Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa Level of Details và Ứng dụng vào thiết kế nhân vật Kazama cho game PC

Nội dung chính của dé án: Đồ án này sẽ tập trung vào việc nghiên cứu các phươngpháp tôi ưu hóa Level of Details LOD trong đồ họa 3D, và áp dụng những kỹ thuậtnày vào quá trình thiết kế n

Trang 1

ONNH NVA NYANON

NHAN VAT KAZAMA CHO GAME PC”

Người hướng dẫn : Th.S Nguyễn Thanh Toàn

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Hùng

Lốp: DI9TKDDPT02-B Hệ: Đại học chính quy

HÀ NỘI - 2023

Trang 2

BO THONG TIN VÀ TRUYEN THONG HỌC VIEN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIÊN THONG

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP

Đề tài: “NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TOI UU HÓA

LEVEL OF DETAILS VA UNG DỤNG VÀO THIET KE

NHAN VAT KAZAMA CHO GAME PC”

Người hướng dẫn : Th.S Nguyễn Thanh Toàn

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Hùng

Mã sinh viên: BI9DCPT099 Lớp: DI9TKĐPT02-B Hệ: Đại học chính quy

HÀ NỘI - 2023

Trang 3

DO AN TOT NGHIỆP ĐẠI HỌC

HỌC VIEN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIÊN THONG CỘNG HOA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐA PHƯƠNG TIEN Độc lập — Tự do — Hạnh phúc

ĐÈ CƯƠNG ĐÔ AN TOT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Họ và tên sinh viên: NGUYÊN VĂN HÙNG

Lớp: D19TKĐPT02 Khoá: 2019 - 2024

Ngành dao tạo: Công Nghệ Da Phương Tiện

Hệ đào tạo: Đại học chính quy

I Tên đồ án/khoá luận tốt nghiệp: Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa Level of

Details và Ứng dụng vào thiết kế nhân vật Kazama cho game PC

2 Lý do chọn đề tài:

Trong thời đại kỹ thuật số hiện nay, đồ họa 3D không chỉ là một phần không thểthiếu trong ngành công nghiệp game, mà còn đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnhvực khác như kiến trúc, nghệ thuật điện ảnh và thiết kế đồ họa Trong bối cảnh đó,Level of Details (LOD) trở thành một khái niệm then chốt, giúp cân bằng giữa chấtlượng hình ảnh và hiệu năng hệ thống

Đối với lĩnh vực game, việc tối ưu hóa LOD không chỉ giúp tăng cường trảinghiệm người dùng thông qua việc cải thiện chất lượng hình ảnh và hiệu suất chơigame, mà còn đóng góp vào việc giảm thiểu chi phí và tối ưu hóa quy trình làm việctrong sản xuất game Đặc biệt, trong thiết kế nhân vật, LOD có vai trò quan trọngtrong việc tao ra những hình ảnh nhân vật chi tiết, sống động mà vẫn đảm bảo hiệusuất cao

Chính vì những lý do trên, em quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu phương pháp tối

ưu hóa Level of Details và ứng dụng vào thiết kế nhân vật Kazama cho game PC”

Mục tiêu của dé tài là không chỉ khám pha và phát triển các phương pháp tối ưu hóaLoD hiệu quả, mà còn áp dụng thực tế các phương pháp này vào quá trình thiết kế

Nguyễn Văn Hùng —- B19DCPT099

Trang 4

DO AN TOT NGHIỆP ĐẠI HỌC

nhân vật Kazama, một nhân vật trong game PC mà em đang phát triển Qua đó, đề tàihướng tới việc đưa ra giải pháp kỹ thuật có thể áp dụng rộng rãi trong ngành côngnghiệp game, góp phần nâng cao chất lượng và hiệu suất trong sản xuất game

Nội dung chính của dé án: Đồ án này sẽ tập trung vào việc nghiên cứu các phươngpháp tôi ưu hóa Level of Details (LOD) trong đồ họa 3D, và áp dụng những kỹ thuậtnày vào quá trình thiết kế nhân vật Kazama cho một trò chơi PC Các nội dung chính

bao gồm: Tổng quan về Level of Details (LOD), Phân tích các kỹ thuật về LOD, Áp

dụng phương pháp tối ưu hóa LOD vào quy trình thiết kế nhân vật Kazama, Thựcnghiệm và đánh giá, Kết luận và hướng phát trién

Cơ sở dữ liệu ban đầu:

Ngày giao dé tài: 25/10/2023

Ngày nộp quyển: 20/12/2023

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

(Ky, ghi rõ họ tên) (Ky, ghi rõ họ tên)

Ths Nguyễn Thanh Toàn Nguyễn Văn Hùng

TRUONG KHOA

(Ky, ghi rõ họ tên)

Trang 5

DO AN TOT NGHIỆP ĐẠI HỌC LOI CAM DOAN

LOI CAM DOAN

Em xin cam đoan rang đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóaLevel of Details và ứng dụng vào thiết kế nhân vật Kazama cho game PC” là côngtrình nghiên cứu của bản thân mình Những phần có sử dụng tài liệu tham khảo đã đượcliệt kê và nêu rõ tại phần tài liệu tham khảo Đồng thời, những số liệu hay kết quả trìnhbày trong đồ án đều mang tính chất trung thực, không sao chép hay đạo nhái

Nếu như sai em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu tất cả các kỷ luật của bộ

môn cũng như Học viện dé ra.

Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2023

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Hùng

Nguyễn Văn Hùng - B19DCPT099 i

Trang 6

DO AN TOT NGHIỆP ĐẠI HỌC LOI CAM DOAN

LOI CAM ON

Trong thời gian học tập, nghiên cứu môn học Đồ án thiết kế sản phâm Da phươngtiện cùng thầy Th.S Nguyễn Thanh Toàn, em đã được học, được hướng dẫn vô vàn nhữngkiến thức bổ ích không chỉ nam trong giới hạn chương trình học mà còn rất nhiều nhữngkiến thức b6 ích khác mà thay truyền dạy Không chỉ là kiến thức về mặt lý thuyết các số

liệu, những phương pháp khô khan mà còn là những kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng tìm

hiểu và giải quyết vấn đề để đạt hiệu quả cao nhất Việc thực hiện đề tài này giúp em hiểubiết thêm nhiều khía cạnh quan trọng trong thiết kế và đang được sử dụng rộng rãi ngày

nay.

Đề tài thực hiện Đồ án thiết kế sản phâm Đa phương tiện của em tuy không phảimới lạ, nhưng vẫn có những khó khăn nhất định, tuy nhiên với sự quyết tâm và kiến thức

mà thầy truyền đạt, em cũng đã hoan thành được Một lần nữa em xin cảm ơn Th.S

Nguyễn Thanh Toàn vì đã luôn nhiệt huyết trong giảng dạy, luôn kiên nhẫn không ngừngđôi mới cách dạy và học

Lời cuối cùng, em xin kính chúc thầy cùng gia đình luôn mạnh khỏe, tươi trẻ và

luôn tâm huyết với sự nghiệp trồng người!

Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm

2023

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Hùng

Nguyễn Văn Hùng - B19DCPT099 ii

Trang 7

DO AN TOT NGHIỆP ĐẠI HỌC MỤC LỤC

2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 2-2 2+SE++E2E£+EE+EE2EESEEEEEEEEE2EESEEEEerxrrerrrrx 2

2.2 Tình hình nghiên cứu trong ƯỚC -:- c2 St 1313913911 11111111 Ekrrrvre 4

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - 5-<s< se =sessessessesee 4

4 Mục tiêu và nhiệm vụ mghién CỨU << 5< 5< 5< 9 9 99 5584 9 984996 5

5 Đối tượng và phạm Vi nghiên €ứu . -s-°s°ssssss se sessessessssesesessez 5

6 Phương pháp nghiÊn CỨU .œ <5 5 9.991 1 00000300604 6

7 Cấu trúc đề tài s-cs<©xetk4EYLE E.A4 7140714714740 74174071 rkke 6

m | CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE PHƯƠNG PHÁP TOI UU HĨA LEVEL OF

DETAILS (LỌ)) G5 55 <5 5< 9 9 Họ c0 nọ T0 0000 000000 0004.00009086 8

1.1 Tổng quan về phương pháp tối ưu hĩa Level of Details (LOD) 8

Idd Khai niém va lich sw phat HIE CUA LOD veeccscvssessecsesvssessecvssvssvsseessvsvsvssssvessveees 8 1.1.3 Ung dụng của LOD trong đơ họa 3D icesecssssssssssssssssissssssssesssiessessessssssessesssessess 10

1.2 Vai trị của LOD trong đồ họa 3ÌD 5-5 ssscsesscseseEsessesersesersee 11

1.2.1 Tối wu hĩa hiệu SUAt cc eeeesssecssseeesseescsssssesssssesssesesniseeessnscessieseanieeesnneeeesneeenns 11

1.2.2 Cải thiện tương tác người đÌÙH «sen HH Hy 13

123 Quản lý tài nguyên hệ thỐng - + 5< SE EeEE2EE221121121121211211212112111 xe 14

1.3 Một số phương pháp tối ưu hố LLOD << s2 se ss=sssesssesesses 15

1.3.1 Phương pháp sử dụng da giác (Polygon Reduction Technique3) 15

1.3.2 Kỹ thuật LOD dựa trên kết cau (Texture-based LOD Technichques) 16

1.3.3 Tối ưu hĩa LOD sử dụng thuật tốn tự đỘng sài SằcsSseiseireirerereees 181.4 Tiểu kết chương 1 - - << sss£s£ 5 s£S£s£EseEseEsExsSseEseSseseessrsersersee 19

= | CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TOI UU HOA LEVEL OF DETAIL

(LOD) TRONG DUNG HINH 3D ccssssssssssssssssssscscscscssecesesesesessssssssssssesasacaceceasacsesacscensacecees 20

2.1 Tong quan về Level of Detail trong dựng hình 3D -.5 - 5 5-5 <20

Nguyễn Văn Hùng — B19DCPT099 iii

Trang 8

DO AN TOT NGHIỆP ĐẠI HỌC MỤC LỤC

2.1.1 Lí do nên sử dụng LOD trong dung hình 3D cS« Series 20

2.1.2 LOD trong dựng hình 3D và một 86 lĩnh vực khÁác -cccccccccrsrskerrrersee 21

2.2 Quy trình tối ưu hóa LOD sử dụng kỹ thuật giảm đa giác - 23

2.3 Quy trình tối ưu hóa LOD sử dụng thuật toán tự động =« 25

2.4 Quy trình tối ưu hóa LOD sử dụng Mipmapping -. ss°sess se 25 2.5 Một số phần mềm hỗ trợ tạo các cấp LOD - 5° 5 2s 2s ssese=ses 26 2.5.1 17/22/2100 2 8000nẺ8Ẻ8 26

PL na 29

2.6 Ví dụ về việc triển khai LOD {TOIIĐ ØITC - G55 <5 5 5 S005 99055 6631 2.6.1 LOD trong cảnh quan Và MOT ÍFỜH., ch nhện 31 2.6.3 LOD trong hiệu ứng đặc ĐiỆT - kg HH hy 35 PM) 0.1), 7n nh 37

= | CHƯƠNG 3: UNG DỤNG PHƯƠNG PHAP TOI UU HOA LOD VÀO THIẾT KE NHAN VAT KAZAMA CHO GAME PC 5 5 5s s9 9 TH 0000000000008 0 39 3.1 Giới thiệu và thiết kế nhân vật Kazama -° 2-5 s52 se ssess=seses39 3.1.1 Giới thiệu NNGN VAb eecccccccccccccccsccccceseseccesscsccesssscccessssccesssseceesssseceessssessessseeeeens 39 3.1.2 Tit KE MGM àanố ố.ốố 39 3.1.3 Dựng hình và làm kết cấu nhân Vật -:©-++©5+©c++2s++c+ecx+xsrxeres 47 3.2 Áp dụng phương pháp tối ưu hóa LOD vào thiết kế nhân vật 60

3.2.1 Giới thiệu về Character Creator 4icecccccscccsssscssesvssescssesvesesvsreseesesesuesesteseavavevenees 60 3.2.2 Thực hiện toi wu hóa lưới trên Character Creator 4.cccccccccsssscscsseseseevevscsceseseee 61 3.2.3 Chỉnh sửa thủ công những lỗi của máy tỉnh -52©52+s+cs+Eez+EzEeresrses 63 3.3 Damh gid 0.16 76 67

ki c6 nh 71

$8 007.0 0177 H 72

'W‹(C1\ 0 7 0n n6 72

;,.r 0) nh 72

C Huroing phat 0, 10011 72

DANH MỤC TÀI LIEU THAM KHẢO - 2< 5< 2£ s£©S££ES2€Ss£EsseEseEseEsezsezsersere 73

Nguyễn Văn Hùng - B19DCPT099 iv

Trang 9

DO AN TOT NGHIỆP ĐẠI HỌC DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIÉT TẮT

DANH MỤC CÁC THUAT NGU VÀ CHU VIET TAT

Thuật ngữ Tên đầy đủ Ý nghĩa

3D Three-Dimensional Ba chiêu (chi không gian)

PC Personal Computer Máy tính cá nhân

LODs/LOD Level of Details/Level of | Các cấp độ chỉ tiết

Detail

Retopology Retopology Quá trình tạo ra một mô hình

polygon mới từ một mô hình có

san, thường là mô hình high-poly,

với mục đích tối ưu hóa hìnhdạng và cau trúc của mô hình 3D

VFX Visual Effects Hiệu ứng Hình Ảnh

Render Render Két xuat

CPU Central Processing Unit Bộ xử lí trung tam

GPU Graphics Processing Unit | Bộ xử lí d6 hoa

VR Virtual Reality Thực tế ao

AR Augmented Reality Thực tế tăng cường

GIS Geographic Information | Hệ thống thông tin địa lý

System Tris Triangle Tam giác (chỉ lưới cua mô hình)

Highpoly Highpoly Số lượng đa giác cao (chỉ lưới

của mô hình 3D)

Lowpoly Lowpoly Số lượng đa giác thấp (chỉ lưới

của mô hình 3D)

Trang 10

DO AN TOT NGHIỆP ĐẠI HỌC DANH MỤC CÁC BANG/HINH VE

DANH MỤC CÁC BANG/HINH VE

Chương 1:

Hình 1.1 Lợi ích của việc sử dụng LOD cho nhân vật - 5555 +<s<+++<<+2 12

Hình 1.2 22 FPS — Có người di ĐỘ - G6 6 119 21T ng ngu 13

Hình 1.3 51 FPS — Sử dung LOD để tắt người đi bộ khi ở khoảng cách xa 13

Hình 1.4 Sap nhập 2 cạnh với nhau bằng công cụ Collapse trong phần mềm Maya 16

Hình 1.5 Minh hoạ về Mipmapping 2- -©5¿+2£+S++EE£EE£EEtEEEEEEEE2EEEEEeErrkerrrei 17

Hình 1.6 Khi không sử dung và sử dung Texture Streaming . -c<++<ss>+ 17

Hình 1.7 Kết qua dùng thuật toán tự động LOD trong Unreal Engine 19

Chương 2:

Hình 2.1 Các vật thé ở xa nhìn giống nhau ngay cả khi số lượng đa giác khác nhau 21

Hình 2.2 Minh họa về LOD sử dụng trong kỹ thuật xây dựng - 25+ +52 22

Hình 2.3 Mô hình 3D GIS (LOD Ï) - - c Sc S113 +2 2 1 HH HH, 22

Hình 2.4 Bộ LOD của một chiếc xe đua ¿2-5 tSt2E‡ESEEEEEEEEEEEEEEEEsErErerererrrrree 23

Hình 2.5 Địa hình được tối ưu bang cach giảm đa giác dựa trên khu vực 24

Hình 2.6 Hình ảnh nhận được khi không sử dụng va sử dụng mipmap - 26

Hình 2.7 Tạo lưới LOD trong Autodesk Miaya - - cà St ksseirrereee 27

Hình 2.8 Ví dụ về lưới ban đầu của vật thể - -ccccttH re 28

Hình 2.9 Lưới sau khi sử dụng LOD tự động - 5 S3 visseireeesee 28

Hinh 2.10 Lurdi sat Khi 0¬ n5 28

Hình 2.11 Giao diện công cụ Auto LOD trong Blender - - ác 5c scssvsss 29

Hình 2.12 Giao diện công cụ Auto LOD trong Blender - ác sec 29

Hình 2.13 Giao diện làm việc với LOD trong nTfy c5 cScs+sksseerssseee 30

Hình 2.14 Giao diện làm việc với LOD trong nIfy c5 25 sScs+svsssersseeee 30

Hình 2.15 Rise of The Tomb Raider với cài đặt chất lượng đồ họa thấp ¬ 31

Hình 2.16 Rise of The Tomb Raider với cài đặt chất luong đồ họa cao - 32

Hình 2.17 LOD cây cối trong game FOrtnite - 2-2 s+2s+2E+2E+E2EE+EEerxerxrrerree 33

Hình 2.18 Một vi dụ về đối tượng 3D với các cấp độ LOD - ¿c5 z+sccse: 33

Hình 2.19 Ví dụ về các cấp độ LOD của nhân vật cho game - 5 5+5 +++++ 34

Nguyễn Văn Hùng - B19DCPT099 vi

Trang 11

Hình 2.20 Ví dụ về các cấp độ LOD của nhân vật cho game - - 5+5 ++++++ 34

Hình 2.21 Ví dụ về các cấp độ LOD của nhân vat cho game - - 5555 ++++++ 35

Hình 2.22 Các cap độ LOD của hiệu ứng cháy điều chỉnh phù hợp với từng khoảng

6:1908320ìy8v2i12y0 81540000 ằằa 36

Hình 2.23 Hiệu ứng anh sáng trong The Witcher 3 - - Sc S+ssiseierrke 36

Hình 2.24 Hiệu ứng anh sáng trong The Witcher 3 . - SSc s+ sssssrrssreeee 37

Chương 3:

Hình 3.1 Wolf trong Se€KIrO - c5 32c 3211121113111 151 11511111 1111 1g 11v ng rrt 40

Hình 3.2 General Tenzen Yamauchi trong SeK1rO - - s5 5 + s**++*s#++seesssesz 40

Hình 3.3 Nhân vật Foxhunter của Artem Priakhin - - ¿5555225 <*s*‡++s< c2 41

Hình 3.9 Chân dung tham khảo - - - c6 1111351115111 1 1191111 9 111g kg ket 45

Hình 3.10 Anatomy tham khảO - - c2 1321112111211 1911 191119111911 111 1H vn ret 45

Hinh 028 €1 8n ỐẦ 46

Hinh 3.13 k8 - 46

Hình 3.14 Gia huy TokugaWA - cà HH HH HT TH HH TH ệt 46

Hình 3.15 Highpoly chân dung và tóc khối - 2-2 2 52+S£E+££E£E+Evz+zxerzzxez 48

Hình 3.16 Highpoly chân dung và tóc khối - 2-2 2s £+S£x+E££E£EzEvz+zxerxzxez 48

Hình 3.23 Highpoly trang phụC - c2 22112111111 1511 1911191111111 11811 811 1 grrre 33

Nguyễn Văn Hùng - B19DCPT099 vii

Trang 12

Hình 3.32 Hoàn thiện kết cấu cho vũ Khiv c.ccccccceccscsscsesesesseseseescsvsesssevsvsrsececececeeeeeees 58

Hình 3.33 Hoàn thiện kết cấu cho nhân Vat c.cccccccccccscsscsesecssscsesescsvsvevecesecesteeseevevees 59

Hình 3.34 Kết xuất nhân vật và vũ khí -::¿-ccvtttrtrrrrtrirrrtrirrrrrrrrrrrree 59

Hình 3.35 Logo Character Creator 4 ccccccccccessessscessceseceneeeseeesceseeeseeeseesseeesaeeeseaees 60

Hình 3.36 Giao diện lam việc của Character Creator 4 7-5553 + +22 61

Hình 3.37 Bắt đầu với việc import mô hinh cccceccccecesesesessessessessesessessesseseseesesees 61

Hình 3.38 Giao diện sau khi ITmOYÍ - 2c 22 2211821113311 1 111111 Exkrre 61

Hình 3.39 Tính năng InstaLOD cho phép tạo ra một phiên bản với số lượng lưới thấp

Hhon tery ố): 01T AÓÖÓỎƠA << 62

Hình 3.40 Bảng công cụ của InstaLOD cho phép tùy chỉnh số lượng lưới 62

Hình 3.41 Kết quả sau 3 lần thực hiện LOD trên CC4 -¿ +2 St+E2EEEEE2E2EEEEEEErssz 62

Hình 3.42 Hoàn thiện các cấp độ LOD của nhân vật và vũ khí trên CC4 63

Hình 3.43 Lỗi gặp phải khi thực hiện LOD tự động 5555255 +++sccc+ss+ 63

Hình 3.44 Sau khi chỉnh sửa bằng phần mềm Maya - 2-25 S+S£E+E+EeEzxzed 64

Hình 3.45 LOD 1 với 69385 fTIS - S13 1321121111111 1 21111111111 T11 1111k Hy Hiệp 65

Hình 3.46 LOD 1 với 34614 fT1S - c3 322121 E151 1211111111211 E11 kiệt 66

Bảng 3.1 Kích thước kết câu sử dụng theo LODs -2 2222 2+2x+zxvz++xezxzxez 67

Hình 3.47 Kết quả kiểm thử lan 1 với toàn bộ LOD 0, thời gian ~8.2 giây 67

Hình 3.48 Kết quả kiểm thử lần 1 với LOD 0, LOD 1 va LOD 2,

010808 17777 aaaiđiị 68

Hình 3.49 Kết quả kiểm thử lần 2 với toàn bộ LOD 0, thời gian ~14 giây 68

Nguyễn Văn Hùng - B19DCPT099 viii

Trang 13

000308000: 1007 69

Hình 3.51 Kết quả kiểm thử lần 3 với toàn bộ LOD 0, thời gian ~19.3 giây 69

Bang 3.2 Kết qua sau khi kiém thtt c.ceccccecccccsescsscssessesseseeessessessestssesesesesseseeeeees 70

Nguyễn Văn Hùng - B19DCPT099 ix

Trang 14

DO AN TOT NGHIỆP ĐẠI HỌC MỞ ĐẦU

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong thời đại kỹ thuật số hiện nay, đồ họa 3D không chỉ là một phần không thê thiếu trong ngành công nghiệp game, mà còn đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác như kiến trúc, nghệ thuật điện ảnh và thiết kế đồ họa.

Trong bối cảnh đó, Level of Details (LOD) trở thành một khái niệm then chốt,

giúp cân bằng giữa chất lượng hình ảnh và hiệu năng hệ thống.

Đối với lĩnh vực game, việc tối ưu hóa LOD không chỉ giúp tăng cường trải nghiệm người dùng thông qua việc cải thiện chất lượng hình ảnh và hiệu suất chơi game, mà còn đóng góp vào việc giảm thiểu chi phi và tối ưu hóa quy trình làm việc trong sản xuất game Đặc biệt, trong thiết kế nhân vật, LOD có vai trò quan trọng trong việc tạo ra những hình ảnh nhân vật chỉ tiết, sống động

mà vẫn đảm bảo hiệu suất cao.

Chính vì những lý do trên, em quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa Level of Details và ứng dụng vào thiết kế nhân vật Kazama cho game PC” Mục tiêu của đề tài là không chỉ khám phá và phát triển các phương pháp tối ưu hóa LOD hiệu quả, mà còn áp dụng thực tế các phương pháp này vào quá trình thiết kế nhân vật Kazama, một nhân vật trong game PC

mà em đang phát triển Qua đó, đề tài hướng tới việc tìm hiểu giải pháp kỹ thuật

có thé áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp game, góp phan nâng cao chất lượng và hiệu suất trong sản xuất game Từ đề tài này, em sẽ có thêm hiểu biết

về những phương pháp và kỹ thuật tối ưu hóa LOD để có thể áp dụng vào quá

trình xây dựng nhiều bối cảnh và nhân vật game 3D khác sau này.

Nguyễn Văn Hùng - B19DCPT099 1

Trang 15

2 Tình hình nghiên cứu

2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Nghiên cứu " Level of Detail for 3D Graphics" của David Luebke

và các cộng sự giới thiệu và phân tích sâu về khái nệm LOD, một kỹ thuật quan trong trong đồ họa máy tính dé tối ưu hóa hiệu suất bằng cách điều chỉnh mức độ chỉ tiết của đối tượng 3D dựa trên khoảng cách từ điểm quan

sát Nghiên cứu này không chỉ giới thiệu về các phương pháp và thuật toán

LOD, mà còn đề cập đến ứng dụng của chúng trong các môi trường đồ họa

thời gian thực như trò chơi điện tử và mô phỏng ảo Bên cạnh đó, nó cũng

thảo luận về những thách thức và cải tiến trong việc duy trì sự liền mạch trong hình ảnh, cũng như đưa ra cái nhìn về tương lai của LOD trong đồ họa máy tính, bao gồm sự kết hợp với trí tuệ nhân tạo và học máy.

Nghiên cứu "An improved LOD specification for 3D building

models" cua Filip Biljecki, Hugo Ledoux va Jantien Stoter đến từ Dai hoc Công nghệ Delft mở rộng khái niệm về Mức Độ Chi Tiết (LOD) trong mô hình tòa nhà 3D bằng cách đề xuất 16 LOD mới Mỗi LOD mới được thiết

kế để làm rõ và cụ thể hóa các yêu cầu mô hình hóa, giảm sự mơ hồ và nâng

cao độ chính xác Công trình này giúp giải quyết các hạn chế của LOD hiện tại theo tiêu chuẩn CityGML 2.0, làm cho quá trình mô hình hóa tòa nhà trở nên rõ ràng và dễ quản lý hơn Điều này có ích cho việc xác định yêu cầu dữ liệu và tiêu chuẩn sản phẩm trong lĩnh vực mô hình hóa 3D LOD mới được

thiết kế dé tương thích với tiêu chuẩn hiện tại, làm cho việc chuyền đôi giữa

các mức độ chỉ tiết dễ dàng hơn.

Nghiên cứu " Real-Time Continuous Level of Detail Rendering of Height Fields" cua Peter Limdstrom va các cộng sự tới từ Viện Công nghệ

Georgia Nghiên cứu nay giới thiệu một thuật toán mới cho việc xử lý và

hiển thị dữ liệu bề mặt đa giác phức tạp một cách nhanh chóng và hiệu quả,

Trang 16

phù hợp với các ứng dụng như mô hình hóa địa hình số và mô phỏng trực quan Thuật toán sử dụng một lưới đều dé biểu diễn dir liệu và tự động điều chỉnh độ chỉ tiết dựa trên không gian màn hình, giúp duy trì chất lượng hình ảnh cao nhưng vẫn giảm thiêu số lượng đa giác cần hiển thị Điều nay cho phép thuật toán thích ứng với các thay đổi độ phân giải một cách mượt mà và

đảm bảo hiệu suất khung hình cao Kết quả thực nghiệm cho thấy thuật toán

có hiệu suất tốt trong việc duy trì tốc độ khung hình và chất lượng hình ảnh

ôn định trong các ứng dụng thực tế.

Nghiên cứu "Level-of-detail for cognitive real-time characters" của

Christoph Niederberger và Markus Gross, xuất bản vào tháng 4 năm 2005,

tập trung vao việc tao môi trường thời gian thực với các nhân vật trí tuệ nhân

tạo Mục tiêu là giữ cho tốc độ khung hình ổn định trong khi quản lý các

nhân vật có hành vi phức tạp Nghiên cứu này giới thiệu khái niệm "cấp độ chi tiết" trong mô hình hóa hành vi, nghĩa là hành vi của nhân vật thay đôi tùy theo khoảng cách và góc nhìn của người xem Điều này giúp cân bằng

giữa việc phản ứng với môi trường và lập kế hoạch cho tương lai, đồng thời

tối ưu hóa hình ảnh và độ chính xác của hành vi Kết quả là môi trường với hàng trăm nhân vật có thê được mô phỏng một cách hiệu quả, đảm bảo phản hồi nhanh và điều chỉnh hành vi theo quan điểm của người xem.

Nghiên ctu "Multi-Layer Level of Detail for Character Animation" cua Yann Savoye va Alexandre Meyer tap trung vao viéc cai

thiện hoạt hình nhân vật giống người trong môi trường ảo thời gian thực Đặc biệt quan tâm đến các cảnh có nhiều nhân vật, nghiên cứu này đề xuất Level

of Detail (LOD) dé điều chỉnh độ phức tạp của mô hình nhân vật dựa trên khoảng cách từ người quan sát Phương pháp này bao gồm việc đơn giản hóa khung xương, lưới, va dữ liệu chuyên động của nhân vật một cách linh hoạt,

sử dụng các kỹ thuật như Skeleton Labeling Algorithm, Multiresolution

Nguyễn Văn Hùng —- B19DCPT099 3

Trang 17

Skeletal Graph, Dual-Graph Based Simplification for Articulated-Meshes, va

Power Skinning Algorithm Mục tiêu chính là duy trì chat lượng hình ảnh tốt nhất có thể trong khi vẫn đảm bảo hiệu suất tối ưu trong các ứng dụng thực

tê ảo và tương tác.

2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Nghiên cứu "Kỹ thuật LOD tự động áp dụng tối ưu hóa mô hình

3D trong trưng bày bảo tang ao" được thực hiện bởi Vũ Đức Thái và Mã

Văn Thu, Lê Sơn Thái, Đỗ Thị Chi tại Trường Đại học Công nghệ thông tin

và Truyền thông — Đại học Thái Nguyên, được đăng trên Tạp chí Khoa học

và Công Nghệ Nghiên cứu này tập trung vào kỹ thuật tự động hóa Level of

Detail (LOD) để tối ưu hóa mô hình 3D, đặc biệt trong ứng dụng trưng bày bảo tàng ảo Mục tiêu chính là giảm bớt khối lượng tính toán của máy tính trong khi vẫn duy trì chất lượng hiển thị của các hiện vật ảo Nghiên cứu trình bày các kỹ thuật tối ưu hóa lưới cho mô hình 3D, áp dụng thực tiễn trong phần mềm trưng bày ảo Các kỹ thuật này được thử nghiệm thực tế, tạo

ra kỹ thuật LoD tự động cho bai toán tối ưu hóa mô hình 3D dùng cho việc

trưng bay trong môi trường bảo tang ảo.

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Về mặt khoa học, nghiên cứu nảy tập trung vào việc tối ưu hóa Level of Detail (LOD), đóng góp quan trọng vào lĩnh vực đồ họa 3D và thiết kế trò chơi Việc phát triển các phương pháp tối ưu LOD không chỉ mở rộng hiểu biết về cách thiết kế nhân vật 3D một cách hiệu quả mà còn góp phần vào việc cải thiện hiệu suất trong xử lý đồ họa, mang lại cái nhìn sâu sắc và kỹ thuật mới cho

ngành công nghiệp.

Về ý nghĩa thực tiễn, việc tối ưu hóa LOD trong thiết kế nhân vật Kazama đem lại lợi ích đáng ké cho ngành công nghiệp trò chơi điện tử Cải thiện chất lượng hình ảnh và tối ưu hóa hiệu suất hệ thống làm cho trò chơi không chỉ trở

Trang 18

nên sông động hơn mà còn phù hợp với nhiêu loại phân cứng khác nhau, góp

phan nâng cao trải nghiệm người dùng và mở rộng khả năng tiêp cận của trò chơi.

4 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài:

- Phan tích và đánh giá các phương pháp tối ưu hóa Level of Detail (LOD)

hiện tại trong đồ họa 3D nói chung và trong dựng hình 3D nói riêng.

- Đánh giá tác động của các phương pháp tối ưu hóa LOD đối với trải nghiệm

người chơi và tính hiệu quả trong sản xuất tro chơi.

Nhiệm vụ của đề tài:

- Phân tích và đánh giá các phương pháp tôi ưu hóa Level of Detail (LOD)

hiện hành trong lĩnh vực đồ họa 3D.

- Tìm ra giải pháp phủ hop dé áp dụng vào thiết kế nhân vật Kazama, từ đó có

thê phát triển nhiều nhân vật và bối cảnh sau này.

- Thực nghiệm và đánh giá tính hiệu quả trên phan mềm làm game Unity.

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu và phát triển các kỹ thuật tối ưu hóa Level of Detail (LOD) cho đồ họa 3D nói chung và nhân vật 3D trong trò

chơi điện tử nói riêng, với điển hình là nhân vat Kazama.

Phạm vi nghiên cứu:

- _ Về thời gian: Dé tài được thực hiện trong 2 tháng (từ 10/2023 — 12/2023).

- _ Về không gian: Nghiên cứu được thực hiện tại thành phố Hà Nội, Việt Nam.

- Vé lĩnh vực nghiên cứu: Vì nguồn lực và thời gian có hạn nên trong đề tài

này em tập trung nghiên cứu về vai trò của Level of Detail đối với hiệu suất

của máy tính vả quy trình thực hiện nó Từ đó đưa ra giải pháp tối ưu hóaLevel of Detail phù hợp cho nhân vật Kazama.

Trang 19

- Vé sản phâm của đê tai: Sản phâm đâu ra của đê tai là mô hình 3D nhân vật

Kazama với các cấp độ chỉ tiết theo phương pháp tối ưu hóa LOD.

6 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu thực nghiệm: Phương pháp này sử dụng các thí nghiệm

để xác định vai trò của LOD trong tối ưu hoá hiệu suất và trải nghiệm.

Phân tích thiết kế: Phương pháp này sử dụng các kỹ thuật phân tích

để xác định phong cách về trang phục, vũ khí, khuôn mặt, để thiết kế nhân

vật Kazama.

Phương pháp đánh giá kết quả: Để đánh giá tính hiệu quả và khả

dụng của phương pháp tối ưu hóa LOD.

7 Cấu trúc đề tài

Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục từ viết tắt, danh mục bảng, danh mục tải liệu tham khảo, nội dung của đề tài được kết cấu thành 3

chương như sau:

CHUONG 1: Tổng quan về phương pháp tối ưu hóa Level of Details

(LOD)

Chương 1 bao gồm tổng quan về khái niệm, lịch sử và vai trò của

LOD đối với việc tối ưu hóa mô hình 3D Các phương pháp tối ưu hóa LOD trong đồ họa 3D.

CHƯƠNG 2: Nghiên cứu quy trình tối ưu hóa Level of Details (LOD)

trong dựng hình 3D

Chương 2 tập trung nghiên cứu về quy trình tối ưu hóa LOD trong

dựng hình 3D, các kỹ thuật và công nghệ hỗ trợ tối ưu hóa LOD Ví dụ về một số game sử dụng phương pháp tối ưu hóa này.

Trang 20

CHƯƠNG 3: Ứng dụng phương pháp tối ưu hóa LOD vào thiết kế nhân

vật Kazama cho game PC

Giới thiệu về nhân vật Kazama Từ lý thuyết của chương 2 áp dụng vào tối ưu hóa mô hình 3D cho nhân vật này Đánh giá kết quả thông qua phần mềm kết xuất thời gian thực.

Trang 21

DO ÁN TOT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHƯƠNG 1

s* CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE PHƯƠNG PHAP TOI UU HOA

LEVEL OF DETAILS (LOD)

1.1 Tổng quan về phương pháp tối ưu hóa Level of Details (LOD)

1.1.1 Khái niệm và lịch sử phát triển của LOD

1111 Khải nệm

Theo cuốn “Level of Detail for 3D Graphics” của David Luebke và các cộng sự,khái niệm Level of Detail (LOD) trong đồ họa máy tinh là một kỹ thuật quan trọng nhằmgiải quyết sự căng thắng giữa độ phức tạp và hiệu suất trong hiển thị đồ họa LOD điềuchỉnh số lượng chỉ tiết trong mô hình ảo dé cân băng giữa độ chân thực và tốc độ hiền thi,đồng thời giúp giảm bớt gánh nặng cho phần cứng đồ họa Nó đóng một vai trò quantrọng trong việc đảm bảo mô hình 3D có thé được hién thị mượt mà trên nhiều loại nền

tảng khác nhau, mặc dù độ phức tap của các mô hình ngày càng tăng.[ 1 |

Theo Shoshanah Wall — người có gần 10 năm kinh nghiệm sản xuất hiệu ứng hình

ảnh, điều phối các nhóm VEX ở Úc và London Các dự án lớn mà cô tham gia bao gồm

Mad Max: Fury Road, Ant-Man, John Wick: Parabellum, Game of Thrones vả

Christopher Robin Hiện tại, cô viết các bài báo học thuật về ngành công nghiệp điện ảnh

và game Trong bài báo “What is Level of Detail (LOD) in 3D Modeling” được đăng trên

CGSpectrum vào thang 1 năm 2023, Shoshanah viết: “Level of Detail (LOD) dé cập đếnmức độ phức tạp cua một mô hình 3D được tạo ra va chu yếu được sử dụng trong việc

hiền thị thời gian thực cho trò chơi video và công cụ tương tác Nó giúp giảm số lượng chi tiết bằng cách đơn giản hóa đa giác và kết cau khi chúng càng xa khỏi camera.”

Nhìn chung, Level of Detail (LOD) là một kỹ thuật trong đồ họa máy tính giúp

quản lý và tối ưu hóa độ phức tạp của mô hình 3D trong trò chơi hoặc ứng dụng LOD

điều chỉnh chỉ tiết của mô hình dựa trên khoảng cách đến camera: mô hình càng xa

camera, số lượng đa giác và chỉ tiết kết cấu càng được giảm bớt Điều này giúp giảm tảicho CPU và GPU, cho phép trò chơi hoặc ứng dụng chạy mượt mà hơn mà vẫn đảm bảo

chất lượng hình ảnh tốt từ góc nhìn người dùng Đây là một kỹ thuật quan trọng đề tối ưu

hóa hiệu suât, đặc biệt trong các trò chơi với môi trường lớn và phức tạp.

Trang 22

1.112 Lịch sử phát triển

Không thể bỏ qua công trình nền tang của James Clark trong việc phát triển LODtrong lĩnh vực đồ họa 3D thời gian thực Qua bai báo " Hierarchical Geometric Modelsfor Visible Surface Algorithms" năm 1976, Clark đã đặt nền móng cho các khái niệmchính của LOD Ông đã nhắn mạnh tới sự không cần thiết của việc dùng quá nhiều đagiác cho các đối tượng hiền thị nhỏ, và đề xuất một cấu trúc biéu đồ cảnh phân cấp tíchhợp LOD và các phương pháp tiên tiễn khác mà hiện nay đã trở nên phổ biến, như việcloại bỏ các phần không nhìn thấy Trong những ngày đầu, LOD được áp dụng chủ yếutrong mô phỏng chuyến bay và được tạo ra thủ công Vào đầu những năm 1990, người ta

đã chú trọng việc tự động hóa quy trình này, dẫn đến việc xuất bản hàng loạt nghiên cứu

về các thuật toán đơn giản hóa mô hình.[2] Theo thời gian, nhiều thuật toán và khuôn mẫuLOD mới đã được phát triển Ngày nay, nha phát triển đồ họa phải lựa chọn từ các thuậttoán đơn giản hóa đa dạng, từ đơn giản đến phức tạp, với kết quả LOD từ cơ bản đến chất

lượng cao.

1.1.2 Nguyên ly cơ bản cua LOD

Nguyên lý cơ ban của "Level of Detail" (LOD) trong đồ họa máy tinh và mô hình hóa 3D là việc điều chỉnh độ phức tạp của một mô hình 3D dựa trên các yếu tố như

khoảng cách từ mô hình đến người quan sát, hoặc các yếu tố khác như độ ưu tiên trong

cảnh và tài nguyên xử lý có sẵn Mục đích chính của LOD là tối ưu hóa hiệu suất bằng cách giảm thiểu số lượng đa giác (polygons) cần thiết dé hiển thị một đối tượng, trong khi

vẫn duy trì chất lượng hình ảnh chấp nhận được.[2] Điều này đặc biệt quan trọng trong

các ứng dụng như trò chơi điện tử và mô phỏng thực tế ảo, nơi tốc độ khung hình và phản

hồi thời gian thực là rất quan trọng

Các yêu tố chính của LOD bao gồm:

- Điều chỉnh độ Phức tạp: Tùy thuộc vào khoảng cách giữa đối tượng và

quan sát viên, mô hình 3D sẽ được điều chỉnh để giảm hoặc tăng mức độchi tiết Khi đối tượng càng xa, số lượng chỉ tiết, như số đa giác, sẽ giảm dégiảm bớt gánh nặng cho hệ thống xử lý đồ họa

Nguyễn Văn Hùng — B19DCPT099 9

Trang 23

- Quan lý tài nguyên: Dé đảm bảo hiệu suất cao, LOD cho phép các mô

hình xa hoặc kém quan trọng được hiển thị với độ chi tiết thấp hơn, trongkhi tập trung tài nguyên vào việc hiển thị chỉ tiết cho các đối tượng gần

hoặc quan trọng.

- Bảo toàn chất lượng hình ảnh: Mặc dù LOD giúp giảm thiêu độ phức tap,

nhưng nó cũng cần đảm bảo rằng chất lượng hình ảnh vẫn được bảo toàn ởmức độ chấp nhận được, tránh gây ra sự gián đoạn về mặt thị giác cho

người dùng.

- Tu động hóa: LOD thường được thực hiện một cách tự động, với các hệ

thống có khả năng điều chỉnh độ phức tạp của mô hình dựa trên các yếu tốnhư thay đổi góc nhìn, khoảng cách, và hiệu suất hệ thống

1.1.3 Ung dụng của LOD trong đồ họa 3D

Ứng dụng của "Level of Detail" (LOD) trong đồ họa 3D rất rộng rãi và quan trọng,

đặc biệt trong các lĩnh vực yêu cầu hiệu suất cao và chất lượng hình ảnh tốt Dưới đây là

một số ứng dụng chính của LOD trong đồ họa 3D:

o Trò chơi điện tử: LOD là một kỹ thuật thiết yếu trong ngành công nghiệp

game, nơi nó giúp tối ưu hóa hiệu suất bằng cách giảm chỉ tiết đồ họa củacác đối tượng ở xa hoặc ít quan trọng, cho phép trò chơi chạy mượt mà trênnhiều loại phần cứng khác nhau

o Mô phỏng Thực tế ảo (VR) và Thực tế ảo tăng cường (AR): Trong VR

và AR, LOD giúp tạo ra trải nghiệm mượt mà và tự nhiên bằng cách giảm

độ trễ và cải thiện tốc độ khung hình, nhờ vào việc điều chỉnh độ phức tạp

đồ họa.

o_ Kỹ Thuật Đồ họa và Thiết kế: Trong thiết kế đô thị, kiến trúc và kỹ thuật,

LOD được sử dụng để quản lý và hiển thị các mô hình phức tạp, cho phépcác nhà thiết kế dé dàng tương tác với các mô hình lớn mà không cần phancứng đồ họa cực mạnh

o Điện ảnh và Đồ họa máy tinh: LOD giúp tạo ra các cảnh phức tap trong

điện ảnh và đồ họa máy tính, nơi nó giúp cân bằng giữa chất lượng hình ảnhNguyễn Văn Hùng — B19DCPT099 10

Trang 24

và yêu cầu về hiệu suất Trong nghiên cứu “Level-of-detail for cognitive

realtime characters”, tác gia đã đưa ra khái niệm về cấp độ chỉ tiết cho môhình hành vi và phân cấp các tác nhân có trong cảnh quay Nghiên cứu này

có thể ứng dụng vào việc mô phỏng một cảnh có chứa hàng trăm tác nhânvới thời gian phản hồi hợp lí [4], thực sự phù hợp với những cảnh quayđông đúc được xử lí bằng kỹ xảo

o GIS và Mô phỏng địa lý: Trong hệ thống thông tin địa ly (GIS) và mô

phỏng địa ly, LOD được sử dụng dé quản lý việc hiền thi dit liệu không gian

lớn, giúp người dùng dễ dàng tương tác với bản đồ và mô hình địa lý phức

tạp.

o Khoa học và Nghiên cứu: Trong các lĩnh vực khoa học như sinh học, y học

và khoa học Trái Đất, LOD được áp dụng để mô hình hóa và hiển thị cáccau trúc phức tạp như mô hình protein hoặc dit liệu địa chất, giúp nghiêncứu và phân tích dé dàng hơn.

1.2 Vai trò của LOD trong đồ họa 3D

1.2.1 Tối ưu hóa hiệu suất

Trong môi trường đồ họa 3D, việc duy trì hiệu suất hệ thống ôn định và hiệu quả làmột thách thức, đặc biệt khi cần xử lý số lượng lớn đối tượng phức tạp trong không gian

ảo Level of Detail (LOD) là một kỹ thuật tối ưu hóa được thiết kế để giải quyết van đềnày bằng cách cân nhắc sự cân bằng giữa chất lượng hình ảnh và tốc độ xử lý

- Giảm độ phức tạp mô hình:

LOD cho phép các nhà thiết kế đồ họa giảm số lượng đa giác và chỉ tiết bề mặt

của mô hình khi nó ở xa camera hoặc khi không cần thiết Kỹ thuật này giúp giảm

đáng kể tải trọng tính toán va dung lượng bộ nhớ cần thiết dé hiển thị mô hình, qua đó

tăng cường hiệu suất hệ thống Việc này đặc biệt quan trọng trong các tình huống mà

hiệu suất hệ thống có thé bị ảnh hưởng bởi số lượng lớn đối tượng cùng tồn tại trong

một cảnh.

- _ Cân bằng giữa chất lượng và hiệu suất:

Trang 25

LOD giúp đạt được sự cân bằng giữa chất lượng hình ảnh và hiệu suất bằng cách động cơ điều chỉnh mức độ chỉ tiết của mô hình dựa trên các yếu tố như khoảng

cách và góc nhìn của camera Kỹ thuật này giúp người dùng không cảm nhận được sự

thay đổi trong chất lượng đồ họa khi chuyền đổi giữa các mức độ chi tiết khác nhau,đồng thời vẫn duy trì một tốc độ khung hình 6n định

- Cai thiện hiệu quả Rendering:

Việc sử dụng LOD giúp cải thiện hiệu quả rendering băng cách loại bỏ sự cầnthiết phải hiển thị chi tiết không quan trọng hoặc không thê nhìn thấy từ góc nhìn hiệntại Điều này không chỉ giảm thời gian cần thiết để render mỗi khung hình mà còngiúp tiết kiệm tài nguyên cho việc xử lý các yêu t6 quan trọng hơn trong cảnh Như đãthấy trong Hình 1.1, bằng cách loại bỏ 64% hình tam giác trong lưới của một nhân vật

có 3928 hình tam giác ở độ phân giải đầy đủ, chúng ta có thé cải thiện tốc độ khunghình lên hệ số 1,4 Hơn nữa, các lỗi do đơn giản hóa lưới gây ra không có tác độngđến nhận thức khi nhân vật ở khoảng cách tương đối xa với máy anh.[3]

haracter LOD ]

franes per second

i i + + L

4008 3800 3800 3400 3208 3080 2808 2600 2488

active face nunber

Hình 1.1, Lợi ich cua việc sử dung LOD cho nhân vật

Trang 26

Hình 1.3 51 FPS — Sử dung LOD để tắt người di bộ khi ở khoảng cách xa

1.2.2 Cải thiện tương tác người dùng

Một trong những yếu tố quan trọng nhất trong thiết kế đồ hoạ 3D là việc tạo ra một

trải nghiệm người dùng mượt mà và phản hồi nhanh chóng Level of Detail (LOD) đóngmột vai trò không thể thiếu trong việc đạt được mục tiêu này, đặc biệt là trong môi trườngđòi hỏi tương tác cao như trò chơi điện tử và ứng dụng thực tế ảo

- Duy trì mượt mà trải nghiệm người dùng:

LOD giúp đảm bảo rang người dùng trải nghiệm một thé giới ảo không bị gián

đoạn bởi các vân đê vê hiệu suât Khi một người chơi di chuyên qua một cảnh 3D,

Trang 27

LOD tự động điều chỉnh mức độ chi tiết của các đối tượng dựa trên khoảng cách vàtầm quan trọng, giúp tránh tình trạng giật cục hoặc trễ hình khi máy tính cố gắngrender quá nhiều chỉ tiết cùng một lúc

- Phan hồi nhanh chóng và chính xác:

LOD còn góp phần vào việc nâng cao độ chính xác của phản hồi trong trò chơi

và mô phỏng Khi hiệu suất được tối ưu hóa, các lệnh từ người dùng có thê được xử lýnhanh chóng hơn, làm cho tương tác trở nên tự nhiên và trực tiếp hơn Điều này cực

kỳ quan trọng trong các trò chơi đòi hỏi phản ứng nhanh như trò chơi hành động hoặc

thé thao

- _ Tối wu hóa trải nghiệm trực quan:

LOD không chỉ giảm bớt gánh nặng tính toán mả còn giúp tạo ra trải nghiệm

trực quan tốt hơn Thông qua việc giảm chỉ tiết ở những phần không cần thiết và tậptrung vào những khu vực người dùng chú ý, LOD giúp tạo ra một hình ảnh tổng thểsắc nét và hap dẫn hơn mà không làm giảm chất lượng hình anh cảm nhận được

- Tang cường khả năng tương tac:

Trong các môi trường như thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR), LOD

g1úp tao ra một môi trường ảo linh hoạt va phản ứng tức thì với các hành động của

người dùng Điều này cung cấp một lớp thêm vào trải nghiệm tương tác, giúp người dùng cảm thấy họ thực sự đang tác động và tương tác với môi trường xung quanh họ.

1.23 Quản ly tài nguyên hệ thống

Quản lý tài nguyên hệ thống là một trong những yếu tố quan trọng nhất dé đảm bảo

hoạt động ôn định và hiệu quả của ứng dụng đồ họa 3D Level of Detail (LOD) chính là

một kỹ thuật tối ưu hóa tài nguyên có thê giúp các nhà phát triển tận dụng tối đa sức mạnhcủa phần cứng mà không làm giảm chất lượng trải nghiệm người dùng

- _ Giảm tải đối với bộ nhớ và GPU:

LoD giúp giảm tải đối với bộ nhớ và GPU bằng cách động cơ điều chỉnh mức

độ chỉ tiết của đối tượng, từ đó giảm số lượng đữ liệu cần được xử lý và lưu trữ Kỹ

Trang 28

thuật này giúp đảm bảo rằng hệ thống không bị quá tải, đặc biệt trong những tìnhhuống đòi hỏi phải hiển thị một số lượng lớn đối tượng cùng một lúc

- _ Tối ưu hóa việc sử dụng băng thông:

Trong việc truyền tải dữ liệu từ bộ nhớ đến GPU, việc sử dụng LOD có thêgiảm bớt lượng băng thông cần thiết Điều này làm giảm độ trễ và cho phép việc xử lýsong song nhanh chóng hơn, từ đó cải thiện hiệu suất tông thé của ứng dụng

- _ Phân phối tài nguyên hiệu quả:

LoD cũng cho phép phân phối tài nguyên một cách hiệu quả hơn, băng cách ưutiên các tài nguyên cho những phần của cảnh quan hoặc mô hình đang ở trung tâm sựchú ý của người dùng Điều này giúp tạo ra một hình ảnh chất lượng cao nơi cần thiết,đồng thời tiết kiệm tài nguyên ở những nơi không quan trọng

- _ Tương thích với nhiều cấu hình hệ thống:

LoD giúp đảm bảo rằng ứng dụng đồ họa có thé chạy mượt mà trên một loạtcác cau hình hệ thống khác nhau, từ máy tính cau hình cao đến các thiết bị di động.Điều này mở rộng khả năng tiếp cận của sản phẩm và cho phép một lượng lớn ngườidùng trải nghiệm ứng dụng mà không cần phần cứng chuyên biệt

1.3 Một số phương pháp tối ưu hoá LOD

1.3.1 Phương pháp sử dụng da giác (Polygon Reduction Techniques)

Trong lĩnh vực thiết kế đồ họa 3D, việc sử dụng va tối ưu hóa đa giác, hay còn goi

là kỹ thuật giảm đa giác, là một bước không thé thiếu dé cải thiện hiệu suất và chất lượnghình ảnh của mô hình Đa giác, là những yếu tô cơ bản xây dựng nên bề mặt của mô hình3D Tuy nhiên, số lượng lớn đa giác có thể làm tăng độ phức tạp của mô hình, từ đó ảnh

hưởng đến tốc độ xử lý và hiển thị, đặc biệt trong các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao như

trò chơi điện tử.

Kỹ thuật giảm đa giác đề cập đến việc giảm số lượng đa giác một cách thủ công

mà không làm mất đi đặc tính cơ bản và chất lượng hình ảnh của mô hình Quá trình này

có thé bao gồm việc loại bỏ các đỉnh, cạnh không cần thiết, hoặc thậm chí là sáp nhập các

đa giác lại với nhau Mục tiêu chính là duy trì một cân băng giữa độ chi tiết và hiệu suất

xử lý.

Trang 29

Edges before Collapse Edges after Collapse

Hình 1.4 Sap nhập 2 cạnh với nhau bằng công cụ Collapse trong phan mém Maya

Tuy nhiên, quá trình nay cũng đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng; việc giảm quá nhiều

đa giác có thé làm mất đi chỉ tiết cần thiết của mô hình, đồng thời can đảm bảo rằng môhình vẫn duy trì được sự mượt mà và chân thực.

Một đặc điểm nữa của phương pháp này là tối ưu hoàn toàn thủ công băng nhữngcông cụ dựng hình của phần mềm để có thể kiểm soát tối đa, đối với những mô hình phứctạp thì phương pháp này không đem lại hiệu quả tốt nhất về mặt kinh tế cho nhà phát triểntrò chơi vì đòi hỏi nhiều thời gian và nguồn lực

Trong thực tế, những nhà phát triển không chỉ sử dụng phương này mà sẽ kết hợpvới phương pháp tôi ưu hoá tự động và tối ưu hoá dựa trên kết cấu của mô hình dé hiệuquả cao nhất về mặt kinh tế Ngoài số lượng lưới thì độ phân giải của kết cấu cũng ảnhhưởng không nhỏ tới hiệu suất của trò chơi Ở phần tiếp theo sẽ giới thiệu về hai kỹ thuật

phô biến này

1.3.2 Kỹ thuật LOD dựa trên kết cau (Texture-based LOD Technichques)

Các kỹ thuật Level of Detail (LOD) dựa trên texture được sử dụng trong đồ họa máy tinh dé tối ưu hóa quá trình hiển thị đối tượng ở các khoảng cách khác nhau từ người xem Dưới đây là một số kỹ thuật LOD dựa trên texture phổ biến:

- Mipmapping: Mipmapping là một kỹ thuật trong xử lý hình ảnh, nói đơn giản là

từ một bức hình chỉ tiết và lớn, ta tạo ra nhiều bức hình nhỏ hơn từ bức gốc Các

bức nhỏ này được gọi là "MIP level" Ý tưởng là mỗi bức nhỏ đại diện cho cách

bức hình gôc sẽ trông như thê nào nêu nó ở một khoảng cách cụ thê từ camera hoặc

Trang 30

người xem Ví dụ, nếu bức hình gốc (Mức 0) có kích thước là 128x128, thi Mức 1

sẽ có kích thước 64x64, Mức 2 sẽ có kích thước 32x32, và cứ thế.

Hình 1.5 Minh hoạ về Mipmapping

Mỗi bức hình nhỏ này, hay MIP level, giúp chúng ta tối ưu hóa hiển thị hình ảnh

tùy thuộc vào khoảng cách từ người xem Các bộ lọc được sử dụng dé làm cho màu

sắc và chỉ tiết của hình ảnh trông tự nhiên hơn khi nhìn từ xa Việc kết hợp những

bức nhỏ này giúp giảm gánh nặng xử lý cho máy tính.

- Texture Streaming: Texture streaming là một kỹ thuật được sử dung trong đồ họa

máy tính đề tối ưu hóa việc quản lý bộ nhớ và tải dữ liệu texture theo nhu cầu, đặcbiệt là trong các môi trường lớn hoặc game mở rộng Y tưởng chính của texturestreaming là chỉ tải vào bộ nhớ những phần của texture cần thiết để hiển thị tại vị

trí và góc nhìn hiện tại của người xem, thay vì tải toàn bộ texture lớn vào bộ nhớ.

WITHOUT STREAMING WITH STREAMING

Hình 1.6 Khi không sử dung và sử dung Texture Streaming

- Progressive Texturing: Progressive texturing là một kỹ thuật trong đồ họa máy

tính giúp cải thiện trải nghiệm người xem bằng cách dần dần cải thiện chất lượng

Trang 31

của texture trong khi đối tượng hoặc môi trường di chuyền Thay vi chờ đến khi

toàn bộ texture được tải hoặc hiển thị ở độ phân giải cao, progressive texturing chophép người xem nhìn thấy một phiên bản ban đầu với chất lượng thấp và sau đódan dần cải thiện nó khi thêm dữ liệu cao hơn được tải vào

1.3.3 Tối ưu hóa LOD sử dụng thuật toán tự động

Trong quá trình phát triển đồ họa 3D, việc tối ưu hóa Level of Detail (LOD) bằngcách sử dụng thuật toán tự động đang ngày càng trở nên phô biến Phương pháp này chủyếu dựa trên việc áp dụng các thuật toán tiên tiễn để tự động điều chỉnh LOD của mô hình3D, giảm bót sự cần thiết của việc can thiệp thủ công và nâng cao hiệu suất

Những thuật toán này hoạt động bang cách tự động phân tích và điều chỉnh mức độchi tiết của mô hình, dựa trên các tiêu chí như khoảng cách từ camera, góc nhìn, và tầmquan trọng của đối tượng trong cảnh Chúng giúp đơn giản hóa quá trình phát triển băngcách tự động hóa các quyết định vốn phải mất nhiều thời gian và nỗ lực nếu làm thủ công

Ví dụ, trong một trò chơi điện tử, những thuật toán này có thể quyết định giảm số lượng

đa giác cho một đối tượng ở xa, nhưng giữ nguyên chỉ tiết cho đối tượng gần camera, nhằm tối ưu hóa hiệu suất mà không làm giảm chất lượng trải nghiệm người dùng.

Tuy nhiên, việc áp dụng các thuật toán tự động cũng có những thách thức Chúng

đòi hỏi dit liệu đầu vào đáng ké và quá trình đào tạo dé có thể hiểu rõ và xử ly một cách

chính xác các yếu tố trong mô hình 3D Ngoài ra, dù chúng mang lại hiệu quả cao, nhưng

đôi khi cũng cần được kiểm tra và điều chỉnh bổ sung dé đảm bảo chất lượng hình ảnh

không bị ảnh hưởng tiêu cực.

Chúng ta xem xét một ví dụ thực tế về cách sử dụng hệ thống tạo LOD tự độngtrong phần mềm Unreal Engine 5 (UE5) Hệ thống này cho phép người dùng giảm sốlượng đa giác của các mô hình 3D một cách tự động dé tạo ra các phiên ban với ít chi tiếthơn, hay còn gọi là LOD Công cụ sẽ xác định những cạnh nào trong mô hình có thé đượcgop lại mà không làm thay đổi quá nhiều về hình ảnh Nói cách khác, nó tìm ra nhữngphan của mô hình có thé "đơn giản hóa" mà người xem gần như không nhận ra sự khácbiệt Sau đó, công cụ sẽ tự động gộp các cạnh này lại, giúp giảm số lượng đa giác mà vẫnduy trì được hình dạng tổng thé của mô hình Quá trình này tiếp tục cho đến khi mô hình

Trang 32

đạt đến số lượng đa giác mục tiêu, đảm bảo rang mô hình cuối cùng vừa giảm độ phức tạp

(dé xử lý nhanh hơn) vừa vẫn trông dep mắt Sử dụng công cụ tự động như trong UESgiúp tiết kiệm thời gian và công sức đáng kể cho người dựng hình, đồng thời tối ưu hóahiệu suất xử lý đồ họa.[5]

1.4 Tiểu kết chương 1

Chương 1 của dé tài đã cung cấp một cái nhìn tổng quan về phương pháp tối ưu

hóa Level of Details (LOD) trong lĩnh vực đồ họa 3D, một yếu tố quan trọng trong pháttriển game Trong chương này, chúng ta đã xem xét lịch sử phát triển, khái niệm cơ bảncủa LOD, và nguyên lý hoạt động của nó, làm rõ vai trò của LOD trong việc tối ưu hóahiệu suất đồ họa, cải thiện tương tác người dùng, và quản lý tài nguyên hệ thống Đồngthời, chương này cũng đánh giá các phương pháp tối ưu hóa LOD khác nhau, từ kỹ thuật

giảm da giác đến kỹ thuật LOD dựa trên kết cấu và thuật toán tự động Sự cân nhắc giữa

độ chỉ tiết và hiệu suất xử lý là then chốt, không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn góp phầnvào trải nghiệm người chơi LOD không chỉ là một công cụ hữu ích cho các nhà phát triểngame mà còn là yếu tô cần thiết dé tạo ra các trò chơi hap dẫn và mượt mà, mà không can

hy sinh chất lượng đồ họa Chương tiếp theo sẽ tập trung vao quy trình tối ưu hóa LOD

trong dựng hình 3D.

Trang 33

s* CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TOI UU HOA LEVEL OF

DETAIL (LOD) TRONG DỰNG HINH 3D

2.1 Tổng quan về Level of Detail trong dựng hình 3D

2.1.1 Lí do nên sử dụng LOD trong dựng hình 3D

Trong quá trình phát triển đồ họa 3D, việc tối ưu hóa Level of Detail (LOD) bằngcách sử dụng thuật toán tự động đang ngày càng trở nên phô biến Phương pháp này chủyếu dựa trên việc áp dụng các thuật toán tiên tiễn dé tự động điều chỉnh LOD của mô hình3D, giảm bot sự cần thiết của việc can thiệp thủ công và nâng cao hiệu suất

Khi một vật thê cảng xa camera, bạn sẽ thấy ít chi tiết của nó hơn Ví dụ, nếu bạnđứng cách xa 20 mét, bạn sẽ khó có thé nhận ra sự khác biệt giữa một vật thể làm từ 200

đa giác và một vật thể khác làm từ 2,000 đa giác Chính vì thế, việc sử dụng nhiều tam

giác hơn không mang lại lợi ích gì thêm cho cảnh vẽ.

Sử dụng LOD (Level of Detail) trong đồ họa 3D mang lại nhiều lợi ích, như:

- Cải Thiện Hiệu Suất: LOD giúp giảm số lượng đa giác cần xử lý trong

một cảnh, từ đó giảm tải cho CPU và GPU Điều này rất hữu ích trong việctăng tốc độ hiển thị và cải thiện hiệu suất chung của ứng dụng

- Tối Ưu Hóa Tài Nguyên: Sử dung LOD cho phép quản lý tài nguyên đồ

họa một cách hiệu quả hơn, nhất là trong các cảnh có mật độ đối tượng cao,

giúp giảm bớt áp lực lên bộ nhớ và băng thông.

- Cai Thiện Trải Nghiệm Người Dùng: LOD giúp duy trì chất lượng hình

ảnh ở mức độ chấp nhận được mà không làm giảm chất lượng trải nghiệm

người dùng, đặc biệt trong các ứng dụng thời gian thực như trò chơi điện tử.

- Giảm Rac Rối Từ Micro Triangles: Trong đồ họa 3D, micro triangles có

thể gây ra vấn đề trong quá trình hiển thị LOD giúp giảm số lượng microtriangles, từ đó giảm thiểu các vấn đề liên quan

Những lý do này cho thấy tại sao LOD lại quan trọng khi tạo hình 3D, từ việc làmgame đến thiết kế kiến trúc - nó giúp mọi thứ chạy nhanh hơn và trông đẹp hơn mà không

cân tôn quá nhiêu tài nguyên máy tính.

Trang 34

Hình 2.1 Các vật thé ở xa nhìn giống nhau ngay cả khi số lượng da giác khác nhau.

2.1.2 LOD trong dựng hình 3D và một số lĩnh vực khác

LOD (Level of Detail) là một khái niệm được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác

nhau, nhưng có sự khác biệt trong cách áp dụng và mục đích sử dụng.

Trong dựng hình 3D, LOD thường được sử dụng dé tối ưu hóa hiệu suất đồ họa

Nó cho phép điều chỉnh số lượng đa giác và kết cấu của mô hình 3D dựa trên khoảng

cách tới camera hoặc góc nhìn của người dùng Khi người chơi hoặc người dùng xem từ

xa, mô hình sẽ được đơn giản hóa dé giảm tải xử lý và duy trì khả năng hién thị nhanhchóng Đây là một phần quan trọng trong việc tạo ra trải nghiệm đồ họa mượt mà trongtrò chơi điện tử và ứng dụng đồ họa 3D

Trong lĩnh vực kỹ thuật và xây dựng, LOD liên quan đến việc điều chỉnh mức độchỉ tiết của bản vẽ kỹ thuật hoặc mô hình kiến trúc dựa trên giai đoạn của dự án Tại đây,LOD không chỉ liên quan đến đa giác 3D mà còn bao gồm độ phân giải của bản vẽ, độchính xác của mô hình và mức độ chi tiết của thông tin kỹ thuật Điều này giúp đơn giảnNguyễn Văn Hùng — B19DCPT099 21

Trang 35

hóa quá trình thiết kế và thi công, đặc biệt khi cần tập trung vào chỉ tiết cụ thể hoặc khi

xem từ xa.

Hình 2.2 Minh họa về LOD sử dung trong kỹ thuật xây dựng

Trong lĩnh vực GIS (Hệ Thống Thông Tin Địa Ly), LOD áp dụng dé điều chỉnh độ

chỉ tiết của dữ liệu bản đồ dựa trên tỷ lệ zoom hoặc khoảng cách xem LOD không chỉ giúp quản lý hiệu quả dữ liệu địa lý mà còn cải thiện hiệu suất hiển thị bản đồ, đồng thời giúp tối ưu hóa tải dữ liệu trên mạng.

Trang 36

Mỗi lĩnh vực sử dụng LOD đều có mục đích và tầm quan trọng riêng, nhưng tất cả

đêu nhăm vào việc tôi ưu hóa và cải thiện hiệu suât trong việc dai sô hóa thông tin và trải nghiệm người dùng.

2.2 Quy trình tối ưu hóa LOD sử dụng kỹ thuật giảm đa giác

Kỹ thuật giảm đa giác là một trong những cách hiệu quả đề tối ưu hóa Level of Detail(LOD) trong đồ họa 3D, đặc biệt trong lĩnh vực phát triển game Quy trình này bao gồm

các bước sau:

% Phân tích mô hình đầu vào: Trước hết, cần phân tích mô hình 3D ban đầu dé

xác định số lượng va bé trí của đa giác Mục đích là dé hiểu rõ về cấu trúc và

độ phức tạp của mô hình, từ đó xác định được các khu vực có thể giảm bot dagiác ma không anh hưởng nhiều đến chat lượng hình anh

* > ° Xác định tiêu chí giảm đa giác: Tiêu chí giảm đa giác phụ thuộc vào mục dich

sử dung của mô hình Các tiêu chí nay có thé bao gồm việc giữ nguyên các đặcđiểm quan trọng của mô hình, giảm thiểu sự thay đổi về hình dáng và kíchthước, hoặc giảm thiêu ảnh hưởng đến kỹ thuật ánh sáng và bóng Vi du trongmột game đua xe, các mô hình xe có thể trải qua giảm đa giác dựa trên tiêu chígiữ cho hình dáng chính xác và kích thước của xe Điều này giúp tránh sự biếnđổi đột ngột khi chuyền đổi giữa các mức độ chỉ tiết khác nhau

Hình 2.4 Bộ LOD của một chiếc xe dua

Trang 37

Áp dụng kỹ thuật giảm đa giác: Kỹ thuật giảm đa giác được thực hiện thông

qua việc loại bỏ hoặc hợp nhất các đỉnh, cạnh và mặt trong mô hình Quá trình

này yêu cầu sự cân nhắc kỹ lưỡng dé không làm mất đi các chỉ tiết quan trọngcủa mô hình Các phương pháp phô biến bao gồm giảm đa giác dựa trên sai số,giảm đa giác lựa chon, và giảm đa giác dựa trên khu vực Vi dụ cụ thé có théthấy trong một mô hình về địa hình Trong trường hợp này, các khu vực bằngphăng sẽ cần ít lưới hơn để mô phỏng vì thế có thể tối ưu những khu vực đó

Hình 2.5 Địa hình được toi ưu bằng cách giảm da giác dựa trên khu vực

* Kiếm tra và điều chỉnh: Sau khi áp dụng kỹ thuật giảm đa giác, cần kiểm tra

kết quả dé đảm bảo rằng mô hình vẫn giữ được chất lượng hình ảnh mongmuốn Điều này có thé bao gồm việc đánh giá trực quan và sử dụng các phanmềm đánh giá chất lượng đồ họa Nếu cần, quá trình giảm đa giác có thể đượcđiều chỉnh đề cải thiện kết quả

% Tích hợp LOD vào game: Cuối cùng, mô hình LOD sau khi đã được tối ưu

hóa sẽ được tích hợp vào game Ở đây, cần đảm bảo rằng mô hình hoạt động

hiệu quả trong môi trường game, với việc cân nhắc đến hiệu suất xử lý và

tương tác với các yếu tố khác trong game.

Trong nghiên cứu “Subdivision-Based 3D Remeshing With a Fast Spherical Parameterization Method” của Ruqin Zhang và các cộng sự đã đưa ra một thuật toán

Trang 38

tái lưới hình cầu, dựa trên việc phân chia lưới hình cầu thành các phần nhỏ hơn Quátrình này giúp tái tạo lại tất cả các chỉ tiết từ lưới gốc một cách chính xác Đặc biệt,quá trình phân chia này có thê được điều chỉnh để phù hợp với các cấp LOD mongmuốn, cho phép tạo ra nhiều phiên bản khác nhau của mô hình với các độ phân giảikhác nhau.[5] Chúng ta có thé ứng dụng nghiên cứu trên vào việc làm cho các cấpLOD của trò choi chuyên đôi một cách mượt mà và hiệu quả

2.3 Quy trình tối ưu hóa LOD sử dụng thuật toán tự động

Quy trình tối ưu hóa Level of Detail (LOD) sử dụng thuật toán tự động cũng tương

tự như quy trình tối ưu hóa LOD bằng kỹ thuật giảm đa giác Bao gồm những bước sau:

* Phân tích mô hình tự động: Sử dụng thuật toán phân tích tự động dé xác định

cấu trúc và chỉ tiết quan trọng của mô hình

* Xác định tiêu chí: Tiêu chí có thé là số lượng đa giác mong muốn, tỉ lệ phần

trăm giảm thiểu so với mô hình gốc

* Ap dụng thuật toán giảm đa giác: Sử dụng thuật toán giảm đa giác tự động,

có thể bao gồm giảm đa giác dựa trên lựa chọn, giảm đa giác dựa trên sai SỐ,

hoặc các kỹ thuật khác.

* Kiểm tra và điều chỉnh tự động: Kiểm tra kết quả của việc giảm đa giác dé

đảm bảo rằng chất lượng hình ảnh vẫn đạt yêu cầu

“+ Tích hợp LOD vào game: Cuối cùng, mô hình LOD sau khi đã được tối ưu

hóa sẽ được tích hợp vào game Ở đây, cần đảm bảo răng mô hình hoạt độnghiệu quả trong môi trường game, với việc cân nhắc đến hiệu suất xử lý vàtương tác với các yêu tô khác trong game

2.4 Quy trình tối ưu hóa LOD sử dụng Mipmapping

Quy trình áp dụng Mipmapping trong đồ họa 3D giúp tối ưu hóa hiệu suất bằng

cach sử dụng các phiên ban của texture ở độ phân giải khác nhau Dưới đây là mô tả chi

tiết về quy trình này:

“+ Tạo Mipmaps: Tạo ra các bản sao của texture với độ phân giải giảm dan

Sử dụng những phần mềm chỉnh sửa kích thước ảnh như Photoshop dé tao

Trang 39

ra các phiên bản của texture với độ phân giải giảm đi một nửa, bắt đâu từ

phiên bản gốc

camera, hoặc các thông số khác dé xác định mipmap cần sử dụng Điều này

có thé được thực hiện thông qua thuật toán tự động hoặc do lập trình viên

xác định.

texture aliasing effect

Hình 2.6 Hình ảnh nhận được khi không sử dung và sử dụng mipmap

%% Tối ưu hóa bộ nhớ: Tối ưu hóa cách lưu trữ mipmap dé tiết kiệm bộ nhớ.

Đề đảm bảo sử dụng bộ nhớ hiệu quả, đặc biệt là trong các ứng dụng có tải

nguyên hạn chế

ra các hiệu ứng không mong muốn như mat những chỉ tiết quan trọng hay

Trang 40

các tiêu chí về LOD đề ra, tuy nhiên phương pháp thủ công này tiêu tốn rất nhiều thời

gian và đem lại ít hiệu quả kinh tế

Maya có một công cụ tích hợp tiện lợi để tạo tự động các LOD, có thể dựa trênkhoảng cách camera hoặc một tỷ lệ phan trăm của tông số đa giác Dé truy cập công cụnày, điều hướng đến “Edit” > “Hierarchy” > “LOD” (Level of Detail) > “Generate LODMeshes” Đối với các tùy chọn tùy chỉnh ngoài mặc định, chỉ cần nhấp vào hộp cạnh nútcuối cùng Công cụ này giúp đơn giản hóa quy trình tạo các lưới LOD trong Maya

File | Edit Create Select Modify Display W Mesh Edit Mesh

an

Undo “select” Ctrl+Z a hk

Redo Ctrl+Y Repeat *// No descriptian;” G Recent Commands List

Ungroup LOD Group

Hình 2.7 Tao lưới LOD trong Autodesk Maya

LOD tự động không hoàn hao: Các công cụ tự động không phải lúc nao cũng hoàn

hảo Chúng ta cần sửa chữa những lỗi do máy tính tạo ra Đặc biệt, các bề mặt cong hoặc

hình trụ thường đòi hỏi sự chú ý thêm từ sự can thiệp của con người, bởi vì chúng thường

khó đạt được một cách chính xác ngay từ lần thử đầu tiên

Tiêu đề	Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa Level of Details và ứng dụng vào thiết kế nhân vật Kazama cho game PC
Tác giả	Nguyễn Văn Hùng
Người hướng dẫn	Th.S Nguyễn Thanh Toàn
Trường học	Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Chuyên ngành	Công nghệ đa phương tiện
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	86
Dung lượng	17,62 MB