Kỹ thuật mô phỏng đối tượng dạng sợi và ứng dụng mô phỏng tóc trong thực tại ảo

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LONG VĂN KỲ KỸ THUẬT MÔ PHỎNG ĐỐI TƯỢNG DẠNG SỢI VÀ ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG TÓC TRONG THỰC TẠI ẢO Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 8480101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN HUÂN Thái Nguyên 2019 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ THỰC TẠI ẢO VÀ MƠ HÌNH DẠNG SỢI 11 1.1 Tổng quan đồ họa máy tính thực ảo .11 1.1.1 Khái quát đồ họa máy tính 11 1.1.2 Khái quát thực ảo .12 1.1.3 Các lĩnh vực ứng dụng thực ảo 13 1.2 Khái qt mơ hình hóa mơ thực ảo 15 1.2.1 Mô hình hóa thực ảo 15 1.2.2 Mô thực ảo 20 1.3 Khái quát đối tượng dạng sợi mô 23 1.3.1 Khái quát đối tượng dạng sợi 23 1.3.2 Vai trị mơ tóc thực ảo 25 1.3.3 Mơ tóc .26 1.3 Kết luận vấn đề nghiên cứu .28 Chương MỘT SỐ KỸ THUẬT MÔ PHỎNG ĐỐI TƯỢNG DẠNG SỢI 30 2.1 Kỹ thuật mô đối tượng dạng ảnh dựa vào Texture mapping 30 2.1.1 Giới thiệu 30 2.1.3 Ánh xạ ảnh sợi 2D lên vùng mơ hình 3D tương ứng .31 2.1.4 Nội suy điểm lại để đảm bảo ràng buộc vùng tóc 33 2.1.5 Nội suy vùng tiếp giáp 35 2.1.6 Thuật tốn mơ tóc SDMT 37 2.2 Kỹ thuật mô đối tượng dựa vào mô hình NURBS 40 2.2.1 Mơ hình NURBS mô đối tượng 40 2.2.2 Nâng cao hiệu mô đối tượng dạng sợi, mảnh 43 2.2.3 Thuật tốn mơ đối tượng dạng sợi AHS 48 2.3 Kỹ thuật mô đối tượng dựa vào Mass-Springs 49 2.3.1 Giới thiệu .49 2.3.2 Một số kỹ thuật .50 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 2.3.3 Thuật toán 51 2.4 Kết luận vấn đề nghiên cứu 54 Chương CHƯƠNG TRÌNH THỰC NGHIỆM 56 3.1 Yêu cầu toán 56 3.2 Phân tích, lựa chọn cơng cụ 56 3.3 Một số kết chương trình thử nghiệm .58 3.3.1 Kết thử nghiệm kỹ thuật mô sử dụng NURBS 58 3.3.3 Kết thử nghiệm kỹ thuật mô sử dụng Mass-Springs 66 3.4 Phân tích kết đánh giá 68 PHẦN KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC 74 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hệ thống thiết bị 13 Hình 1.2 Từ trái sang phải thao tác dịch chuyển, xoay, co giãn, ứng với trục toạ độ màu 17 Hình 1.3 Các khung nhìn khác 17 Hình 1.4 Khung dựng bóng, tạo sau bước tạo 19 mơ hình 19 Hình 1.5 Quả bóng sau qua bước thể 19 Hình 1.6 Mơ sợi tóc theo Anna Sokol 24 Hình 1.7 Mơ sợi, mảnh vải 25 Hình 2.1 Phân chia mơ hình da đầu 3D thành vùng 30 Hình 2.2 Ảnh che phủ (ảnh tóc) lên vùng lưới da đầu 3D 31 Hình 2.3 Ánh xạ mảng tóc 2D lên vùng da đầu 3D 32 Hình 2.4 Ánh xạ ảnh tóc 2D sang vùng da đầu 2D 33 Hình 2.5 Nội suy điểm T’ dựa vào điểm T ảnh tóc sử dụng ánh xạ fj 34 Hình 2.6 Nội suy điểm lại thuộc tam giác 35 Hình 2.7 Nội suy vùng tiếp giáp hai vùng da đầu 36 Hình 2.8 Tóc trước sau nội suy vùng tiếp giáp mảng tóc 37 Hình 2.9 Mơ hình hóa điều chỉnh hình đối tượng NURBS 40 Hình 2.10 Mơ đối tượng dạng sợi 43 Hình 2.11 Mơ đối tượng dạng mảnh 43 Hình 2.12 Xác định vectơ nút ứng với trường hợp tối ưu 45 Hình 2.14: Các hình dạng sở (a) plain; (b) sphere; (c) torus 51 Hình 2.15 Độ dày sợi với điểm điều khiển 53 Hình 1.16 Các điểm điều khiển mass-spring bề mặt hình trụ NURBS xoắn 53 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Hình 3.1 Các khung nhìn khác 3DSMax 57 Hình 3.14 Mơ đối tượng dạng sợi 58 Hình 3.3 Xác định vectơ nút ứng với trường hợp tối ưu 59 Hình 3.1 Mơ hình thiết kế đầu chi tiết thành phần (đầu da đầu) 59 Hình 3.2 Minh họa mơ hình render tổng thể 60 Hình 3.3 Chức hệ thống 61 Hình 3.4 Giao diện tuỳ chọn cách tạo tóc 62 Hình 3.5 Tóc với số sợi khác 62 Hình 3.6 Bó tóc với số sợi khác 63 Hình 3.7 Hai kiểu tóc màu trắng đen xoắn với gió thổi 63 Hình 3.15 Một số mơ hình tóc khơng có lực tác động 63 Hình 3.12 Một số mơ hình tóc có lực tác động 64 Hình 3.13 Tóc Messy plain khung viền với 66 điểm điều khiển mass-spring bề mặt NURBS xoắn 66 Hình 3.14 Tóc Messy plain khung viền với bề mặt NURBS xoắn 66 Hình 3.15 Tóc dày, messy plain với bề mặt NURBS xoắn 67 Hình 3.16 Tóc dài, messy plain với bề mặt NURBS xoắn 67 Hình 3.17 Sợi ngắn, cong sphere với bề mặt NURBS xoắn 67 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn PHẦN MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Đối tượng có vai trị quan trọng góp phần tạo nên mơi trường thực ảo, thực ảo thực chất mơi trường 3D gồm có đối tượng (3D) xếp, bố trí theo trật tự logic theo thực tế tương tác, chuyển động tùy thuộc vào loại đối tượng khác Đối tượng thực ảo đối tượng tĩnh, động đối tượng tổng hợp tĩnh động, đối tượng tồn nhiều hình dạng khác phù hợp với đối tượng thực tế chẳng hạn đối tượng nhân vật người ảo, để mơ nhân vật người ảo cần mô thành phần thể người ảo chất liệu vải quần áo dạng sợi hay bơng, mơ sợi tóc, lông nhân vật người ảo,… Tùy thuộc vào đối tượng khác mà u cầu việc mơ hình hóa mơ đối tượng dạng sợi mức độ trung thực khác Với ứng dụng không yêu cầu cao tính trung thực đối tượng mà u cầu tốc độ tính tốn mơ hình hóa mơ đối tượng dạng sợi mức thơ, tức hình ảnh, cịn ứng dụng u cầu tính trung thực cao chuyển động tương tác mơ hình kết cần mơ hình hóa mơ đối tượng dạng sợi mức tinh, tức cần phải sử dụng mơ hình tốn học để biểu diễn đối tượng Đối tượng dạng sợi tóc, lưới, vải, để mơ đối tượng cần phải biểu diễn mơ hình chúng mơ hình tốn học Khi đó, biểu diễn thành phần biến cần thiết để đối tượng tương tác chuyển động lực hấp dẫn, trọng lực, Để mơ hình hóa mơ đối tượng dạng sợi thực ảo, ngày có nhiều nhà khoa học nước giới quan tâm nghiên cứu họ đề xuất nhiều cơng trình khoa học khác có nhiều phương pháp đề xuất Một phương pháp sử dụng mô hình tốn học đường cong Spline, Be’zier, Đặc biệt mơ hình NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline) [1] sử dụng phổ biến Vì đối tượng dạng sợi lưới, tóc hay Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn vải, thường đối tượng động có tính chất cục nên việc sử dụng NURBS vào biểu diễn mô chúng phù hợp Chẳng hạn nhóm tả Xu cộng [3]; Noble cộng [1]; Anna Sokol [2]) sử dụng NURBS tổng qt để mơ sợi tóc tương tác, chuyển động tóc Một vấn đề ln đặt cho nhà khoa học nhà nghiên cứu phát triển phần mềm mơ hình hóa mơ nhân vật, đối tượng 2D, 3D, vấn đề tốc độ xử lý thực tế cho thấy liệu tốn mơ hình hóa mơ thường lớn Điều dẫn đến ảnh hưởng lớn q trình mơ đối tượng Trong khi, NURBS tổng quát chủ yếu đáp ứng mặt chất lượng mơ hình đối tượng Xuất phát từ thực tế đó, tên đề tài luận văn lựa chọn là: "Kỹ thuật mô đối tượng dạng sợi ứng dụng mơ tóc thực ảo" nghiên cứu số kỹ thuật nâng cao hiệu mơ đối tượng 3D có hình dạng sợi, nhằm tăng tốc độ mô đối tượng mà đảm bảo chất lượng mơ hình Kết nghiên cứu đề tài thử nghiệm áp dụng vào mô đối tượng dạng sợi tóc nhân vật người ảo, tóc đối tượng có dạng sợi đặc tính hình học giống sợi nên việc mơ tóc tương tự mô đối tượng dạng sợi Đối tượng phạm vi nghiên cứu a Đối tượng nghiên cứu - Đặc tả đối tượng 3D dạng sợi, mảnh vải, sợi tóc,… với đặc điểm sợi to, nhỏ, dày, mảnh, nặng, nhẹ, gió thổi… - Các thuật tốn giải ứng dụng mơ - Nghiên cứu ứng dụng xử lý ảnh 3D ứng dụng b Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu lý thuyết Đồ họa máy tính, Thực ảo - Nghiên cứu cơng cụ, phương pháp mơ hình hóa đối tượng 3D - Nghiên cứu kỹ thuật mô phỏng, hiển thị liệu 3D thực ảo mơ hình NURBS, Mass Spring, Texture mapping,… - Biểu diễn, trích xuất mơ tả liệu 3D đối tượng, đặc trưng - Xây dựng chương trình thực nghiệm mơ tóc thực ảo Hướng nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu lý thuyết, thu thập, phân tích tài liệu có liên quan đến đối tượng đề tài - Nghiên cứu kỹ thuật mơ hình hóa, biểu diễn liệu mơ hình 3D; Mơ hiển thị đối tượng 3D dạng sợi sở biểu diễn đặc trưng đối tượng điểm điều khiển, độ cong, trơn,… - Cài đặt thử nghiệm, đánh giá, quan sát hiệu chỉnh ảnh, kết xuất thành phần, thuộc tính,… đối tượng mơ file định dạng nhằm phục vụ cho yêu cầu thực tế Những nội dung nghiên cứu Bố cục sau: Đề tài bao gồm phần mở đầu, phần kết luận chương nội dung cấu trúc sau: Chương 1: Tổng quan thực ảo mơ dạng sợi Trình bày tổng quan đồ họa máy tính, thực ảo, nghiên cứu khái quát mơ hình hóa 3D, phương pháp mơ hình hóa, dựng hình 3D mơ phỏng, vai trị mô công nghệ mô thực ảo Nghiên cứu tổng quan mô đối tượng dạng sơi, mảnh, sở dẫn tới đề xuất nghiên cứu thử nghiệm đối tượng dạng sợi dạng sợi tóc, mảnh tóc hay mái tóc người ảo Đồng thời giới thiệu khái quát vai trị tóc mơ hình hóa điều khiển mơ hình tóc hệ thống người ảo Chương 2: Một số kỹ thuật mô đối tượng dạng sợi Trình bày ba kỹ thuật mơ phỏng, cụ thể: Kỹ thuật mô sợi dạng ảnh dựa vào phân chia mơ hình 3D thành vùng tương ứng kỹ thuật ánh xạ, nhằm khắc phục tượng biến dạng trình ánh xạ từ ảnh sợi 2D lên vùng mơ hình 3D tương ứng; Kỹ thuật mô sợi sử dụng mô hình NURBS nhằm tăng tốc độ mơ phỏng, thể tính cục sợi dựa vào giảm miền ảnh hưởng điểm điều khiển lên điểm xét; Kỹ thuật mơ Mass-Springs sợi khác nhau, thuộc tính ràng buộc khác thiết lập lựa chọn để tạo kiểu khác phù hợp với yêu cầu cụ thể Chương 3: Chương trình thực nghiệm Trình bày kết thử nghiệm hai kỹ thuật mô phỏng: Kỹ thuật mô dựa vào mơ hình NURBS Kỹ thuật mơ dựa vào Mass-Springs Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu đề tài luận văn sử dụng kết hợp nghiên cứu lý thuyết với nghiên cứu thực nghiệm, cụ thể: - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Thu thập tài liệu, đọc hiểu kiến thức Đồ họa máy tính, Thực ảo; Nghiên cứu số kỹ thuật mô phỏng, hiển thị liệu 3D đối tượng dạng sợi dựa vào đặc điểm sợi to, nhỏ, mật độ, nặng, khơ, ướt, Tìm hiểu số cơng cụ hỗ trợ lập trình, mã nguồn mở OpenGL - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: + Nghiên cứu xây dựng sở liệu ảnh 3D đối tượng mô + Nghiên cứu, đánh giá lựa chọn phương pháp, giải pháp công nghệ cài đặt thử nghiệm với số mẫu liệu đánh giá kết - Phương pháp trao đổi khoa học: Công bố, trao đổi, thảo luận báo cáo hội thảo, hội nghị khoa học,… Ý nghĩa khoa học đề tài - Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ Thực ảo vào thực tiễn xây dựng hệ thống mô mẫu tóc - Nghiên cứu xây dựng Cơ sở liệu ảnh 3D sợi - Nghiên cứu đề xuất ứng dụng số kỹ thuật mô phỏng, hiển thị liệu 3D mô sợi - Nghiên cứu số giải thuật, phương pháp để đánh giá độ tin cậy kết mô - Là sở khoa học nhằm hỗ trợ nâng cao hiệu thay đổi nhìn nhận lĩnh vực ứng dụng Công nghệ thông tin, cụ thể ứng dụng Thực ảo vào mô đối tượng thực tế vào mơi trường ảo có dạng sợi lơng, tóc, vải, … Đồng thời, kết đề tài làm sở khoa học cho việc đề xuất xây dựng chương trình ứng dụng cho nhiều ứng dụng thực tế - Biểu diễn bó tóc NURBS: a) Bó tóc với sợi b) Bó tóc với 450 sợi c) Bó tóc với 750 sợi Hình 3.6 Bó tóc với số sợi khác - Giao diện minh hoạ số màu tóc: Hình 3.7 Hai kiểu tóc màu trắng đen xoắn với gió thổi Ngồi ra, thêm thuộc tính khác hệ thống mô cho kết khác nhau, cụ thể: Dưới hình ảnh tóc kết thực thuật tốn AHS với số kiểu tóc ngắn (tóc nam giới) khơng có ngoại lực tác động a) 10.000 sợi tóc, độ lớn=1,0 b) 50 sợi tóc, độ lớn=1,0 Hình 3.15 Một số mơ hình tóc khơng có lực tác động Sau thêm vào lực tác động gió (wind), trọng lực (gravity) ứng với số sợi tóc, độ lớn (width), điểm điều khiển (control point) độ dài sợi tóc (length) khác a) Có 10.000 sợi tóc; trọng lực=15,0; độ lớn=1,0; số điểm điều khiển=4; độ dài=3,0 có hướng gió tác động khác b) Bó tóc có 50 sợi; độ lớn=1,0; số điểm điều khiển=5; gió=2,0 có trọng lực khác Hình 3.12 Một số mơ hình tóc có lực tác động * Kết thực nghiệm: mơ hình NURBS tổng qt công thức (2.9) NURBS nâng cao công thức (2.12) vào mơ tóc với số sợi, điểm điều khiển khác Biểu đồ 2.1 So sánh thời gian tính tốn mơ hình NURBS gốc cơng thức (2.9) mơ hình NURBS cải tiến cơng thức (2.12): Trong biểu đồ 2.1 trên, so sánh thời gian tính tốn NURBS gốc (2.9) NURBS cải tiến (2.12) ứng với bốn mức khác nhau: Mức 1, với số điểm điều khiển 50 sợi tóc NURBS cải tiến (1:01:20) thực thi nhanh NURBS gốc (1:20:00); Mức 2, với số điểm điều khiển 90 sợi tóc NURBS cải tiến (3:17:20) thực thi nhanh NURBS gốc (5:31:19); Mức 3, với số điểm điều khiển 10 100 sợi tóc NURBS cải tiến (13:01:12) thực thi nhanh NURBS gốc (16:11:22); Mức 4, với số điểm điều khiển 12 150 sợi tóc NURBS cải tiến (21:14:15) thực thi nhanh NURBS gốc (26:31:21) Như vậy, với độ phức tạp so sánh biểu đồ 2.1, cho thấy NURBS cải tiến (2.12) (đường màu xanh) có lợi hẳn mặt thời gian so với NURBS gốc (2.9) (đường màu đỏ) Do việc đưa công thức cải tiến NURBS thực chất giảm miền ảnh hưởng điểm điều khiển lên điểm xét, việc thay đổi mang tính cục khơng ảnh hưởng lên tồn mái tóc Bên cạnh đó, việc cải tiến NURBS khơng đáp ứng u cầu tăng tốc độ mơ mà cịn đáp ứng u cầu mơ đối tượng có đường bề mặt với độ cong cục khác nhau, chẳng hạn, yêu cầu đặc điểm lỗ thủng, gờ cho bám xương 3.3.3 Kết thử nghiệm kỹ thuật mô sử dụng Mass-Springs Dưới số kết thử nghiệm cài đặt kỹ thuật mô dựa vào Mass-Springs vào mô đối tượng dạng sợi, chương trình thực trên máy tính PC với CPU Core(TM) i5 @ 2.60 GHz, GB RAM phần mềm Visual C++, thư viện OPENGL ứng với số lượng sợi tóc khác Hình 3.13 Tóc Messy plain khung viền với điểm điều khiển mass-spring bề mặt NURBS xoắn Hình 3.14 Tóc Messy plain khung viền với bề mặt NURBS xoắn Hình 3.15 Tóc dày, messy plain với bề mặt NURBS xoắn Hình 3.16 Tóc dài, messy plain với bề mặt NURBS xoắn Hình 3.17 Sợi ngắn, cong sphere với bề mặt NURBS xoắn 3.4 Phân tích kết đánh giá Phần vừa trình bày cơng cụ, kết mơ mơ hình hóa 3D sợi tóc máy tính Với kỹ thuật trên, cho phép mô đầy đủ đặc trưng, thuộc tính tóc khơng gian 3D Trong chương vừa trình bày kết thử nghiệm hai kỹ thuật mơ phỏng, là: Kỹ thuật mơ dựa vào mơ hình NURBS Kỹ thuật mơ dựa vào Mass-Springs Với kỹ thuật mô dựa vào NURBS: Trên sở sử dụng NURBS nâng cao vào mơ tóc ứng với sợi bó tóc khác nhau, thuộc tính ràng buộc khác thiết lập lựa chọn để tạo kiểu tóc khác phù hợp với yêu cầu cụ thể Một số mơ hình tóc tạo với thuộc tính số sợi, độ lớn, độ dài, khơng có ngoại lực,… thiết lập lựa chọn khác để mơ sợi, bó tóc Khi mơ tóc mà chưa có ngoại lực tác động tóc thẳng theo hướng vectơ pháp tuyến p Để tạo kiểu tóc gần tóc thực tế cần có ngoại lực tác động (gió, trọng lực,…), việc lựa chọn giá trị cho ngoại lực thường tuỳ theo độ lớn sợi tóc (to, nhỏ) khác mà ta lựa chọn thơng số khác cho tóc có hình dạng gần tóc thực tế Kỹ thuật mô dựa vào Mass-Springs: sợi khác nhau, thuộc tính ràng buộc khác thiết lập lựa chọn để tạo kiểu khác phù hợp với yêu cầu cụ thể Chẳng hạn muốn mơ sợi có thuộc tính khác nhau: số sợi, độ lớn, độ dài, khơng có ngoại lực,… thiết lập lựa chọn khác để mô sợi KẾT LUẬN Mô đối tượng dạng sợi vấn đề quan trọng hệ thống mô nhân vật ảo, đặc biệt người, sợi đối tượng thiếu người, sợi tóc, sợi vải, Vì vậy, mơ địi hỏi khơng phải đảm bảo chất lượng mơ mà cịn phải đáp ứng u cầu khơng gian lưu trữ, tăng tốc độ mô Mô sợi thực ảo, thực chất việc mô hình hố điều khiển mơ hình sợi mơ hình bề mặt 3D Kết thu kiểu sợi đối tượng ảo không gian thực ảo Luận văn tập trung nghiên cứu số kỹ thuật mô sợi, kỹ thuật nâng cao hiệu mô sợi ứng dụng hệ thống mơ người ảo Cụ thể, luận văn đạt kết sau: - Nghiên cứu tổng quan đồ họa máy tính, thực ảo, nghiên cứu khái qt mơ hình hóa 3D, phương pháp mơ hình hóa, dựng hình 3D mơ phỏng, vai trị mơ công nghệ mô thực ảo Nghiên cứu tổng quan mô đối tượng dạng sơi, mảnh, sở dẫn tới đề xuất nghiên cứu thử nghiệm đối tượng dạng sợi dạng sợi tóc, mảnh tóc hay mái tóc người ảo Đồng thời giới thiệu khái quát vai trò tóc mơ hình hóa điều khiển mơ hình tóc hệ thống người ảo - Kỹ thuật mô sợi dạng ảnh dựa vào phân chia mơ hình 3D thành vùng tương ứng kỹ thuật ánh xạ, nhằm khắc phục tượng biến dạng trình ánh xạ từ ảnh sợi 2D lên vùng mơ hình 3D tương ứng Kỹ thuật phù hợp cho mơ tóc ngắn (tóc nam giới), tóc bám sát bề mặt da đầu áp dụng người hay nhân vật ảo - Kỹ thuật mơ sợi sử dụng mơ hình NURBS đề xuất nâng cao kỹ thuật mô NURBS nhằm tăng tốc độ mơ phỏng, thể tính cục sợi dựa vào giảm miền ảnh hưởng điểm điều khiển lên điểm xét - Kỹ thuật mơ Mass-Springs sợi khác nhau, thuộc tính ràng buộc khác thiết lập lựa chọn để tạo kiểu khác phù hợp với yêu cầu cụ thể Chẳng hạn muốn mơ sợi có thuộc tính khác nhau: số sợi, độ lớn, độ dài, khơng có ngoại lực,… thiết lập lựa chọn khác để mô sợi - Đã cài đặt thử nghiệm với hai kỹ thuật mơ phỏng, là: Kỹ thuật mơ dựa vào mơ hình NURBS Kỹ thuật mô dựa vào Mass-Springs Hướng nghiên cứu phát triển luận văn:  Nghiên cứu đề xuất phương pháp, ứng dụng mô sợi sở nghiên cứu tính chất vật lý, hố học tóc  Nghiên cứu đề xuất việc ứng dụng độ bóng, ánh sáng, mơ sợi Trong khn khổ luận văn này, với tìm hiểu nghiên cứu hạn chế cho thân học viên hiểu sâu việc lập đề án xây dựng mơ mơ hình 3D cho đối tượng thực ảo để áp dụng vào sống Được hướng dẫn giáo viên, đặc biệt góp ý chuyên sâu nhiệt tình thầy, Hội đồng đề tài luận văn Bản thân em nhận thấy kết bước đầu bổ ích thiết thực, tiền đề thúc đẩy trình học tập nghiên cứu nhiều nội dung để thành công sống công việc hàng ngày TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] P Noble and W Tang (2004), Modelling and animating cartoon hair with nurbs surfaces, [2] in Computer Graphics International (CGI), June 2004, pp 60–67 [3] Anna Sokol (2004), Modeling Hair and Fur with NURBS Computer Science Department SUNY Stony Brook [4] Z Xu, X D Yang, T Wang, and J Yang (2000), The cluster hair model, Graphics Models and Image Processing, vol 62, no 2, pp 85–103, Mar 2000 [5] Z Brooks Jr (1999), What's Real About Virtual Reality, IEEE Computer Graphics And Applications, 19(6), 16, 1999 [6] Z Burdea, G and P Coffet (2003), Virtual Reality Technology, Second Edition Wiley-IEEE Press, 2003 [7] D Baraff and A Witkin Large steps in cloth simulation, SIGGRAPH 98 Conference Proceedings, pages 43- 4, 1998 [8] D.H House and D.E Breen, Cloth Modeling and Animation, A.K Peters, Ltd., 2000 [9] Feng Han and Song-Chun Zhu, A Two-Level Generative Model for Cloth Representation and Shape from Shading, Journal IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Volume 29 Issue 7, July 2007 Pages 12301243 [10] C K Koh and Z Huang (2000), Real-time animation of human hair modeled in strips, Computer Animation and Simulation, Springer-Verlag, pages 101–110, 2000 [11] C K Koh and Z Huang (2001), A simple physics model to animate human hair modeled in 2D strips in real time, Proceedings Of Computer Animation and Simulation, 2001 [12] D Gibbs, Carlos, David A.Hart (2008), Modeling hair using interpolation and clumping in an iterative process, CA(US), 2008 [13] K Ward, F Bertails, Kim, arschner, Cani, Ming C.Lin (2007), A Survey on Hair Modeling: Styling, Simulation and Rendering, University of North Carolina at Chapel Hill 2007 [14] Yosuke Bando, Bing-Yu Chen, Tomoyuki Nishita(2003), Animating Hair with Loosely Connected Particles(LCP), The University of Tokyo, 2003 [15] Chia-Ying Lee, Wei-Ru Chen, Eugenia Leu*, Ming Ouhyoung(2001), A Rotor Platform Assisted System for 3D Hairstyles, Dept of CS and IE, National Taiwan University, Taiwan, 2001 [16] Yong Kim and Ulrich Neumann(2002), A Thin Shell Volume for Modeling Human Hair, Computer Graphics and Immersive Technology Laboratory, Integrated Media Systems Center, University of Southern California, 2002 [17] Tae-W Liang and Z Huang (2003), An enhanced framework for real-time hair animation, in Pacific Graphics Conference on Computer Graphics and Applications, October 2003 [18] Nguyen Van Huan, Pham Viet Binh, Đo Nang Toan(2009), A hair material simulation approach in Virtual reality and application, Proceedings of The 7th Asian Control Conference – ASCC2009, Hong Kong 27-29/08/2009, China 2009, 541-546 [19] Nguyen Van Huan, Do Nang Toan(2009), Morphing and Repairing a 3D Scalp Geometry in Building Hair Models and Simulation, Proceedings of 2nd International Congress on Image and Signal Processing-CISP2009, Tianjin 1719/10/2009, China 2009, 705-710 [20] Nguyen Van Huan, Do Nang Toan(2010), Vector Fields in Expressing Hairstyles, Proceedings of The 2nd IEEE International Conference on Advanced Computer Control -ICACC 2010, Shenyang 27-29/03/2010, China 2010, 541-546 [21] N.V Huan, D.N Toan (2009), A hair material simulation approach in Virtual reality and application, In Proceedings of The 7th Asian Control Conference, Hong Kong, China, 2009, pp 541-546 [22] Thomas Sederberg, BYU NURBS, http://cagd.cs.byu.edu/~557/text/ch6.pdf [23] http://en.infinisys.co.jp/product, http://www.hairstylesdesign.com, http://hairstyleonline.com PHỤ LỤC Thuật toán xác định hướng độ xoắn sợi tóc: void CLine::Init(CPoint3D p0, CPoint3D dp) { n=dp; n.Normalize(); p0-=dp; for (int i=0;ifc+f; float a=rnd(1.0f); float b=rnd(1.0f); if (a+b>1.0f) { a=1.0f-a; b=1.0f-b; } CPoint3D pos=fc->v[0]->p + a*(fc->v[1]->p - fc->v[0]->p) + b*(fc->v[2]->p - fc->v[0]->p); CPoint3D dir=fc->v[0]->n + a*(fc->v[1]->n - fc->v[0]->n) + b*(fc->v[2]->n - fc->v[0]->n); dir.Scale(HAIRLENGTH/dir.Length()); ln[i].Init(pos,dir); } // Thiết lập áp đặt mầu sắc: { CColor4f col=m.diffuse; for (int i=0;ipt+2; // Với sợi tóc: { pp->p+=Depl; v=pp[-1].p-pp[0].p; //v: dai cua mot dot toc l=v.Length2(); if (l>MAXL) { v*=(1.0f-MAXL2/(float)sqrt(l)); pp->p+=v; pp->v*=1.0f-FROT; } //pp la trỏ, trỏ đến điểm điều khiển(đốt) else { f1=STIFFNESS*(1.0f-(LENGTH*LENGTH)/l); v2=pp[-2].p-pp[0].p; l=v2.Length2(); f2=0.4f*STIFF2*(1.0f-(LENGTH2*LENGTH2)/l); pp->v=pp->v*(1.0f-FROT)+v*f1+v2*f2; //+GForce; // f1,f2 tính mềm dẻo tóc // v tốc độ chuyển động giữ hai điểm điều khiển liên tiếp } pp->v.z+=GRAVITY; ++pp; // trỏ tới điểm điều khiển } while ( p); p=HAIRSIZE-2; pp=pl->pt+2; { pp->p+=pp->v; ++pp; } while ( p); ++pl; } while ( i); //duyet tat ca cac soi toc } ... hình đối tượng Xuất phát từ thực tế đó, tên đề tài luận văn lựa chọn là: "Kỹ thuật mô đối tượng dạng sợi ứng dụng mơ tóc thực ảo" nghiên cứu số kỹ thuật nâng cao hiệu mơ đối tượng 3D có hình dạng. .. ĐỐI TƯỢNG DẠNG SỢI 2.1 Kỹ thuật mô đối tượng dạng ảnh dựa vào Texture mapping 2.1.1 Giới thiệu Trong mô đối tượng dạng sợi chẳng hạn tóc, hướng tiếp cận sử dụng phổ biến theo hướng tiếp cận mô đối. .. hình dạng sợi, nhằm tăng tốc độ mô đối tượng mà đảm bảo chất lượng mơ hình Kết nghiên cứu đề tài thử nghiệm áp dụng vào mô đối tượng dạng sợi tóc nhân vật người ảo, tóc đối tượng có dạng sợi đặc