Bài tập lớn môn thực tại ảo Mô phỏng toàn nhà A9

Bài tập lớn môn thực tại ảo. Mô phỏng tòa nhà A9 Đại học công nghiệp hà nội. Mô phỏng 3d tòa nhà và chi tiết các đồ vật bên trong các phòng học như máy chiếu, màn chiếu, bàn ghế giáo viên, bàn đôi học sinh,...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN   BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THỰC TẠI ẢO ĐỀ TÀI : MƠ PHỎNG TỊA NHÀ A9 Giáo viên hướng dẫn: Vũ Đức Huy Lớp: KTPM1-K10 Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 17 Nguyễn Văn Linh – 1041360073 Mục lục Phần I MỞ ĐẦU Tên đề tài Lý chọn đề tài Mục đích .6 Mục tiêu .6 Phần II NỘI DUNG .7 Chương Giới thiệu thực ảo Thực ảo ? .7 Lịch sử phát triển công nghệ thực ảo Các thành phần hệ thống Virtual Reality 3.1 Phần cứng (Hardware) Các đặc tính VR .10 Một số ứng dụng VR 11 Chương Giới thiệu ngôn ngữ VRML 17 VRML ? 17 Lịch sử đời phát triển VRML 17 Đặc điểm VRML 18 Chương Sản phẩm .20 Mô tả thực thể đề tài 20 2 Các thành phần ngôn ngữ 21 Các đối tượng tập lớn 22 Các hình ảnh thực tế 24 Phần III KẾT LUẬN 32 Các vấn đề gặp phải 32 Hướng phát triển 32 Đánh giá 32 Tai liêu tham khao 33 Lời cảm ơn Trên thực tế khơng có thành công mà không gắn liền v ới hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu h ọc tập tr ường đ ến nay, nhóm em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ quý th ầy bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đ ến th ầy: Vũ Đức Huy với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến th ức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập tr ường Và đặc bi ệt, học kỳ này, khơng có lời hướng dẫn, dạy bảo th ầy chúng em nghĩ thu hoạch nhóm em khó có th ể hồn thiện Một lần nữa, nhóm em xin chân thành cảm ơn th ầy Và sau nữa, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể bạn lớp Những ý kiến đóng góp bạn y ếu tố, động l ực giúp chúng em hoàn thành tập lớn cách tốt Nhóm em xin chân thành cảm ơn! Phần I MƠ ĐÂU Tên đề tai Mơ tòa nhà A9 sở Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Lý chọn đề tai Ngày nay, loại mô hình đóng vai trò quan tr ọng lĩnh vực nghiên cứu khoa học Chúng công cụ h ữu dụng giúp nhà khoa học thu thập thông tin, liệu nghiên c ứu v ấn đ ề mà không thiết phải tiến hành thí nghiệm thực địa Có th ể nói, phương pháp Mơ hình hóa ngày tr nên ph ổ bi ến tr thành phương pháp thiết yếu công tác nghiên cứu khoa học Nắm thực có hiệu phương pháp Mơ hình hóa giúp nâng cao chất lượng công tác nghiên cứu cách đáng kể Trong năm trở lại với phát triển mạnh mẽ c ngành khoa học công nghệ thông tin, nước ta tr thành m ột quốc gia phát triển, trở thành lĩnh vực trọng điểm đối v ới h ầu phát triển giới Ngoài với phát triển kéo theo số ngành khác phát triển theo chẳng hạn nh ư: Y tế, giáo dục, kinh tế, nghiên cứu khoa học,… đời sống người dân đ ược c ải thiện, đáp ứng nhu cầu ngày hoàn thiện Một hệ thống thơng tin hóa giúp làm giảm thiểu nhiều công việc lưu tr ữ tay, tiết kiệm thời gian, cơng đoạn lại, chi phí, có hiệu qu ả vi ệc quản lý Hầu hết lĩnh vực “có thật” sống ứng dụng “thực ao” để nghiên cứu phát triển hoàn thiện Xuất phát từ vấn đề trên, nhóm em định ch ọn đề tài “Mơ tòa nhà A9 Cơ Sở Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội” Mục đích Đề tài “Mơ tòa nhà A9 Cơ Sở Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội” nhằm đưa mơ hình nhà A9 máy tính Mục tiêu - Hiểu thực ảo gì? - Vẽ đối tượng ảo ngơn ngữ VRML cho giống th ật - Biết vai trò đối tượng kiện s dụng ngôn ngữ VRML Phần II Chương NỘI DUNG Giới thiêu thực ao Thực ao la ? Thực ảo (VR- Virtual Reality) công nghệ sử dụng kỹ thuật mơ hình hóa khơng gian, với hỗ trợ thiết bị đa phương tiện để xây dựng giới mô (môi trường ảo) máy tính nhằm đưa người sử dụng vào giới nhân tạo với không gian thật Người sử dụng khơng người quan sát bên ngồi, mà trở thành phần hệ thống Thế giới “nhân tạo” không tĩnh tại, mà l ại ph ản ứng, thay đổi theo ý muốn người sử dụng nhờ hành động, lời nói, Người sử dụng nhìn thấy vật thay đổi hình theo ý muốn họ cảm nhận giác quan mô Trong thực tế, người dùng khơng nhìn thấy đối tượng đồ h ọa 3D nổi, điều khiển đối tượng quay, di chuyển,… hình, mà sờ cảm thấy chúng có thật Ngồi khả nhìn (th ị giác), nghe (thính giác), sờ (xúc giác), thực ảo có khả tạo cảm giác khác ngửi (khứu giác), nếm (vị giác), nhiên cảm giác sử dụng đến Hiện có nhiều khái niệm thực ảo, định nghĩa chấp nhận rộng rãi C Burdea P Coiffet: “Th ực t ại ảo hệ thống giao diện cấp cao người sử dụng máy tính Hệ thống mô vật tượng theo thời gian th ực tương tác với người sử dụng qua tổng hợp kênh cảm giác Đó ngũ giác g ồm: thị giác, thính giác, xúc giác, khứu giác, vị giác” Lịch sử phát triển công nghê thực ao Khái niệm thực ảo có nhiều thập kỷ trước đây, nh ưng thực nhận thức năm 1990 Vào năm 1960, nhà quay phim Morton Heilig (Mỹ) phát minh thiết bị mô SENSORAMA bao gồm hình lập thể, quạt, máy tạo mùi, loa ghế chuyển động Vào năm 1961, kỹ sư Công ty Philco nh ững ng ười phát triển thiết bị HMD gọi Headsight Thiết bị s dụng tình nguy hiểm, quan sát mơi trường th ực tế t xa, điều chỉnh góc quay camera cách quay đầu Phòng thí nghi ệm Bell sử dụng HMD tương tự cho phi công lái máy bay tr ực thăng H ọ liên kết HMD với camera hồng ngoại gắn bên máy bay giúp phi cơng nhìn rõ môi trường thiếu ánh sáng Vào năm 1965, nhà khoa học máy tính Ivan Sutherland đ ưa m ột h ệ thống mà ông ta gọi “Ultimate Display” Với hệ th ống hiển th ị này, m ột người thấy giới ảo giới vật lý thật Điều định hướng tồn tầm nhìn VR Hệ thống Suntherland bao gồm: Một HMD dùng để quan sát giới ảo Một máy tính để trì mơ hình th ời gian th ực Hệ thống hỗ trợ khả cho người sử dụng để thao tác đối tượng thực tế cách trực quan VR thực phát triển ứng dụng rộng rãi năm gần nhờ vào phát triển tin học (phần mềm) máy tính (ph ần cứng) Các phần thống Virtual Reality Hình 1: Các thành phần hệ thống VR 3.1Phần cứng (Hardware) Phần cứng VR bao gồm:  Máy tính (PC hay Workstation với cấu hình đồ họa mạnh)  Các thiết bị đầu vào (Input devices): Bộ dò vị trí (position tracking) để xác định vị trí quan sát Bộ giao diện định vị (Navigation interfaces) đ ể di chuyển vị trí người sử dụng Bộ giao diện cử (Gesture interfaces) găng tay liệu (data glove) để người sử dụng điều khiển đối tượng  Các thiết bị đầu (Output devices): gồm hiển thị đồ họa (nh hình, HDM ) để nhìn đối tượng 3D n ổi Thiết bị âm (loa) đ ể nghe âm vòm (như Hi-Fi, Surround ) Bộ phản hồi cảm giác (Haptic feedback găng tay ) để tạo xúc giác sờ, n ắm đối tượng B ộ phản hồi xung lực (Force Feedback) để tạo lực tác động nh đ ạp xe, đường xóc 3.2Phần mềm (Software) Phần mềm ln linh hồn VR m ột hệ th ống máy tính đại Về mặt nguyên tắc dùng bất c ứ ngơn ng ữ lập trình hay phần mềm đồ họa để mơ hình hóa (modelling) mơ (simulation) đối tượng VR Ví dụ ngơn ngữ (miễn phí) OpenGL, C++, Java3D, VRML, X3D, hay phần mềm thương mại WorldToolKit, PeopleShop, Phần mềm VR phải bảo đảm cơng dụng chính: T ạo hình vào Mơ Các đối tượng VR mơ hình hóa nh phần mềm hay chuyển sang từ mơ hình 3D (thiết kế nh ph ần mềm CAD khác AutoCAD, 3D Studio, ) Ngoài ra, phần mềm VR cần có khả mơ động học, đ ộng l ực học, mô phản ứng đối tượng Các đặc tính VR Đặc tính VR Tương tác (Interactive) Đắm chìm (Immersion) Tuy nhiên, VR khơng hệ thống tương tác Người Máy, mà ứng dụng liên quan tới việc giải quy ết vấn đ ề thật kỹ thuật, y học, quân sự, Các ứng dụng ph ụ thu ộc r ất nhiều vào khả tưởng tượng (Imagination) người Do coi VR tổng hợp yếu tố: Tương tác - Đắm chìm - T ưởng t ượng (“3I” tiếng Anh: Interactive – Immersion - Imagination) 10 Năm 1994, lần VRML thảo luận hội ngh ị WWW, Gieneva, Thụy Sĩ Tim Berners-Lee Dave Raggett tổ ch ức phiên h ọp có tên Birds of a Feather (BOF) để mô tả giao diện th ực ảo WWW Nhiều thành viên tham dự, phiên họp BOF mô tả nhiều d ự án thực việc xây dựng công cụ hiển thị đồ họa 3D cho phép có nhiều thao tác hữu ích Web Những thành viên trí đ ồng ý s ự c ần thiết cho cơng cụ có ngơn ngữ chung, ph ổ bi ến cho đ ịnh d ạng, xác định việc mô tả giới 3D siêu liên kết WWW Vì th ế, cụm t “the Virtual Reality Markup Language” đời, từ “Markup” sau đ ược đổi thành “Modelling” để phản ánh chất tự nhiên VRML Sau phiên họp BOF thời gian ngắn tổ chức WWW-VRML đ ược thành lập để tập trung vào xây dựng phiên VRML Vào tháng 3/ 1995, Công ty Silicon Graphics cộng tác v ới hãng Sony Research Mitra để đưa phiên cho VRML Bản đệ trình c Silicon Graphics có tên “Moving Worlds” gửi đến tổ ch ức Request for Proposals cho việc xây dựng phiên VRML, đệ trình m ột minh chứng cho cộng tác thành công tất thành viên Silicon Graphics, Sony Mitra Năm 1996 New Orleans, phiên b ản đ ầu tiên VRML 2.0 đưa Vào tháng 7/1996, tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (ISO) th ống ý kiến lấy phiên năm 1996 VRML 2.0 để đưa xem xét vào tháng 4/1997 Sau bỏ phiếu chuẩn ISO VRML97 đ ược đ ưa nh m ột chuẩn ISO vào năm 1997 Đặc điểm ban VRML 19 Tiêu chuẩn cho việc xác định đối tượng 3D, quang cảnh cho liên kết mô hình với là:  Khơng phụ thuộc phần cứng: chạy máy tính nhà sản xuất khác chế tạo  Có thể mở rộng: chấp nhận lệnh người s dụng thêm vào quy định  Thao tác giới ảo thông qua môi trường Internet có băng thơng thấp VRML thiết kế dành riêng cho việc hiển thị giới 3D mở rộng HTML 20 Chương San phẩm Mô ta thực thể đề tai Mô toàn nhà A9 tầng      cầu thang: cầu thang đơn , cầu thang đôi Nhà vệ sinh : nhà vệ sinh Phòng học : phòng học Lan can Phòng chờ giáo viên  Phòng học gian              cửa vào Bàn ghế học bàn giáo viên ghế giáo viên Cửa sổ kính tủ điện Loa Máy chiếu Bảng Màn chiếu Tủ giáo viên quạt bóng điện đơi  Phòng học gian         cửa vào Bàn ghế học bàn giáo viên ghế giáo viên Cửa sổ kính tủ điện Loa Máy chiếu 21      Bảng Màn chiếu Tủ giáo viên quạt bóng điện đơi  Phòng chờ giáo viên     Ghế Bàn Quạt Bóng điện Các phần ngôn ngữ VRML sử dụng đề tài:  Các đối tượng hình học:  Box: hộp  Cylinder: hình trụ  Sphere: hình cầu  Extrusion: đùn hình  Cone : hình nón  Các phép biến đổi:  Rotation  Transform  Translation  Scale  Sensor:  TimeSensor: sử dụng để điểu chỉnh thời gian hoạt động  CylinderSensor: sử dụng để mở/ đóng cửa chính, tủ đồ, tủ điện  TouchSensor: sử dụng để click bật máy chiếu, bật điện  Các nút nội suy:  Nhúng mã (script): sử dụng bật tắt điện,quạt hoạt động di chuyển người  Sử dụng 3DS max để thiết kế dừa Các đối tượng bai tập lớn 22  Bàn  Bảng điện  Bàn giáo viên  Bàn phòng học  Bans( bàn phòng học 3)  Bóng đèn đơi  Bóng đèn phòng học  Bóng đèn phòng học  Bảng viết  Bàn phòng chờ  Cầu thang đơn  Cầu thang đơi  Cây dừa  Cửa  Cửa  Cửa kính  Cửa kính  Cửa sổ  Ghế giáo viên  Kính cầu thăng đơn 23  Kính cầu thang đơi  Kính nhà  Loa  Mái nhà  Máy chiếu  Màn chiếu  Nhà vs( vệ sinh đầu dãy có lan can sau )  Nhà vệ sinh tang6( sinh đầu dãy tầng có lan can sau)  Nhà WC( vệ sinh cuối dãy)  Phòng chờ  Phòng học gian  Phòng học gian  Quạt trần  Sàn hành lang  Sàn hành lang tầng  Sàn nhà  Sàn phòng chờ  Tầng  Tầng  Tầng 3.4.5  Tầng 24  Tay vịn phải  Tay vịn trái  Tên ( bảng tên tòa nha)  Trần phòng học  Trần phòng học  Tủ  Tường bảng  Tường phòng chờ giáo viên  Tường sau  Tường sau phòng hoc  Tường trước  Tường trước phòng hoc  tầng tòa nhà Các hình anh thực tế hình 3.4.1:của vào 25 hình 3.4.2: mặt tiền tòa nhà A9 26 hình 3.4.3: hành lang tòa nhà 27 hình 3.4.4: mặt sau tòa nhà 28 hình 3.4.5: phòng học 29 hình 3.4.6: cầu thang đơi 30 hình 3.4.7: hộp điện: 31 Phần III KẾT LUẬN Các vấn đề gặp phai  Do kĩ hạn chế nên nhóm khơng thể tránh nh ững thiếu sót  Do khơng thu thập số liệu độ dài th ực tòa nhà nên ước lượng tỉ lệ gặp nhiều khó khăn  Vì mã nguồn dài nên việc sửa đổi tương đối khó  Vì làm nhóm dù thống ý kiến từ đầu không th ể tránh chênh lệch tỉ lệ dẫn đến việc ghép khó khăn Hướng phát triển     Mô chi tiết, chi tiết nhỏ tòa nhà Có thêm mơ chi tiết người hoạt động tr ường Xây dựng thêm khuôn viên Mở rộng lên, mô trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đánh giá  Nhìn chung xây dựng hồn thành hầu hết mơ ph ỏng chi tiết tòa nhà  Tuy nhiên bỏ sót nhiều chi tiết nhỏ 32 Tai liêu tham khao https://www.google.com.vn https://handsomeroot.blogspot.com/2015/10/bai-4-cac-nuttrong-vrml.html http://share3dvn.blogspot.com/2009/11/tong-quan-ve-mophong-va-thuc-tai-ao.html https://toc.123doc.org/document/648331-6-cac-phep-bien-doitrong-vrml.htm http://www.lighthouse3d.com/vrml/tutorial/index.shtml?extru Tài liệu Ebook VRML 33 ... hình nhà A9 máy tính Mục tiêu - Hiểu thực ảo gì? - Vẽ đối tượng ảo ngôn ngữ VRML cho giống th ật - Biết vai trò đối tượng kiện s dụng ngôn ngữ VRML Phần II Chương NỘI DUNG Giới thiêu thực ao Thực. .. ềm ứng dụng vơ lớn, hầu hết lĩnh vực “có thật” sống ứng dụng thực ảo để nghiên cứu phát triển hoàn thi ện a Trong y học 11 Thực ảo giải nhiều vấn đề y học: cung cấp môi trường thực hành cho... Language) ngôn ngữ mô hình hóa thực ảo, định dạng tập tin sử dụng việc mô tả th ế gi ới thực đối tượng đồ họa tương tác ba chiều, sử dụng mơ hình phân cấp việc thể tương tác với đối tượng mô hình, đ