN VĂN CĨ IN CHỮ NHŨ VÀNG Khổ 210 x 297 mm DƯƠNG NHẬT TÂN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Dương Nhật Tân CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TẠO VIDEO 3D TỪ MƠ HÌNH 3D SỬ DỤNG CƠNG NGHỆ TÍNH TỐN HIỆU NĂNG CAO TRÊN CÁC BỘ XỬ LÝ ĐỒ HỌA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN KHỐ 2010 Hà Nội – Năm 2011 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205300131000000 MẪU TRANG PHỤ BÌA LUẬN VĂN Mẫu 1b BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Dương Nhật Tân TẠO VIDEO 3D TỪ MƠ HÌNH 3D SỬ DỤNG CƠNG NGHỆ TÍNH TỐN HIỆU NĂNG CAO TRÊN CÁC BỘ XỬ LÝ ĐỒ HỌA Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : Hà Nội – Năm 2011 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN T 53 T 53 LỜI CẢM ƠN .4 T 53 T 53 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ VÀ Ý NGHĨA .5 T 53 T 53 DANH MỤC BẢNG T 53 T 53 DANH MỤC HÌNH VẼ T 53 T 53 CHƯƠNG MỞ ĐẦU .9 T 53 T 53 1.1 T 53 T 53 1.2 T 53 T 53 1.3 T 53 T 53 1.4 T 53 T 53 T 53 T 53 Lý chọn đề tài lịch sử nghiên cứu T 53 T 53 Mục tiêu nghiên cứu luận văn 13 T 53 T 53 Kết đạt 14 T 53 T 53 Nội dung luận văn 14 T 53 T 53 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16 T 53 T 53 2.1 T 53 T 53 T 53 2.1.1 T 53 T 53 T 53 T 53 2.2.2 T 53 2.2.3 T 53 T 53 T 53 T 53 Bounding volume hiearachy (BVH) 21 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 Xây dựng BVH 22 T 53 Duyệt BVH 26 T 53 Giải thuật Raytracing 26 T 53 2.3.1 T 53 2.3.2 T 53 2.3.3 T 53 Thư viện lib3ds 18 Xây dựng cấu trúc tăng tốc cho raytracing 20 2.2.1 2.3 T 53 T 53 T 53 T 53 Định dạng file 3ds 17 T 53 2.1.2 T 53 2.2 T 53 Mô hình 3D 16 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 Mơ hình chiếu sáng Phong 29 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 Tia phản xạ 31 T 53 Tia khúc xạ 31 T 53 2.3.4 T 53 2.3.5 T 53 2.3.6 T 53 2.3.7 T 53 2.4 T 53 T 53 2.5 T 53 T 53 Che bóng 32 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 Màn ảnh 33 T 53 Camera pinhole 35 T 53 Giao điểm tia – đối tượng 36 T 53 Biểu diễn ảnh lược đồ lọc màu 43 T 53 T 53 Cuda Gp-Gpu 48 T 53 2.5.1 T 53 2.5.2 T 53 T 53 Các xử lý đồ họa đa lõi NVIDIA 48 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 Môi trường phát triển ứng dụng CUDA 52 T 53 CHƯƠNG THỰC HIỆN 58 T 53 T 53 3.1 T 53 T 53 3.2 T 53 T 53 Song song hóa giải thu ật raytracing GPU 58 Khử đệ quy 61 3.2.2 T 53 T 53 3.3.2 T 53 T 53 Khử đệ quy raytracing sử dụng khn hình C++ 61 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 Khử duyệt BVH đệ quy sử dụng ngăn xếp 62 T 53 Thiết lập camera tạo ảnh anaglyph 63 3.3.1 3.4 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 3.2.1 3.3 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 Thiết lập camera 63 T 53 T 53 T 53 T 53 T 53 Tạo ảnh anaglyph GPU 68 T 53 Tạo video 3D 70 T 53 T 53 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 74 T 53 T 53 4.1 T 53 T 53 4.2 T 53 T 53 T 53 T 53 Môi trường thử nghiệm 74 T 53 T 53 Kết đạt 74 T 53 T 53 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .79 T 53 T 53 5.1 T 53 T 53 5.2 T 53 T 53 T 53 T 53 Kết luận 79 T 53 T 53 Hướng phát triển 79 T 53 T 53 LỜI CAM ĐOAN Tôi – Dương Nhật Tân – xin cam đoan Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ cơng trình nghiên cứu thân tơi hướng dẫn TS Nguyễn Hữu Đức Các kết Luận văn tốt nghiệp trung thực, khơng phải chép tồn văn cơng trình khác Hà nội, ngày 11 tháng 11 năm 2011 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo – Tiến sĩ Nguyễn Hữu Đức – giám đốc Trung tâm tính tốn hiệu cao ĐHBKHN, người tận tình hướng dẫn theo dõi sát tơi trình thực luận văn Ngay từ ngày đầu chọn lựa đề tài cho luận văn, Thầy người đưa ý tưởng, giúp xác định tốn mục đích nghiên cứu Cùng với q trình thực luận văn này, Thầy đưa nhận xét, lời khuyên định hướng có ích để tơi hồn thành luận văn Tiếp theo, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy giáo – Giáo sư, Tiến sĩ – Nguyễn Thanh Thủy – Hiệu phó trường Đại học Công nghệ, ĐHQGN Thầy để lại tơi nhiều điều đáng học hỏi Thầy cịn giám đốc Trung tâm tính tốn hiệu cao ĐHBKH Tôi học hỏi từ Thầy nhiều, từ cách thức phương pháp làm khoa học, nghiên cứu điều sống Tôi gửi lời cảm ơn tới đồng nghiệp bạn nhóm nghiên cứu tính tốn đa lõi MCG Trung tâm tính tốn hiệu cao ĐHBKHN Có thể nói luận văn khơng hồn thành trọn vẹn khơng có phối hợp cộng tác thành viên nhóm: KS Trịnh Quốc Việt, KS Nguyễn Hữu Dũng Cũng xin gửi lời cảm ơn tới đồng nghiệp khác Trung tâm tính tốn hiệu cao, tơi học hỏi từ người nhiều điều chan hịa, chia sẻ người giúp cho thực luận văn tốt DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ VÀ Ý NGHĨA Kí hiệu / Thuật ngữ Ý nghĩa 3D chiều 2D chiều Render Kết xuất ảnh Anaglyph phương pháp, ảnh có độ dựa lọc màu CPU Bộ xử lý trung tâm GPU Bộ xử lý đồ họa đa lõi GPGPU Cơng nghệ tính tốn đa dụng xử lý đồ họa BRDF Hàm giải thuật mô tả cách phản xạ ánh sáng lên bề mặt JPEG Là loại tệp tin định dạng ảnh Joint Photographic Experts Group đặt CUDA Môi trường phát triển ứng dụng cho xử lý đồ họa hãng NVIDIA Rasterization Phương pháp kết xuất đồ họa hỗ trợ phần cứng chuyên biệt GPU Ray tracing Giải thuật kết xuất đồ họa tạo ảnh có độ chân thực cao AVI Định dạng tệp tin chứa đồng âm hình ảnh MJPEG Chuẩn nén video tín hiệu số DANH MỤC BẢNG Bảng Các lược đồ trộn màu biểu diễn ảnh 44 T 53U T 53U Bảng - Thời gian chạy tính theo giây kết xuất mơ hình chessboard.tri gồm khoảng T 53U 46 000 tam giác với độ phân giải 600*800 điểm ảnh CPU Pentium D 2.8 GHz GPU Geforce GTX 295 76 T 53U Bảng - Hiệu tính theo số frames/giây hai mơ hình (độ phân giải 600*800 T 53U điểm ảnh , CPU Pentium D 2.8 GHz GPU Geforce GTX 295) 77 T 53U DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Tiếp cận tạo video 3d từ mơ hình 3d dựng sẵn 12 T 53U T 53U Hình Minh họa lưới tam giác 19 T 53U T 53U Hình Một số đối tượng bị bao quanh AABB 20 T 53U T 53U Hình Tia cắt hộp bao quanh đối tượng 21 T 53U U T 53 Hình Ví dụ BVH – hình tam giác nằm 22 T 53U T 53U Hình Minh họa raytracing 27 T 53U T 53U Hình Raytracing có tính chất đệ quy 28 T 53U T 53U Hình Minh họa cơng thức tính cường độ sáng theo mơ hình Phong 29 T 53U T 53U Hình Minh họa tia phản xạ 31 T 53U T 53U Hình 10 Minh họa tia khúc xạ 32 T 53U T 53U Hình 11 Các tia che bóng để thực hiệu ứng che bóng 33 T 53U U T 53 Hình 12 Màn ảnh chiều 34 T 53U T 53U Hình 13 Minh họa camera pinhole 36 T 53U T 53U Hình 14 Định nghĩa tia hệ tọa độ world 38 T 53U T 53U Hình 15 Hình ảnh chiều minh họa tìm giao điểm tia – hộp Bên trái, t near > t far nên tia T 53U RU U RU U RU U RU U không cắt hộp Bên phải, t near < tfar nên tia cắt hộp 40 RU U RU U U RU RU U T 53U Hình 16 Chiếu đa giác lên mặt phẳng chiều 42 T 53U U T 53 Hình 17 Kiểm tra điểm nằm đa giác Số đoạn thẳng bị cắt lẻ (3) nên điểm nằm T 53U đa giác 43 T 53U Hình 18 Quan sát ảnh qua kính lọc màu 45 T 53U T 53U Hình 19 Ảnh trái woods.left.bmp 46 T 53U U T 53 Hình 20 Ảnh phải woods.right.bmp 47 T 53U T 53U Hình 21 Ảnh kết hợp theo cơng thức anaglyph red/cyan 48 T 53U U T 53 Hình 22 Số phép tính dấu phẩy động giây CPU GPU 49 T 53U T 53U Hình 2-22 GPU dành nhiều transistor CPU để xử lý liệu 50 T 53U U T 53 Hình 24 Mơ hình lập trình kiến trúc GPU Geforce 8800 NVIDIA 51 T 53U T 53U Hình 25 Lưới gồm khối luồng CUDA 53 T 53U U T 53 Hình 26 Các loại nhớ CUDA 56 T 53U T 53U Hình 27 Tương ứng đệm lưu giữ ảnh ảnh 59 T 53U U T 53 Hình 28 Vị trí camera (eye, look-at) tọa độ không gian chiều 64 T 53U T 53U Hình 29: Hướng quay camera 66 T 53U T 53U Hình 30: Minh họa hướng dịch chuyển camera theo phương ngang 67 T 53U T 53U Hình 31 Các bước tạo video từ mơ hình 3D 71 T 53U T 53U Hình 32 Ảnh anaglyph tạo với mơ hình chessboard 75 T 53U T 53U Hình 33 Bức ảnh kết xuất từ mơ hình garden.3ds 76 T 53U T 53U