Mô phỏng tính trong suốt của lửa theo nhiệt độ trong thực tại ảo

Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn : 60-48-01 : - 2013 i Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn . . . . y 15 9 năm 2013 ii Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn . - . VRLAB - 10B - - . 15 9 năm 2013 Tác giả luận văn iii Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn i ii ii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v DANH MỤC CÔNG THỨC vii 1 3 3 3 3 1.1.3. Một số loại hệ thống thực tại ảo [6] 5 6 7 1.2. Các yếu tố trong mô phỏng lửa 8 8 9 1.2.3. Mô phỏng lửa 12 1.2.4. Ý nghĩa của việc mô phỏng lửa 14 16 16 2.1.1. Particle System là gì ? 16 2.1.2. Đặc tính của Particle System 16 2.1.3. Ưu điểm của phương pháp Particle System 17 2.1.4. Mô hình mô phỏng bằng Particle System 18 [10] 27 iv Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.2.1. Mô phỏng lửa dựa trên phương pháp Particle 27 2.2.2. Chuyển động của hạt lửa 32 2.2.3. Khởi tạo hình dạng và màu sắc cho hạt lửa 36 2.2.4. Các phương thức của Particle System mô phỏng lửa 38 43 43 3.2. Phân tích các yêu cầu đối với chương trình cài đặt thử nghiệm kỹ thuật sinh ảnh trong không gian 3D theo phương pháp Particle 43 3.3. Chương trình mô phỏng ngọn lửa theo kỹ thuật Particle 44 KẾT LUẬN 48 1. Tầm quan trọng của mô phỏng lửa 48 48 3. Hướng phát triển 49 50 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 51 v Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Hệ thống huấn luyện quân sự ảo 10 Hình 1.2. Hệ thống tập lái xe ảo 10 Hình 1.3. Hệ thống phẫu thuật ảo 11 Hình 1.4. Cháy rừng ở Tây Nguyên năm 2010 14 Hình 1.5. Cháy cây xăng Trần Hưng Đạo - Hà Nội năm 2013 15 Hình 2.1. Particle System phát ra các hạt dựa trên vùng diện tích và các thuộc tính như vị trí, góc phóng, và vận tốc khác nhau một cách ngẫu nhiên 20 Hình 2.2. Particle System với hình dạng cầu 22 Hình 2.3. Sự thay đổi về mầu sắc của lửa 23 Hình 2.4. Kỹ thuật Anti-Aliased (áp dụng trong hình bên phải) 25 Hình 2.5. Sự chết đi của hạt 26 Hình 2.6. Sơ đồ vòng đời của hạt trong Particle System 27 Hình 2.7. Các hạt được phát cùng số lượng và tốc độ 29 Hình 2.8. Các hạt được phát với số lượng và tốc độ một cách ngẫu nhiên 30 Hình 2.9. Các hạt được phát theo hướng thẳng đứng 30 Hình 2.10. Cấu trúc phân cấp của thành phần quản lý bộ phát 31 Hình 2.11. Ngọn lửa được mô phỏng mà không có sự kìm chế của các tác động thực tế 33 Hình 2.12. Hình ảnh mô phỏng lửa bằng các hàm lượng giác 34 Hình 2.13. Mô phỏng các hạt di chuyển sau mỗi lần lặp đến các điểm áp suất thấp gần nhất 35 Hình 2.14. Mô phỏng ngọn lửa theo phương pháp các hạt di chuyển về vùng áp thấp 35 Hình 2.15. Cộng ảnh Alpha Channel vào ảnh để tạo mặt nạ 36 Hình 2.16. Tạo Particle System mô phỏng ngọn lửa từ các hạt được cộng thêm Alpha Channel 38 vi Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 2.17. Hình ảnh ngọn nến đang cháy 40 Hình 2.18. Sự thay đổi hướng của vecto vận tốc 41 Hình 3.1. Ngọn lửa cháy ở nhiệt độ 100C 44 Hình 3.2. Ngọn lửa cháy ở nhiệt độ 500C 45 Hình 3.3. Ngọn lửa cháy ở nhiệt độ 1000C 45 Hình 3.4. Ngọn lửa cháy ở nhiệt độ 3000C 46 Hình 3.5. Ngọn lửa cháy ở nhiệt độ 5000C 46 Hình 3.6. Ngọn lửa cháy ở nhiệt độ 10000C 47 Hình 3.7. Ngọn lửa cháy ở nhiệt độ 30000C 47 vii Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÔNG THỨC Công thức (1) 19 Công thức (2) 19 Công thức (3) 20 Công thức (4) 20 Công thức (5) 22 Công thức (6) 23 Công thức (7) 32 Công thức (8) 32 Công thức (9) 32 1 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn . . g 2 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn . , . 3 chương. các yếu tố trong T . Chương G . [...]... hẹn trong tương lai 1.2.3 Mô phỏng lửa Theo tính chất vật lý, hóa học và khí động học thì lửa có thể được xem từ nhiều khí cạnh: Nó là một nguồn bức xạ; một hỗn hợp khí hoạt động theo các qui luật của cơ chế khí động học, hay một vật chất trong suốt điều biến ánh sáng Tuy nhiên, khi mô phỏng về lửa ta chỉ tập trung vào hình ảnh của ngọn lửa, bởi mục đích chính là xây dựng một mô hình trực quan của lửa. .. người ta gọi là tính trong suốt Các yếu tố độ mờ đục của những ngọn lửa quyết định tính trong suốt nhìn thấy trong lửa Về màu sắc của một hệ thống hạt xác định kết cấu và ảnh hưởng đến sự xuất hiện của một đám cháy Để tái tạo màu sắc của ngọn lửa như là thực tế nhất có thể, hình ảnh của ngọn lửa thực tế đã được sử dụng như tài liệu tham khảo Các quan sát cho thấy màu sắc của một ngọn lửa phụ thuộc vào... xảy ra, bởi chúng ta đều biết sức tàn phá của lửa là vô cùng to lớn Đó chính là nhiệm vụ của công nghệ mô phỏng Khi đã nghiên cứu được phương pháp mô phỏng lửa và đầy đủ các hiệu ứng của lửa, chúng ta sẽ dễ dàng thấy được trên máy tính quá trình chuyển động của lửa, quá trình bốc cháy của lửa với các đối tượng khác nhau trong công trình nghiên cứu Kết quả của các quá trình sẽ là cơ sở để đánh giá công... có rất nhiều mô hình được sử dụng để mô phỏng lửa Trong các mô hình cháy các tia lửa được mô phỏng khá thuyết phục bằng cách sử dụng mô hình đơn giản của cơ chế đốt cháy hỗn hợp khí nhiên liệu cũng như bằng các mô hình thủ tục phức tạp hơn Những mô hình nắm bắt các chuyển động của ngọn lửa như các thuộc tính khuyếch tán, sự đối lưu, sự nổ hay nhiễu loạn… Tiến trình thể hiện hình ảnh ngọn lửa là vấn đề... chữa cháy, kỹ xảo điện ảnh, cảnh báo thiên tai hỏa hoạn… Các mô hình mô phỏng về lửa, các tương tác của lửa đối với các đối tượng khác hay các đối tượng lửa với nhau sẽ cho người học một cái nhìn trực quan hơn, tiếp thu và nắm bài dễ hơn Tóm lại, việc xây dựng các mô hình mô phỏng lửa và các hiệu ứng của nó đang là nhu cầu cấp thiết đối với các ngành liên quan đến lửa, mà mô phỏng cần được thực hiện Tuy... còn sống trong hệ sẽ chuyển động và biến đổi dựa theo các thuộc tính động của nó 5 Một hình ảnh của các hạt đang sống được kiết xuất trong bộ đệm khung hình Particle System có thể được lập trình để thực hiện bất kỳ tập lệnh nào tại mỗi bước Bởi vì nó là thủ tục, phương pháp này có thể kết hợp bất kỳ mô hình tính toán nào dùng để mô tả bề ngoài hay tính chuyển động của đối tượng Ví dụ, sự chuyển động và... thuộc tính vật lý có thể được xác định bằng phương thức quang học dựa trên mô hình đó Phần lớn các mô hình đặc tả ngọn lửa như một vật chất phát ra ánh sáng và có tính trong suốt cao (mặc định nó là môi trường không tán xạ) Khi không có khói hay độ ẩm thì giả thiết này là có thể chấp nhận được Thể hiện ngọn lửa trong mô phỏng cần tạo ra một cảm giác trực quan đúng đắn về tính động của nó Hiện tại có... bước cơ bản như trong mô hình dưới đây: Hình 2.6 Sơ đồ vòng đời của hạt trong Particle System Mô hình hóa sự biến động của lửa sử dụng hệ thống hạt dựa trên bốn yếu tố quan trọng: hình dạng, phát quang, độ trong suốt và màu sắc của các Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn 28 hạt Hình dạng tổng thể của một đám cháy được mô hình hóa bởi các chuyển động và kích thước của các hạt Các... này, ta có thể mô phỏng trọng lực hay các lực khác tác động lên chuyển động của vật thể Hình 2.3 Sự thay đổi về mầu sắc của lửa Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn 24 Sự thay đổi màu sắc, độ trong suốt hay các thuộc tính khác của hạt đều được điều khiển bởi tham số tốc độ thay đổi như trên Tốc độ thay đổi của tham số này có thể đươc sử dụng thống nhất cho toàn bộ hạt trong hệ Tuy... quân sự ảo - : , Hình 1.2 Hệ thống tập lái xe ảo Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn 11 - Y học: Đây là lĩnh vực nhiều triển vọng của công nghệ mô phỏng, đặc biệt là thực tại ảo Hiện nay trên thế giới thì sự ứng dụng thực tại ảo vào y học là rất phong phú, ta có thể kể đến một số ứng dụng sau: Trong phẫu thuật bác sĩ đã có thể tiến hành các cuộc phẫu thuật trong môi trường ảo mà . 3 1.1.3. Một số loại hệ thống thực tại ảo [6] 5 6 7 1.2. Các yếu tố trong mô phỏng lửa 8 8 9 1.2.3. Mô phỏng lửa 12 1.2.4. Ý nghĩa của việc mô phỏng lửa 14 16 16 2.1.1. Particle. hướng của vecto vận tốc 41 Hình 3.1. Ngọn lửa cháy ở nhiệt độ 100C 44 Hình 3.2. Ngọn lửa cháy ở nhiệt độ 500C 45 Hình 3.3. Ngọn lửa cháy ở nhiệt độ 1000C 45 Hình 3.4. Ngọn lửa cháy ở nhiệt độ. 2.2.1. Mô phỏng lửa dựa trên phương pháp Particle 27 2.2.2. Chuyển động của hạt lửa 32 2.2.3. Khởi tạo hình dạng và màu sắc cho hạt lửa 36 2.2.4. Các phương thức của Particle System mô phỏng lửa