Mô phỏng chuyển động của đối tượng không có xương sống

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG ĐÀM THUẬN MINH BÌNH MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐỐI TƯỢNG KHÔNG CÓ XƯƠNG SỐNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên - 2012 1Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG ĐÀM THUẬN MINH BÌNH MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐỐI TƯỢNG KHÔNG CÓ XƯƠNG SỐNG Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Thị Hồng Minh Thái Nguyên - 2012 2Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn nội dung luận văn tự sưu tầm, tra cứu xếp cho phù hợp với nội dung yêu cầu đề tài Nội dung luận văn chưa công bố hay xuất hình thức không chép từ công trình nghiên cứu Tất phần mã nguồn chương trình tự thiết kế xây dựng, có sử dụng số thư viện chuẩn thuật toán tác giả xuất công khai miễn phí mạng Internet Nếu sai xin xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Thái Nguyên, ngày 15 tháng năm 2012 Người cam đoan Đàm Thuận Minh Bình 3Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyêni http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập nghiên cứu lớp Cao học khóa chuyên ngành Khoa học máy tính Trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên, nhận nhiều bảo, dìu dắt, giảng dạy nhiệt tình thầy, cô giáo Viện công nghệ thông tin Việt Nam thầy cô Đại học Quốc gia Hà Nội Các thầy cô giáo quản lý Trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên giúp đỡ, tạo điều kiện tốt cho trình công tác học tập Nhân dịp xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới tập thể thầy, cô giáo Viện công nghệ thông tin Việt Nam, Đại học Quốc gia Hà Nội, thầy cô giáo Trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới cô giáo TS Nguyễn Thị Hồng Minh cho nhiều ý kiến đóng góp quý báu, tận tình hướng dẫn tạo điều kiện cho hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Tôi xin cảm ơn đồng nghiệp người thân động viên, giúp đỡ trình nghiên cứu thực luận văn Quá trình thực đề tài không tránh khỏi thiếu sót, mong tiếp tục nhận đóng góp ý kiến thầy, cô giáo, bạn đồng nghiệp đề tài nghiên cứu để đề tài hoàn thiện Tôi xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 15 tháng năm 2012 Đàm Thuận Minh Bình ii 4Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký STT hiệu/ Chữ Viết đầy đủ Ý nghĩa viết tắt VR Virtual Reality Thực ảo 3D Dimentional Chiều HMD Head Mounted Displays DLP Digital Light Processing HD NTSC PAL Mũ đội đầu có hiển thị Máy chiếu ảnh rộng công nghệ Lược sử phụ thuộc History Dependent National Television System Tiêu chuẩn video tương tự Committee Phase Alternating Line Tiêu chuẩn video tương tự iii 5Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Người sử dụng hệ thống máy tính Hình 1.2 Dàn máy tính HP cấu hình cao hỗ trợ xử lý đồ hoạ 3D Hình 1.3 Chuột SpaceBall hệ thống VR tính nhúng Hình 1.4 Máy chiếu công nghệ DLP hệ thống VR bán nhúng Hình 1.5 Kính ShutterGlasses hệ thống VR Bán nhúng Hình 1.6 Hệ thống chiếu ảnh rộng kết hợp kính ShutterGlasses hệ thống VR Bán nhúng Hình 1.7 Thiết bị data glove hệ thống VR nhúng toàn phần Hình 1.8 Thiết bị HMD hệ thống VR nhúng toàn phần Hình 1.9 Các thành phần hệ thống VR 11 Hình 1.10 Mô thiết kế kiến trúc cầu 3D 14 Hình 1.11 Mô thiết kế kiến trúc nhà 3D 15 Hình 1.12 Ứng dụng công nghệ VR dạy học lái xe 16 Hình 1.13 Ứng dụng công nghệ VR đào tạo phẫu thuật ảo 17 Hình 1.14 Ứng dụng công nghệ VR Du lịch 18 Hình 1.15 Các logo phim dùng 3D ảo 19 Hình 1.16 Tạo xương cho khủng long 21 Hình 1.17 Mô hình khung xương người 22 Hình 2.1 Mô tả chuyển động theo thời điểm 25 Hình 2.2 Một Zoetrope 26 Hình 2.3 Nội suy tuyến tính cho Keyframe theo thời gian 31 Hình 2.4 Nội suy bậc hai cho Keyframe 32 Hình 2.5 Mô tả chuyển động theo đường cong xác định trước 40 Hình 2.6 Mô tả chuyển động theo ràng buộc thuộc tính 42 Hình 3.1 Sơ đồ thí nghiệm dòng điện chất điện phân 44 iv 6Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.2 Chuyển động tự ion 47 Hình 3.3 Chuyển động tự ion góc quan sát 47 Hình 3.4 Các ion chuyển động phía điện cực trái dấu 48 Hình 3.5 Các ion chuyển động điện cực góc quan sát 48 Hình 3.6 Hình ảnh ion bám vào điện cực trái dấu 49 Hình 3.7 Hình ảnh ion bám vào điện cực từ góc quan sát 49 v 7Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iv MỞ ĐẦU Chương KHÁI QUÁT VỀ THỰC TẠI ẢO VÀ TẠO CHUYỂN ĐỘNG TRONG THỰC TẠI ẢO………………………… 1.1 Khái quát Thực ảo 1.1.1 Thế Thực ảo? 1.1.2 Phân loại hệ thống Thực ảo 1.1.3 Các thành phần hệ thống Thực ảo 11 1.1.4 Các lĩnh vực ứng dụng Thực ảo 13 1.2 Chuyển động Thực ảo 20 1.2.1 Vai trò việc tạo chuyển động 20 1.2.2 Phân loại đối tượng góc độ chuyển động 20 Chương MỘT SỐ KỸ THUẬT TẠO CHUYỂN ĐỘNG CHO ĐỐI TƯỢNG KHÔNG CÓ XƯƠNG SỐNG 24 2.1 Chuyển động cho đối tượng không xương sống 24 2.2 Chuyển động theo thời điểm (Keyframe Animation) 24 2.2.1 Làm để lưu trữ liệu ảnh động? 28 2.2.2 Nội suy Khung hình thời gian 30 2.2.3 Nội suy hướng 35 2.3 Chuyển động theo đường cong xác định trước (Path Animation) 40 2.4 Chuyển động không tuyến tính với đoạn (Non linear Animation With Track) 41 8Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.5 Chuyển động theo ràng buộc thuộc tính (Set Driven Key) 42 Chương CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 44 3.1 Bài toán 44 3.2 Chương trình thử nghiệm 46 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO .52 9Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, công nghệ thông tin phát triển triển mạnh mẽ đem lại thành tựu đáng kể cho nhiều lĩnh vực y tế, giáo dục, kiến trúc, du lịch, giải trí,…Trên đà phát triển xuất mô hình phát triển mà phạm vi ứng dụng có tiềm rộng lớn Công nghệ Thực ảo “Thực ảo” (virtual reality-VR) thực chất lĩnh vực nhằm mô giới thực người vào máy tính, mà người tương tác cảm nhận giới thực Có thể nói lĩnh vực Thực ảo lĩnh vực vô rộng lớn công nghệ thông tin Nó bao gồm nhiều hướng phát triển nhiều ứng dụng, không nói tới vấn đề điều khiển mô hình tạo chuyển động cho đối tượng cần thiết, quan trọng Việc tạo chuyển động đối tượng có nhiều kỹ thuật, ví dụ như: chuyển động theo thời điểm chính, chuyển động theo đường cong xác định trước, chuyển động không tuyến tính với đoạn, chuyển động theo ràng buộc thuộc tính, Khi có chuyển động, tương tác đối tượng với đối tượng khác môi trường xung quanh Từ mô hình trở nên chân thực sống động Vậy làm để tạo chuyển động cho đối tượng để thể hành vi, trạng thái đối tượng giới thực không đơn giản Việc đòi hỏi người tạo chuyển động phải hiểu rõ đối tượng thực tế có kiến thức sâu hỗ trợ tạo chuyển động mà công cụ đưa Xuất phát hoàn cảnh từ thành thực ảo đem lại nên định lựa chọn đề tài: “Mô chuyển động đối tượng xương sống” việc làm ý nghĩa khoa 10Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... Khi có chuyển động, tương tác đối tượng với đối tượng khác môi trường xung quanh Từ mô hình trở nên chân thực sống động Vậy làm để tạo chuyển động cho đối tượng để thể hành vi, trạng thái đối tượng. .. 1.2 Chuyển động Thực ảo 20 1.2.1 Vai trò việc tạo chuyển động 20 1.2.2 Phân loại đối tượng góc độ chuyển động 20 Chương MỘT SỐ KỸ THUẬT TẠO CHUYỂN ĐỘNG CHO ĐỐI TƯỢNG KHÔNG CÓ XƯƠNG... Việc tạo chuyển động đối tượng có nhiều kỹ thuật, ví dụ như: chuyển động theo thời điểm chính, chuyển động theo đường cong xác định trước, chuyển động không tuyến tính với đoạn, chuyển động theo