Kỹ thuật tạo chuyển động cho đối tượng 3d trong thực tại ảo

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Nguyễn Văn Tiến KỸ THUẬT TẠO CHUYỂN ĐỘNG CHO ĐỐI TƯỢNG 3D TRONG THỰC TẠI ẢO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Ngun - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Nguyễn Văn Tiến KỸ THUẬT TẠO CHUYỂN ĐỘNG CHO ĐỐI TƯỢNG 3D TRONG THỰC TẠI ẢO Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Đỗ Năng Tồn Thái Ngun - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan tồn 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 khơng chép từ cơng trình nghiên cứu Tất phần mã nguồn chương trình tơi tự thiết kế xây dựng, có sử dụng số thư viện chuẩn thuật tốn tác giả xuất cơng khai miễn phí mạng Internet Nếu sai tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm Thái Nguyên, ngày 08 tháng 10 năm 2010 Người cam đoan Nguyễn Văn Tiến Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập nghiên cứu lớp Cao học khóa chuyên nghành Khoa học máy tính Khoa Cơng nghệ thơng tin - Đại học Thái Nguyên, nhận nhiều bảo, dìu dắt, giảng dậy nhiệt tình thầy, giáo Viện cơng nghệ thông tin Việt Nam Các thầy cô giáo quản lý khoa Công nghệ thông tin - Đại học Thái Nguyên giúp đỡ, tạo điều kiện tốt cho tơi q trình cơng 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, thầy cô giáo Khoa công nghệ thông tin - Đại học Thái Nguyên Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Đỗ Năng Toàn cho tơi nhiều ý kiến đóng góp q báu, tận tình hướng dẫn tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp Tôi xin cảm ơn đồng nghiệp người thân động viên, giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu thực luận văn Quá trình thực đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót, mong tiếp tục nhận đóng góp ý kiến thầy, cô giáo, bạn đồng nghiệp đề tài nghiên cứu tơi để đề tài hồn thiện Tôi xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 08 tháng 10 năm 2010 Nguyễn Văn Tiến Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu/ Chữ viết tắt Viết đầy đủ Ý nghĩa FK Forward kinematics Điều khiển tiến HD History Dependent Lược sử phụ thuộc HI History Independent Lược sử độc lập HMD Head Mounted Display IK Inverse kinematics Điều khiển ngược VR Virtual Reality Thực ảo 3D Three Dimension Ba Chiều Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên Mũ đội đầu có hiển thị http://www.lrc-tnu.edu.vn iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Giao diện người sử dụng hệ thống máy tính 3D Hình 1.2 Thiết bị mơ Sensorrama-1960 Hình 1.3 Thiết bị mô HMD-1970 Ivan Sutherland Hình 1.4 Thiết bị VIDEOPLACE-1970 Myron Kreuger Hình 1.5 Thiết bị HMD-1984 NASA Hình 1.6 Các thành phần hệ thống VR Hình 1.7 Mơ thiết kế kiến trúc cầu 3D 11 Hình 1.8 Mơ thiết kế kiến trúc nhà 3D 12 Hình 1.9 Ứng dụng công nghệ VR huấn luyện tập nhảy dù 13 Hình 1.10 Ứng dụng cơng nghệ VR đào tạo phẫu thuật ảo 14 Hình 1.11 Ứng dụng công nghệ VR Du lịch 15 Hình 1.12 Các logo phim dùng 3D ảo 16 Hình 1.13 Hệ thống lĩnh vực giải trí 3D 16 Hình 1.14 Dàn máy tính HP cấu hình cao hỗ trợ xử lý đồ hoạ 3D 17 Hình 1.15 Chuột SpaceBall hệ thống VR khơng có tính nhúng 18 Hình 1.16 Máy chiếu cơng nghệ DLP hệ thống VR bán nhúng 19 Hình 1.17 Kính ShutterGlasses hệ thống VR Bán nhúng 19 Hình 1.18 Hệ thống chiếu ảnh rộng kết hợp kính ShutterGlasses hệ thống VR Bán nhúng 20 Hình 1.19 Thiết bị Data glove hệ thống VR nhúng tồn phần 21 Hình 1.20 Thiết bị HMD hệ thống VR nhúng toàn phần 21 Hình 1.21 Ba đặc tính VR 23 Hình 2.1 Mơ tả chuyển động theo thời điểm 26 Hình 2.2 Mơ tả chuyển động theo đường cong xác định trước 27 Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn iv Hình 2.3 Mơ tả chuyển động theo ràng buộc thuộc tính 29 Hình 2.4 Tạo xương cho khủng long 30 Hình 2.5 Mơ hình khung xương người 32 Hình 2.6 Hình ảnh điều khiển IK thêm cho nhánh xương 34 Hình 2.7 Sử dụng IK để tạo chuyển động cho cánh tay 35 Hình 2.8 Hệ thống xương ứng dụng xử lí HI solver 36 Hình 2.9 Xác định chốt chuỗi xương 38 Hình 2.10 Sử dụng IK để tạo chuyển động cho chân thao tác với bóng 40 Hình 3.1 Mơ hình người gác Frame 42 Hình 3.2 Mơ hình người gác Frame 42 Hình 3.3 Mơ hình người gác Frame 42 Hình 3.4 Mơ hình người gác Frame 42 Hình 3.5 Mơ hình người gác Frame 43 Hình 3.6 Mơ hình người gác Frame 43 Hình 3.7 Mơ hình người gác Frame 43 Hình 3.8 Mơ hình người gác Frame 43 Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN …………………………………………… … … … ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT …………….… …… iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ………………………… ….….… ….… iv MỞ ĐẦU …………………………………………….……… ………… Chƣơng KHÁI QUÁT VỀ THỰC TẠI ẢO VÀ TẠO CHUYỂN ĐỘNG TRONG THỰC TẠI ẢO ……………………………………………… … 1.1 Khái quát Thực ảo (Virtual Reality-VR) 1.1.1 Thế Thực ảo? …………………………… … …… 1.1.2 Sơ lƣợc Lịch sử phát triển Thực ảo ………….… … 1.1.3 Các thành phần hệ thống Thực ảo ………… …… 1.1.4 Các lĩnh vực ứng dụng Thực ảo ……………… .…… 10 1.1.5 Phân loại hệ thống Thực ảo …………………… … 17 1.2 Chuyển động Thực ảo ……………………………….…… 23 1.2.1 Vai trò việc tạo chuyển động 23 1.2.2 Cơ sở lý thuyết tạo chuyển động 23 Chƣơng MỘT SỐ KỸ THUẬT TẠO CHUYỂN ĐỘNG CHO ĐỐI TƢỢNG 3D 26 2.1 Chuyển động theo thời điểm (Keyframe Animation) 26 2.2 Chuyển động theo đƣờng cong xác định trƣớc (Path Animation) 27 2.3 Chuyển động khơng tuyến tính với đoạn (Non linear Animation With Track) 29 2.4 Chuyển động theo ràng buộc thuộc tính (Set Driven Key) 29 Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.5 Phân loại đối tƣợng dƣới góc độ chuyển động 30 2.5.1 Đối tƣợng có xƣơng 30 2.5.2 Đối tƣợng khơng có xƣơng 33 2.6 Hỗ trợ tạo chuyển động áp dụng cho đối tƣợng có xƣơng 33 2.6.1 Sử dụng điều khiển ngƣợc IK (Inverse kinematics) 34 2.6.1.1 HI (History Independent) Solver 36 2.6.1.2 HD (History Dependent) Solver 37 2.6.1.3 IK Limb Solver 37 2.6.1.4 Spline IK Solver 38 2.6.2 Sử dụng điều khiển tiến FK (Forward kinematics) 39 Chƣơng CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 41 3.1 Bài toán 41 3.2 Chƣơng trình thử nghiệm 41 KẾT LUẬN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 Số 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 mơ hình phát triển mà phạm vi ứng dụng có tiềm rộng lớn Cơng 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 cơng nghệ thơng tin Nó bao gồm nhiều hướng phát triển ứng dụng, khơng thể khơng nói tới vấn đề điều khiển mơ 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 khơng 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 mơ 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 hồn ảnh từ thành Thực ảo đem lại nên định lựa chọn đề tài: “Kỹ thuật tạo chuyển động cho đối tƣợng 3D thực ảo” việc làm khơng có ý nghĩa khoa học Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - Sử dụng khung có sẵn: Thường áp dụng tạo xương người hay xương động vật Đối với đối tượng dạng này, sử dụng khung xương có sẵn giúp việc tạo xương nhanh Có thể thêm đốt xương cho khung, ví dụ thêm xương cho mơ hình động vật chẳng hạn 2.5.2 Đối tƣợng khơng có xƣơng Có thể nói đối tượng khơng thuộc lớp có xương Tuy nhiên cụ thể đối tượng có biến dạng chuyển động tàu, thuyền, máy bay,… hay đối tượng có biến dạng theo quy luật, ví dụ biến dạng bóng (sự nén giãn) Đối với đối tượng kiểu này, phương pháp tạo chuyển động hiệu tạo chuyển động theo thời điểm chính, tạo chuyển động theo đường cong xác đinh trước, tạo chuyển động khơng tuyến tính với đoạn 2.6 Hỗ trợ tạo chuyển động áp dụng cho đối tƣợng có xƣơng Khi đối tượng tổ hợp đối tượng chuyển động, ta xử lý đối tượng đơn giản cách liên kết thành phần chúng thành liên kết phả hệ (Hierarchy linkage) thành chuỗi (chain) Liên kết phả hệ liên kết hai hay nhiều đối tượng, hình thành lên mối quan hệ cha-con, anh-em Nhờ vào liên kết phả hệ mà ta xây dựng lên mối quan hệ phức tạp với nhiều đối tượng Đối tượng cha điều khiển đối tượng cấu trúc, nói cách khác chuyển động cha ảnh hưởng đến tất đối tượng thuộc lớp đối tượng cha lại chịu ảnh hưởng đối tượng khác có cấp bậc cao Một đối tượng đối tượng song lại cha đối tượng khác mối quan hệ thứ bậc Một đối tượng cha có vị trí cao cấu trúc gốc Ngược lại đối tượng khơng có có vị trí thấp đóng vai trị Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 33 Đối với chuỗi liên kết: đối tượng chuyển động ảnh hưởng đến số tất đối tượng khác, làm cho đối tượng bị ảnh hưởng chuyển động theo Thuật ngữ kinematics mô tả vận động chuyển động chuỗi đối tượng chỉnh thể Có hai loại điều khiển: Điều khiển tiến FK (forward kinematics): Ta tác động đến thành phần cao hệ đẳng cấp để tạo chuyển động cho đối tượng Điều khiển ngược IK (inverse kinematics): Tác động đến thành phần thấp hệ đẳng cấp để tạo chuyển động cho chuỗi 2.6.1 Sử dụng điều khiển ngƣợc IK (Inverse kinematics) Thêm IK (inverse kinematics) điều khiển cho vùng điều khiển tương ứng Mỗi IK có hai đầu, đầu giữ vai trò cố định đầu giữ vai trò điều khiển chuyển động Sự xoay khớp xương khác tính tốn tự động điều khiển IK(IK solver) IK solver tính toán xoay khớp khoảng gốc đỉnh IK ngược lên theo cấu trúc con-cha, nhánh-gốc khung xương Điều khiển ngược IK thật hữu ích cho mơ hình có hai chân, bốn chân cho mơ hình máy Hình 2.6 Hình ảnh điều khiển IK thêm cho nhánh xương Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 34 Khi thêm điều khiển IK việc tạo chuyển động cho đoạn xương cần tác động vào đỉnh IK Thông thường ta phải sử dụng nhiều điều khiển IK để tạo chuyển động cho đối tượng, có ưu tiên điều khiển IK dựa theo cấu trúc thứ tự khung xương Các kỹ thuật tạo chuyển động theo thời điểm chính, chuyển động khơng tuyến tính với đoạn, chuyển động theo ràng buộc thuộc tính sử dụng Một điều cần ý tạo điều khiển IK, ta cần quan tâm đến hướng IK Hướng IK thể đoạn thẳng hướng từ gốc IK Hướng IK xác định hướng dịch chuyển khớp nối phạm vi IK Để điều khiển hướng IK ta xoay hướng khớp gốc IK Ví dụ chuyển động IK, liên hệ đến hành động xoay tay người Khi ta giơ tay lên, cẳng tay chuyển động theo Mỗi cẳng tay quay quanh khớp nối cổ tay, khuỷ tay bả vai chuyển động xem chuyển động ngược Vị trí cuối bàn tay lại định chuyển động chi lại Hình 2.7 Sử dụng IK để tạo chuyển động cho cánh tay Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 35 Một phận xử lí IK tạo giải pháp điều khiển ngược làm quay đặt vị trí liên kết chuỗi mắt xích Nó áp dụng điều khiển IK để quản lí thay đổi đối tượng liên kết Ta áp dụng xử lí IK cho hệ đẳng cấp vật thể Mỗi loại xử lý IK có tính (cách xử lí) cơng việc riêng, điều khiển công cụ riêng đặc biệt xuất hệ đẳng cấp Như xử lí IK làm việc nào? Nhìn chung xử lí IK hoạt động theo cách sau: Một chuỗi mắt xích chuyển động ngược xác định phận hệ đẳng cấp, chạy từ hơng tới gót chân, từ vai tới cổ tay nhân vật tạo hoạt cảnh Có bốn xử lí IK sau: [10], [14] 2.6.1.1 HI (History Independent) solver Bộ xử lí HI phương pháp thích hợp cho việc tạo chuyển động nhân vật cho chuyển động IK trình tự dài Với xử lí IK bạn thiết lập nhiều chuỗi hệ đẳng cấp Ví dụ xương chân mơ hình người có chuỗi mắt xích từ hơng đến mắt cá chân, chuỗi mắt xích từ mắt cá chân đến gót chân chuỗi mắt xích khác từ gót chân đến ngón chân Hình 2.8 Hệ thống xương ứng dụng xử lí HI solver Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 36 Tính thuật tốn bạn điều chỉnh giá trị góc xoay Swivel Angle để điều chỉnh dao động khung xương Một tính quan trọng phép điều khiển HI Solver khả tạo nhiều chuỗi hệ thống để tăng thêm phần điều khiển cục Một ví dụ Cánh tay Bàn tay người Một giải pháp chạy từ vai đến ngón tay để điều khiển tồn hệ thống Một giải pháp khác chạy từ cổ tay đến ngón tay để điều khiển bàn tay giải pháp khác chạy từ cổ tay lên đến vai để điều khiển cách tay Điều cho phép bạn cần điều chỉnh cho chuỗi dễ dàng chuyển động 2.6.1.2 HD (History Dependent) Solver Bộ xử lí HD xử lí thích hợp với máy móc hoạt ảnh, đặc biệt máy hoạt ảnh với phần lướt (slide) Nó cho phép ta thiết lập giới hạn khớp nối thứ tự trước sau Bộ xử lí HD hoạt động tốt chu trình hoạt ảnh ngắn Trong chu trình, xử lí sau nhiều thời gian để tính tốn giải pháp Nó cho phép ta kết nối hiệu ứng cuối tới đối tượng Nó sử dụng hệ thống tắt dần để xác định tham số khớp nối Nó cho phép trượt giới hạn khớp nối mà kết hợp với hoạt ảnh IK Không giống xử lí HI IK cho phép trượt giới hạn khớp nối sử dụng chuyển động FK 2.6.1.3 IK Limb Solver Bộ xử lí limb IK hoạt động xương chuỗi mắt xích Nó phận phân tích hoạt động nhanh Viewport, sử dụng để tạo hoạt ảnh cho tay chân mơ hình người Bộ xử lí limb IK cho trị chơi game Bộ xử lí limb IK sử dụng nhanh ta muốn tạo khung hoạt ảnh Nó sử dụng góc quay để điều chỉnh solver plane đặt Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 37 vị trí gấp khúc khớp xoay Ta đặt đích góc quay tới vật thể khác để tạo chuyển động cho Bộ xử lí limb IK sử dụng góc thích hợp để xác định hướng xoay, khớp xoay uốn cong cách xác Nó cho phép ta chuyển IK FK cách thiết lập điều khiển IK thời điểm Nó có IK đặc biệt để FK đưa chức bạn sử dụng IK để tạo khoá FK 2.6.1.4 Spline IK Solver Bộ xử lí Spline IK sử dụng chốt để xác định độ cong chuỗi xương đối tượng liên kết Các đỉnh chốt Spline IK gọi nút Giống đỉnh, nút chuyển động để thay đổi độ cong chốt Số lượng khớp nối số lượng xương Điều tạo dễ dàng để việc tạo hoạt ảnh cho cấu trúc xương với khớp nối Hình 2.9 Xác định chốt chuỗi xương Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 38 Spline IK cung cấp hệ thống hoạt ảnh linh động xử lí IK khác Các nút chuyển động nơi không gian ba chiều, cấu trúc liên kết tạo hình cách phức tạp Một đối tượng trợ giúp đặt tự động nút Spline IK phân bổ Mỗi nút liên kết với phận trợ giúp tương ứng Vì nút dịch chuyển cách dịch chuyển trợ giúp Khơng giống xử lí HI, hệ thống Spline khơng sử dụng mục tiêu Các vị trí nút khơng gian ba chiều nhân tố định tới hình dạng cấu trúc liên kết Các nút quay co dãn không ảnh hưởng tới chốt trụ cấu trúc 2.6.2 Sử dụng điều khiển tiến FK(Forward kinematics) Ta thao tác đỉnh hệ đẳng cấp để tạo chuyển động cho chuỗi FK có đặc trưng sau:  Cấp bậc liên kết từ cha đến  Kế thừa thay đổi vị trí, xoay co dãn từ cha tới  Khi đối tượng liên kết với nhau, đối tượng trì vị trí, quay co dãn mối quan hệ với đối tượng cha Những thay đổi nhịp nhàng từ trụ cha tới trụ Ta dịch chuyển, xoay co dãn  Đối tượng kế thừa thay đổi cha nó, đối tượng cha lại kế thừa thay đổi từ đối tượng có cấp bậc cao (tổ tiên) Tuy nhiên, với điều khiển FK đối tượng không bị cưỡng ép việc liên kết với đối tượng cha Ta dịch chuyển, xoay co dãn đối tượng độc lập với đối tượng cha Ngược lại với điều khiển ngược IK, điều khiển tiến FK yêu cầu xoay khớp xương tới có vị trí mong muốn cho cảnh Việc phù hợp với chuyển động đơn giản cịn mơ hình u cầu Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 39 chuyển động phức tạp dùng FK chậm không phù hợp gây cảm giác không uyển chuyển chán nản, trường hợp FK dùng để hỗ trợ cho IK Hình 2.10 Sử dụng IK để tạo chuyển động cho chân thao tác với bóng Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 40 Chƣơng CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 3.1 Bài tốn Với tìm hiểu chung bốn kỹ tạo chuyển động cho đối tượng, đặc biệt em tìm hiểu cách tạo chuyển động dựa mơ hình có xương Bài tốn xây dựng chương trình mơ chuyển động áp dụng cho đối tượng 3D có xương cho người xem nhận biết chuyển động Bài tốn mơ mơ hình người bảo vệ gác cổng cầm đèn để quan sát Để điều khiển tạo chuyển động cho mơ hình ta cần thực hiện: - Tạo khung xương cho mơ hình - Tạo bề mặt đa giác cho mơ hình - Phân tích chuyển động cho cử chỉ, động tác - Tạo chuyển động cho mơ hình cho mơ hình chuyển động cách uyển chuyển giống với thực tế 3.2 Chƣơng trình thử nghiệm Hệ thống mơ thử nghiệm chuyển động cho mơ hình có xương thơng qua sử dụng ngơn ngữ lập trình Visual C ++, thư viện đồ hoạ OpenSG Trong hệ thống có sử dụng thư viện mã nguồn mở cài [14] Đây giao diện chương trình thử nghiệm mơ chuyển động người bảo vệ gác cổng cầm đèn để quan sát Chương trình mơ q trình chuyển động cho hành động: Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 41 Hình 3.1 Mơ hình người gác Frame Hình 3.2 Mơ hình người gác Frame Hình 3.3 Mơ hình người gác Frame Hình 3.4 Mơ hình người gác Frame Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 42 Hình 3.5 Mơ hình người gác Frame Hình 3.6 Mơ hình người gác Frame Hình 3.7 Mơ hình người gác Frame Hình 3.8 Mơ hình người gác Frame Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 43 KẾT LUẬN Sau thời gian thực đề tài với nỗ lực, cố gắng thân với hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo PGS TS Đỗ Năng Toàn, em thu số kết sau: + Khái quát Thực ảo tạo chuyển động Thực ảo + Trình bày bốn kỹ thuật tạo chuyển động cho đối tượng 3D Qua thấy ưu nhược điểm kỹ thuật lựa chọn kỹ thuật phù hợp với đối tượng cần tạo chuyển động Nhờ ta giải vấn khó khăn lớn thực ảo để tạo chuyển động cho đối tượng linh hoạt, uyển chuyển, chân thực sống động Đặc biệt khóa luận văn sâu vào tìm hiểu cách tạo xương cho đối tượng có xương số điều khiển áp dụng cho đối tượng có xương Từ ta áp dụng điều khiển cho đối tượng có xương cách hợp lí, tạo chuyển động phức tạp + Nghiên cứu công cụ đồ họa chuyên nghiệp như: 3DsMax, Maya, củng cố kỹ lập trình Virtual C++ Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình VRML OpenGL + Đưa chương trình Demo thể kiến thức thu nhận Hƣớng phát triển khoá luận: Trong tương lai, tác giả mong muốn hồn thiện vấn đề sau: + Trình bày chi tiết vào việc tìm hiểu mối ràng buộc thuộc tính, đối tượng chuyển động, ràng buộc chuyển động với bề mặt đối tượng Việc tạo mối ràng buộc thuộc tính đối tượng chuyển động khó khăn phức tạp, thực tốt tạo Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 44 hoạt cảnh chuyển động linh hoạt phức tạp Nếu có điều kiện tương lai không xa em bổ sung phần cho hoàn thiện + Phải nâng cao kỹ phân tích kỹ thuật tạo chuyển động, đảm bảo tính thẩm mỹ chun nghiệp chương trình đồ hoạ vi tính Tiến tới tạo kết xuất chương trình lớn đáp ứng u cầu tích hợp vào hệ mơ chuyển động thương mại + Kết hợp nhuần nhuyễn kỹ thuật tạo chuyển động hiệu ứng Thực ảo Tìm hiểu sâu thêm tính cơng cụ phát triển từ có kiến thức tổng quát, chuyên sâu, sẵn sàng cho việc phân tích thiết kế hệ Thực ảo có gắn với mơ chuyển động,… Mặc dù cố gắng thời gian trình độ cịn có hạn chế định nên luận văn chắn không tránh khỏi khiếm khuyết định Trong tương lai, em cố gắng để hoàn thiện hạn chế, phát triển vấn đề nêu, đặc biệt đưa kết khả quan cho đề tài Rất mong nhận ý kiến đóng góp thầy quý vị độc giả để luận văn ngày hoàn thiện Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Năng Tồn tận tình giúp đỡ em việc hồn thành khố luận tốt nghiệp Em xin cảm ơn tới thầy, cô Viện công nghệ thông tin tạo điều kiện tốt để em hồn thành đề tài này, cảm ơn thầy cô, bạn đồng nghiệp khoa Công nghệ thông tin - ĐHTN bạn học viên lớp cao học khoá - CNTT - ĐHTN động viên, giúp đỡ suốt thời gian qua Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Quang Huy, Tín Dũng, (2004), Đồ họa máy tính 3DSMax vẽ phối cảnh ảnh 3chiều, NXB Thống Kê, Tr 37-96 [2] Lê Tấn Hùng, Huỳnh Quyết Thắng (2004), Đồ họa máy tính, NXB Khoa học kỹ thuật, Tr 40-50 [3] Nguyễn Công Minh, (2009), 3DS Max 2009, NXB Hồng Đức, Tr 45-85 [4] Lưu Triều Nguyên, (2002), Thiết Kế chiều với 3DS Max 4, NXB Lao Động - Xã Hội, Tr 445-494, Tr 589-595 [5] Lưu Triều Nguyên, (2006), Các thủ thuật 3DSMax, NXB Lao Động - Xã Hội, Tr 131-145 [6] Nguyễn Huy Sơn (2006), “Virtual Reality Technologie - Công nghệ Thực ảo ”, http://tusach.thuvienkhoahoc.com [7] Lê Huy Vần (2005), Nghiên cứu phát va chạm ứng dụng, Khoá luận văn tốt nghiệp, ĐH Công nghệ -ĐHQG Hà Nội, Tr 41-50 [8] Đề tài “Ứng dụng công nghệ thực ảo Virtual Reality-VR bảo tàng di sản”, Đề tài trọng điểm cấp Viện KH CN Việt Nam 20042006 Tiếng Anh [9] Applications, Hardware - Virtual Reality; http://vresources.org/ [10] Animation - Keyframe, IK; http://www.autodesk.com/techpubs/aliasstudio/2010/index.html?url=Ani mationIKAddIKhandle.htm,topicNumber=d0e213743 Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 46 [11] Department of Informatics Umể University S-901 87 UMỂ, Sweden, “Virtual Reality in Medicine: Survey of the State of the Art” [12] GameCharDevCh03 - Game Character Development with Maya Antony Ward Copyrigh @ 2005 by Antony Ward; http://www.peachpit.com [13] Getting Stated with Maya; http://www.scribd.com/doc/11061465 [14] Henry David (2005), “MD5Mesh and MD5Anim files formats”, http://tfc.duke.free.fr/coding/md5-specs-en.html [15] Keyrame Animation; http://www.cadtutor.net/dd/bryce/anim/anim.html [16] Learning Mayay - Character Rigging And Animation http://www.learning-maya.com/24-0-character-setup-tutorials.html [17] Leonard McMillan, Julie Dorsey, Robert Jagnow(2001), “Real-Time Simulation of Deformation and Fracture”, The Eurographics Association [18] Martin John Baker (2006), “Physics - Collision in dimensions”, http://www.euclideanspace.com/physics/dynamics/collision/oned/index.h tm [19] Rui Pires, Tiago Rodrigues, José Miguel Salles Dias (2004), "d4md - deformation system for a vehicle simulation game", http://pwp.netcabo.pt/0175938601/d4md [20] The Art of Maya character Animation; http://www.highend3d.com Số hóa Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 47 ... 2: Một số kỹ thuật tạo chuyển động cho đối tượng 3D Trong chương này, em xin giới thiệu bốn kỹ thuật tạo chuyển động cho đối tượng Đó tạo chuyển động theo thời điểm chính, tạo chuyển động theo... trạng thái đối tượng giới thực không đơn giản Việc đòi hỏi người tạo chuyển động phải hiểu đối tượng thực tế chuyển động chúng Có nhiều cách tạo chuyển động song có bốn kỹ thuật tạo chuyển động sau:... vực ứng dụng Thực ảo, đồng thời cung cấp nhìn khái quát tạo chuyển động Thực ảo Tại chương em đưa sở lý thuyết để làm sở cho trình bày số kỹ thuật tạo chuyển động cho đối tượng 3D chương Chương