Slide báo cáo đề tài công nghệ 3D

Vậy công nghệ 3D tuyệt vời như thế nào? Nội dung đề tài “Công nghệ 3D” sẽ cho chúng ta hiểu cơ bản về công nghệ và ứng dụng trong thực tiễn.… và công nghệ 3D là một trong những ứng dụng đồ họa cấp cao đang được phổ biến rộng rãi đến đời sống.

GVHD : NGÔ QUỐC VIỆT

CÔNG NGHỆ 3D

THỰC HIỆN SINH VIÊN

TIN 4C - BT

NỘI DUNG BÁO CÁO

 Đối tượng 3 chiều (three-dimension hay 3-Dimentions hoặc 3D) sử dụng tất

cả 3 chiều (dài, cao và sâu) hoặc các trục tương ứng trong không gian X, Y

và Z Các ứng dụng 3D thực thi theo một chuẩn dựa trên các trục gọi là hệ tọa độ Đề-Các trong không gian, khái niệm được đề cập tới đầu tiên vào những năm giữa thế kỷ 17 Hệ trục tọa độ này gồm có các trục X, Y và Z tương ứng với các chiều của không gian, tuân theo quy ước:

 Chiều rộng

 Chiều cao

 Độ sâu

-Các khái niệm cơ bản

Khái niệm cơ bản

 Điều tuyệt vời ở đây là trong đồ họa máy tính, bạn chỉ việc tạo

ra các dữ liệu 3D bằng cách sử dụng các công cụ 2D Màn hình máy tính là một đối tượng hiển thị 2D và chuột của bạn cũng chỉ

có thể di chuyển trên một mặt phẳng 2D, nó có thể phản hồi các tương tác dựa trên các chuyển động theo hướng trái-phải, trước- sau, nhưng không thể phản hồi được theo hướng trên hoặc dưới bàn đặt chuột

 Xa hơn nữa, những gì xuất ra từ máy tính cũng sẽ luôn là 2D!

 Vậy làm sao mà máy tính có thể diễn họa 3D từ các dữ liệu 2D nhập vào như vậy?

CÁC PHẦN MỀM MÔ PHỎNG 3D

MÔ HÌNH NHÂN VẬT

GAME – HOẠT HÌNH

KIẾN TRÚC – NỘI THẤT

3D STUDIO – ĐỊNH DẠNG 3DS

 3DS là một trong những định dạng tập tin được sử dụng bởi phần mềm

Autodesk 3ds Max dựng mô hình 3D, hoạt hình và phần mềm dựng hình.

3D STUDIO MAX – IMPORT CÁC ĐỊNH

3D STUDIO MAX – EXPORT CÁC ĐỊNH

•ASC file :*ASC

•ASCII sence :*ASE

CƠ CẤU ĐỊNH DẠNG 3DS

 3DS là một binary file format

 Định dạng này based in chunks

 Hình thành nên một cấu trúc phân cấp, tương tự như

một XML CÂY DOM

Hai byte đầu tiên là ID : Quá trình phân tích cú

pháp có thể định dạng chunk và quyết định xem nên phân tích hay là bỏ qua

Bốn byte tiếp theo chứa little-endian kiểu số

nguyên , đó là chiều dài của chunk, bao gồm dữ liệu, chiều dài của sub – block và 6- byte header

Những bytes kế tiếp là những dữ liệu của chunk,

cho phép sub – chunks, trong một cấu trúc có thể

mở rộng đến nhiều levels deep

Dưới đây là danh sách các ID phổ biến nhất

ĐỊNH DẠNG OJB

 OBJ là một định nghĩa định dạng tập tin hình

học đầu tiên, được phát triển bởi Wavefont

Technologies

 Định dạng này được mở thông qua các nhà cung cấp ứng dụng 3D Hầu hết đều hỗ trợ định dạng này

 Định dạng OBJ là một định dạng dữ liệu đơn giản đại diện cho hình học 3D bao gồm vị trí của mỗi đỉnh, vị trí của mỗi kết cấu tọa độ đỉnh, pháp tuyến, và những hình thể được xây dựng từ các

đa giác được định nghĩa như là danh sách của các đỉnh, và kết cấu của nhiều điểm

ĐỊNH DẠNG OJB

 Một OBJ bao gồm một số kiểu định dạng

ĐỊNH DẠNG IGES

IGES - Initial Graphics Exchange Specification

 Định nghĩa dạng dữ liệu trung lập, cho phép biến đổi dữ liệu kỹ thuật số của thông tin giữa các hệ thống CAD ( Computer – aided –

Design ).

 Tên chính thức đầu tiên của IGES là Digital

Representation for Communication of Product

Definition Data, phát triển đầu tiên vào năm 1980 của Hoa Kỳ, Cục tiêu chuẩn quốc gia

 Sử dụng IGES, một người dùng CAD có thể chuyển đổi các kiểu dữ liệu sản phẩm dưới các hình thức:

lược đồ bản mạch,…Những ứng dụng hỗ trợ bởi IGES bao gồm các bản vẽ kỹ thuật cổ điển, mô hình phân tích,…

ĐỊNH DẠNG IGES

 Một file IGES gồm 80 ký tự ASCII

 Chuỗi văn bản được thể hiện trong định dạng “ Hollerith”, số các ký tự trong chuỗi, sau đó là ký tự “ H”,

kế đến là chuỗi văn bản , ví dụ “ 4HSLOST” ( Đây là định dạng chuỗi văn bản sớm được sử dụng trong trong ngôn ngữ Fortran )

 Bên dưới là tập tin IGES năm 1987, bao gồm chỉ 2 điểm ( Type 116 ) , 2 vòng cung (Type 100), và 2 đường thẳng ( Type 110)

 Nó thể hiện một khe, với các điểm ở trung tâm của một nửa 2 vòng tròn và hai đường bên

ĐỊNH DẠNG IGES

 Khi hiển thị người dùng có thể nhìn thấy 2 điểm màu vàng, nằm ở vị trí gốc của mô hình không gian [0,0,0], hai màu đỏ vòng cung, và hai đường thẳng màu xanh lá cây

 Một số phần mềm hỗ trợ

Một định dạng file hình khối thông dụng để trao đổi hình khối 3D với các chương trình khác như Maya hay SoilWorks MAX chỉ hỗ trợ nhập file IGES

ĐỊNH DẠNG FBX

 FBX là một công nghệ cũng là một định dạng được

sở hữu và phát triển hãng Autodesk Nó thường

được sử dụng để cung cấp sự tương tác giữa các

ứng dụng hình thành nội dung kỹ thuật số

 FBX là viết tắt của từ FILMBOX

 Filmbox là một thiết kế cho những người sử dụng

để thu thập dữ liệu chuyển động từ các thiết bị

chuyên dụng

 Trước năm 1996, Filmbox 1.0 sử dụng FLM là

định dạng cho ứng dụng Sau đó, vì lý do nâng cấp định dạng FLM được đổi thành FBX Với định dạng mới là một mô hình đối tượng, cho phép lưu trữ dữ liệu chuyển động cùng với dữ liệu video, âm thanh, 2D, 3D

ĐỊNH DẠNG FBX

 Sự hỗ trợ cho gói phần mềm khác bắt đầu với

SoftImage 3D, Alias|Wavefront PowerAnimator,

NewTek , Kinetix 3D syudio Max

 FBX mô hình dữ liệu thông tin và hình ảnh động, đó

là một định dạng tuyệt vời để lưu trữ dữ liệu nhân vật hoạt hình nào cũng được xác nhận bởi Cinema4D,

DAZ, Lightwave và Softimage, vv

 Các định dạng Nhập khẩu của các nhân vật hoạt hình

ĐỊNH DẠNG MXD

 MDX tập tin thiết kế mô hình 3D và sử

dụng bởi Blizzard Entertainment trong các trò

chơi của họ

.MDX là một định dạng nhị phân

WEB 3D – ĐỊNH DẠNG VRML

 VRML được đặt ra bởi Dave Raggett

 Năm 1997, một phiên bản mới của định dạng này đã được hoàn thành: VRML97

 VRML97 đã được sử dụng trên mạng Internet trên một số trang chủ cá nhân và các trang web như

"CyberTown", mà được cung cấp 3D trò chuyện bằng cách sử dụng phần mềm Blaxxun

WEB 3D – ĐỊNH DẠNG VRML

 Khi nói đến đồ họa thì ai cũng nghỉ ngay đến OPENGL nhưng trong thế giới web thì lại khác bởi OPENGL không dùng cho web trực tiếp được

thước nhỏ, thường không quá 1MB Tập tin nhỏ

cho phép người dùng tương tác với quang cảnh

bằng cách di chuyển "qua" hình ảnh

 Ví dụ, người dùng có thể "bước vào" một tòa

nhà và đi từ phòng này qua phòng khác để nhìn tòa nhà từ mọi góc độ

 Nói đến web 3.0 thì có quá nhiều, VRML chỉ là công cụ lập trình 3D cho web với khả năng tương tác mạnh, đây cũng chính là một phần của web 3.0

virtual worlds.

WEB 3D – ĐỊNH DẠNG VRML

Hình ảnh được tạo ra trong VRML cho phép người dùng xoay

WEB 3D – ĐỊNH DẠNG VRML

 Với VRML chất lượng ảnh cũng còn là một vấn

đề phải bàn Hình ảnh 3-D được tạo thành từ các

đa giác Số đa giác càng nhiều, chất lượng ảnh càng cao

 Ví dụ ảnh trong phim hoạt hình Câu chuyện đồ chơi (Toy Story) có số đa giác đạt đến hàng triệu Thông thường, ảnh VRML có khoảng hàng chục nghìn đa giác

ĐỊNH DẠNG X3D

 "Trước đây,đường truyền không đủ lớn, máy tính không

đủ nhanh, trình duyệt Web và hệ điều hành chưa có đủ tính năng để xây dựng 3D Nhưng giờ thì thời điểm đó đã đến" Tony Parisi, đồng tác giả của VRML nguyên bản và đồng biên tập của X3D hào hứng

 Niềm hy vọng của X3D càng được củng cố thêm bởi

những bước phát triển mới trong ngành công nghệ kỹ thuật cao Những cải tiến về băng thông rộng và sức mạnh của máy, những nâng cấp quan trọng trong giản đồ ngầm, cùng với sự hậu thuẫn của các tổ chức tiêu chuẩn khác, tất cả đã tạo ra một môi trường vô cùng thuận lợi cho công nghệ 3D trên mạng.

ĐỊNH DẠNG X3D

 Chuẩn 3D mới đã khắc phục được kích thước cồng kềnh

và cấu trúc phức tạp của VRML cũ X3D có cấu trúc di động, được xây quanh một động cơ thu phát nhỏ, hoàn toàn tương phản với "người tiền nhiệm" của nó Trong khi VRML ngốn tới 2.5 MB thì phần nhỏ nhất của X3D chỉ chiếm một dung lượng khiêm tốn là 300 KB

 Bản ghi kỹ thuật cũng đồng thời mô tả 3 cấu hình cơ bản của X3D module Đầu tiên là Interchange (Trao đổi) phụ trách hình học và hình hoạ cũng như trao đổi thông tin dữ kiện giữa các công cụ sáng tạo Trình độ tiếp theo, Interactive (Tương tác), bổ sung cho chức năng tương tác trong Interchange

bằng các yếu tố của một trang 3D

thể mở rộng mà không làm vụn cấu trúc hạt nhân của

bản vẽ kỹ thuật - một lỗi mà VRML đã từng mắc phải

ĐỊNH DẠNG X3D

 Hội đồng tiêu chuẩn mạng World Wide Web

Consortium (W3C), và đang có ý định tích hợp chặt chẽ X3D với các công nghệ W3C

 W3D thậm chí còn lên kế hoạch thuê SMIL (Ngôn ngữ tích hợp multimedia đồng bộ) để đồng bộ hoá các yếu tố 3D với các hình thức truyền thông khác

PHẦN MỀM AUTOCARD

 CAD để làm bản vẽ kỹ thuật bằng vectơ 2D hay bề

mặt 3D, được phát triển bởi Autodesk, Inc Vì phiên bản đầu

tiên được phát hành vào cuối năm 1982, AutoCAD là một

trong những chương trình CAD đầu tiên chạy được trên

máy tính cá nhân, nhất là IBM PC Ngược lại, phần nhiều

phần mềm CAD thời này được sử dụng trên thiết bị đầu cuối đồ họa (graphics terminal) nối với máy tính lớn hay

workstation

 Những phiên bản AutoCAD gần đây bao gồm những

công cụ cơ bản về hình khối 3D, nhưng nó thiếu một số tính năng cao cấp thường có trong những chương trình chuyên

về lập mô hình khối

PHẦN MỀM AUTOCARD

 AutoCAD hỗ trợ nhiều giao diện lập trình ứng dụng (API)

để đặc chế và tự động hóa, bao gồm AutoLISP, Visual LISP, VBA, NET, và ObjectARX ObjectARX là một thư viện lớp C++; nó được sử dụng để phát triển phần mềm dựa trên

AutoCAD cho những ngành riêng, như là:

 AutoCAD Architecture (kiến trúc),

 AutoCAD Electrical (điện tử),

 AutoCAD Civil 3D (kỹ thuật xây dựng), hay các chương trình bên thứ ba

HÌNH 3D – CÁC KIỂU ĐỊNH DẠNG

Tập tin hình ảnh 3D bao gồm các mô hình ba

chiều, hoạt họa 3D, và 3D các tập tin dự án mô hình 3D thông thường bao gồm các đa giác và verticies và tạo ra hình dạng của mô hình,bao gồm kết cấu cũng như ánh sáng và độ bóng

Phổ biến hình ảnh 3D mở rộng tập tin bao gồm OBJ , IGS , và MA tập tin

Các loại tập tin hình ảnh bao gồm đồ họa Raster và Vector Graphic tập tin

HÌNH 3D – CÁC KIỂU ĐỊNH DẠNG

PHẦN 3 : 3D VỚI PHIM ẢNH

 Anaglyph : Định dạng 3d phổ biết nhất hiện nay hay còn

gọi là 3d hai màu.Sử dụng 2 bộ lọc màu gồm 3 loại

 Red-cyan

 Green-magenta

 Yellow-blue(colorcode)

 Nội dung 3d định dạng này có thể xem trên tất cả các

thiết bị 2d kết hợp với kính 2 màu đi kèm Chú ý là ở loại này nội dung phải xem với kính phù hợp

ANAGLYPH

SLIDE BY SLIDE

 Định dạng của hãng RealD đang được ứng dụng rất nhiều (các máy quay 3d 2 ống

kính, ).Sẽ gồm hai hình ảnh trái và phải trên

cùng một khung hình.Kích thướt chiều ngang sẽ dài gấp đôi

OVER UNDER

 Tuơng tự như side by side hình ảnh trái sẽ nằm trên và hình phải sẽ nằm dưới Kính thướt chiều dọc sẽ tăng gấp đôi

FAME SEQUENTIAL

 Định dạng 3d mới trong đó khung hình lẻ (1,3,5 ) là hình ảnh dành cho mắt trái, còn khung hình chẵn

(2,4,6, ) là hình ảnh dành cho mắt phải

 Ứng dụng loại này dành cho công nghệ 3d active

shutter cho nhóm B,F.Điều kiện của định dạng này phải

sử dụng màn hình tần số cao tối thiểu 120Hz, thông qua kính trập động mắt trái của người sẽ chỉ thấy khung hình trái với tần số 60Hz, tương tự mắt phải sẽ chỉ thấy

khung hình phải với tần số 60Hz

FAME SEQUENTIAL

 Tuy nhiên với một số người 120 ( 60Hz cho mỗi mắt ) dường như vẫn chưa đủ, gây ra mỏi mắt (eye

strain).Hiện tượng flicker (chớp tắt khung hình) và

crosstalk hay ghosting (bóng ma) vẫn còn.Việc này sẽ được giải quyết tốt hơn với các dòng lcd tivi 240Hz

(120Hz cho mỗi mắt)

FAME SEQUENTIAL

Hình trên cho thấy nếu dùng màn hình tần số 120Hz bạn

sẽ thấy khung hình Left và Right sẽ không đầy đủ (ở mọi thời điểm).Tuy nhiên với 240Hz sẽ thấy khung hình left và Right đầy đủ (ở một số thời điểm).Do đó sẽ giảm hiện

tượng bóng ma

Field Sequential (Interlaced)

Field Sequential (Interlaced)

 Định dạng 3d thế hệ cũ (mọi người hay gọi là phim

phân cực) chủ yếu trên các phim dvd 3d như Spy kids, Haunted Castle, SOS planet, So với thời điểm xuất hiện

đã gây được chú ý vì màu sắc hơn hẳn anaglyph.Đặc

điểm của định dạng này là trên cùng một khung hình

chuẩn, tín hiệu quét ngang sẽ lưu cả hình ảnh trái và phải (nếu xem bình thường sẽ thấy phim có các sọc ngang)

 Do trên cùng một khung hình lưu cả 2 hình ảnh nên khi trình diễn 3d, độ phận giải sẽ giảm đi 50% Chính vì

khuyết điểm này, ngày nay người ta đã lựa chọn định

dạng side by side, over under vì đảm bảo độ phân giải và màu sắc đầy đủ full hd 3d

Màn hình 3D dùng vi thấu kính

(lenticular) hoặc parallax

barrier

 Cho hiệu ứng 3D tương tự như ảnh 3D tích hợp Là

công nghệ dùng cho TV 3D của tương lai (một số hãng đã bắt đầu phát triển và giới thiệu ở CES '09) Không cần

dùng kính để xem hiệu ứng 3D, tuy nhiên có thể bị hạn

chế về vị trí quan sát

PHẦN 4 : KHÔNG GIAN 3 CHIỀU

NỘI DUNG :

 Thế giới của thị giác hai mắt

 Các loại ảnh nổi 3D

 Nguyên lý tạo ảnh 3D tích hợp

THẾ GIỚI CỦA THỊ GIÁC HAI

MẮT

 Khi quan sát xung quanh bằng mắt, có 2 yếu tố làm ta cảm nhận được chiều sâu hay khoảng cách, đó là sự điều tiết của thủy tinh thế và góc chập của 2 mắt

 Ấn tượng chìm hay nổi của không gian và các đối tượng

có được nhờ sự tổng hợp của não bộ từ các hình ảnh ghi nhận đồng thời từ mắt trái và mắt phải

THẾ GIỚI CỦA THỊ GIÁC HAI

3 chiều không gian

THẾ GIỚI CỦA THỊ GIÁC HAI

MẮT

 Nguyên lý căn bản của hầu hết các thể loại hình ảnh nổi là sự mô phỏng thị giác hai mắt đối với đối tượng sự vật

 Nói cách khác, hiệu ứng 3D ở các loại ảnh nổi hay phim nổi đều giống nhau ở bản chất: nhằm gửi đến

mắt trái và mắt phải người quan sát một cách tách biệt hai hình ảnh tương ứng với góc lệch bên trái và bên

phải của đối tượng (nếu tách biệt không tốt sẽ có hiện tượng nhòe hình)

THẾ GIỚI CỦA THỊ GIÁC HAI

MẮT

 Sự chập ảnh vô thức của não bộ sẽ gây nên ấn

tượng chìm hay nổi của đối tượng sự vật Đó là sự

khác biệt lớn nhất đối với hình ảnh 2D truyền thống - khi người quan sát dù đứng ở bất kỳ góc nào thì mắt trái và phải cũng chỉ nhìn thấy một khuôn hình giống hệt nhau

 Tuy nhiên cần lưu ý rằng 1/4 số người trong số

chúng ta không ý thức rõ rệt về độ nổi trong không gian

ba chiều, khi đi xem phim nổi, họ cũng không thấy khác

gì phim thường

Nguyên lý tạo ảnh 3D tích hợp

Để có một bức ảnh 3D cần 3 bước:

- Chụp 3D hay dựng 3D (dữ liệu đầu vào 3D)

- Xử lý mã hóa trên máy tính

- In ấn và hiển thị 3D trên giấy

Dữ liệu 3D đầu vào

 Công nghệ ảnh tích hợp 3D là một chuỗi gồm nhiều ảnh chụp đồng thời ở các góc chụp liên tiếp nhau theo một quy trình chụp đặc biệt nhằm lấy được đầy đủ ba chiều không gian của sự vật (nên còn được gọi là nhiếp ảnh 3D) Số lượng ảnh đơn trung bình của một ảnh 3D là 15-20 ảnh, tối đa lên tới 30 ảnh

Dữ liệu 3D đầu vào

Đầu vào cũng có thể là chuỗi ảnh kết xuất từ các góc liên tiếp nhau của mô hình 3D ảo dựng từ các phần mềm 3D

Dữ liệu 3D đầu vào

 Đầu vào cũng có thể là một ảnh 2D kỹ thuật số thông thường (file jpg, psd, )

 Ta xây dựng mô hình ảo không gian 3 chiều của cảnh vật bằng kỹ thuật dựng bản đồ độ sâu (depth map)của tấm ảnh

Sau đó dùng phần mềm nội suy ra chuỗi ảnh tương ứng với các góc nhìn liên tiếp Một bức ảnh dựng bằng kỹ thuật này, nếu được làm tỉ mỉ bởi chuyên gia giàu kinh nghiệm sẽ rất khó phân biệt được so với việc chụp thật 3D từ các góc liên tiếp Kỹ thuật này rất hữu dụng vì ít tốn kém, trong khi tài nguyên về mẫu ảnh 2D là vô tận

Dữ liệu 3D đầu vào

 Ví dụ về kỹ thuật dựng 3D và bản đồ độ sâu