Mô phỏng hiệu ứng lửa và ứng dụng trong giáo dục

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG QUẢN THỊ VUI MÔ PHỎNG HIỆU ỨNG LỬA VÀ ỨNG DỤNG TRONG GIÁO DỤC Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS Đỗ Năng Toàn THÁI NGUYÊN - 2013 Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ i 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 15 tháng năm 2013 Tác giả luận văn Quản Thị Vui Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ ii LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập nghiên cứu lớp Cao học khóa 10 chuyên ngành Khoa học máy tính Trường Đại học Cơng nghệ thơng tin truyền thông - Đại học Thái Nguyên, nhận nhiều bảo, dìu dắt, giảng dạy nhiệt tình thầy, giáo Trường Đại học Cơng nghệ thông tin truyền thông - Đại học Thái Nguyên Viện công nghệ thông tin Việt Nam Các thầy cô giáo 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 Trường Đại học Công nghệ thông tin truyền thông - Đại học Thái Nguyên, thầy cô giáo Viện công nghệ thông tin Việt Nam Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Đỗ Năng Tồn 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 trình nghiên cứu thực luận văn Q trình thực đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót, mong tiếp tục nhận đóng góp ý kiến thầy, giáo, bạn đồng nghiệp đề tài nghiên cứu tơi để đề tài hồn thiện Tơi xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 15 tháng năm 2013 Tác giả luận văn Quản Thị Vui Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC HÌNH ẢNH vi MỞ ĐẦU Chƣơng KHÁI QUÁT THỰC TẠI ẢO VÀ MÔ PHỎNG LỬA 1.1 Khái quát thực ảo ứng dụng 1.1.1 Khái niệm Thực ảo 1.1.2 Lịch sử phát triển 1.1.3 Các đặc tính Thực ảo 1.1.4 Các thành phần hệ thống Thực ảo 1.1.5 Các thiết bị hệ thống Thực ảo 1.1.6 Ứng dụng Thực ảo 12 1.2 Mô lửa ý nghĩa 13 1.2.1 Mô lửa 13 1.2.4 Ý nghĩa mô lửa 14 1.3 Mô lửa giáo dục 15 1.3.1 Sách giáo khoa phổ thông 16 1.3.2 Giáo trình trường chuyên nghiệp, dạy nghề 18 Chƣơng MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÔ PHỎNG LỬA 19 2.1 Mô lửa phương pháp Physically-based 19 2.1.1 Kỹ thuật mô Physically-based 19 2.1.2 Mơ hình mô hiệu ứng lửa phương pháp Physically-based 21 2.1.3 Cơ sở vật lý 23 2.1.4 Phương pháp mô 24 Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ iv 2.1.5 Thực 30 2.2 Phương pháp Particle-based 41 2.2.1 Kỹ thuật mô Particle-based 41 2.2.2 Mơ hình mơ hiệu ứng lửa phương pháp Particle-based 43 2.2.3 Bối cảnh 46 2.2.4 Phương pháp mô 48 2.2.5 Phương pháp dựng hình 56 Chƣơng CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 61 3.1 Bài toán 61 3.2 Phân tích thiết kế lựa chọn công cụ 62 3.2.1 Xây dựng mơ hình mơ 62 3.2.2 Điều khiển mơ hình ngơn ngữ lập trình 63 3.3 Một số kết chương trình 63 KẾT LUẬN 66 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Một số thí nghiệm lửa môn khoa học lớp 16 Bảng 1.2: Một số thí nghiệm lửa môn vật lý lớp 17 Bảng 1.3: Một số thí nghiệm lửa giáo trình lý thuyết cháy 18 Bảng 2.1: Thống kê mô 60 Bảng 2.2: Các thông số mô 60 Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Giao diện người sử dụng hệ thống máy tính 3D Hình 1.2 Từ ảo đến thực Hình 1.3 Morton L Heilig Thiết bị mô Sensorrama-1960 Hình 1.4 Ivan Sutherland Thiết bị mơ HMD-1970 Hình 1.5 Myron Kreuger Thiết bị VIDEOPLACE-1970 Hình 1.6 Scott Fisher, McGreevy Thiết bị HMD-1984 NASA Hình 1.7 Đặc tính hệ thống thực ảo Hình 1.8 Các thành phần hệ thống VR Hình 1.9 DataGloves Hình 1.10 3D Mouse SpaceBall 10 Hình 1.11 Mouse 10 Hình 1.12 Shutter glasses 10 Hình 1.13 Head-Mounted Displays 10 Hình 1.14 Cave 11 Hình 1.15 CyberTouch 12 Hình 1.16 CyberGrasp 12 Hình 1.17 Ngọn lửa 14 Hình 1.18 Mơ loại đèn dùng đun nóng phịng thí nghiệm 15 Hình 2.1: Mơ hình lửa khí hỗn loạn súng phun lửa 22 Hình 2.2: Nhiệt độ lửa cho chất rắn (hoặc khí) nhiên liệu 25 Hình 2.3: Hút thuốc với lửa khí 25 Hình 2.4: Khu vực phản ứng lõi màu xanh lửa tốc độ S 26 Hình 2.5: Khu vực màu xanh lửa trộn so với lửa khuếch tán 27 Hình 2.6: Đường dẫn cong mở rộng khí phản ứng 27 Hình 2.7: So sánh hình dạng lửa việc mở rộng khí 28 Hình 2.8: Hai ghi sử dụng để phát nhiên liệu 30 Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ vii Hình 2.9: Một bóng kim loại qua tương tác với lửa khí 38 Hình 2.10: Một bóng dễ cháy qua lửa khí bắt lửa 39 Hình 2.11: Vụ nổ bên cạnh tường 44 Hình 2.12: Sơ đồ vòng đời hạt 51 Hình 2.13: Minh họa kết bơm chất lỏng 52 Hình 2.14: Một loạt ảnh vụ nổ mặt phẳng vơ hạn 55 Hình 2.15: So sánh side-by-side kết mô 56 Hình 2.16: Một góc nhìn từ xuống nổ mìn hình 2.15 56 Hình 2.17: Hai ví dụ súng phun lửa 57 Hình 2.18: Nhiều vụ nổ mặt phẳng vô hạn 58 Hình 2.19: Vụ nổ vòm cố định 58 Hình 2.20: Vụ nổ nhóm trụ cột cố định 59 Hình 2.21 Mặt cắt vụ nổ hình 2.17 59 Hình 3.1: Mơ hình tồn cảnh bên ngồi phịng thí nghiệm 64 Hình 3.2: Mơ hình tồn cảnh bên phịng thí nghiệm 64 Hình 3.3: Trạng thái quan sát diện với mơ hình 65 Hình 3.4: Trạng thái quan sát vng góc với mơ hình 65 Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU Cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật năm gần nhiều làm thay đổi sống người Có thể nói cơng nghệ thông tin tác động mạnh mẽ đến muôn mặt đời sống xã hội hệ thống giáo dục khơng nằm ngồi tác động Sự phát triển công nghệ thông tin kinh tế xã hội đặt yêu cầu mục tiêu, nội dung, phương pháp dạy học Ứng dụng công nghệ thơng tin dạy học góp phần nâng cao chất lượng dạy - học công cụ, phương tiện để làm “cách mạng” đổi phương pháp dạy học Nhờ hỗ trợ công nghệ thông tin giáo viên học sinh nâng cao chất lượng dạy học, tăng cường tính tích cực nhận thức cho học sinh Công nghệ thông tin làm tích cực hóa q trình dạy học, mang đến luồng sinh khí cho hệ thống giáo dục Điển hình ứng dụng cơng nghệ thơng tin giáo dục sử dụng công nghệ mô để tái tạo vật, tượng, giới thực Thơng qua thí nghiệm, ví dụ mơ tả sát thực, giải thích, minh họa q trình, hệ thống, hiệu ứng phức tạp máy tính giúp cho người học hứng thú hơn, kiến thức thể rõ ràng hơn, trực quan hơn, sinh động hơn, đầy đủ Có nhiều mơi trường giới thực cần mơ phỏng, lửa chất liệu phổ biến quan trọng Lửa người tiền sử phát từ cách hàng nghìn năm Lửa xem phát minh quan trọng nhân loại Lửa trở thành nguồn sống người, giúp người khỏi đời sống ngun sơ Nhờ đó, lửa vừa sản vật thiêng liêng, vừa khởi điểm cho sinh hoạt văn hóa cộng đồng người sơ khai… Ngồi trì sống lửa cịn có nhiều ứng dụng lĩnh vực sản xuất, vui chơi giải trí… Có nhiều nguồn lửa khác nhau, để đảm bảo cho việc tính tốn thiết kế ứng dụng lửa xác sử dụng có hiệu vào Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ sống việc mô ứng dụng lửa trước đưa ứng dụng vô quan trọng Việc kiểm duyệt thiết kế, dự án liên quan đưa vào thực nhằm giảm thiểu rủi ro lửa gây Ứng dụng mô lửa giáo dục, đặc biệt trường phổ thông, trường công nghiệp, trường nghề đào tạo chế tạo máy, khí động lực, công nghệ nhiệt lạnh… mô lửa với đối tượng khác hay đối tượng lửa với giúp cho học sinh có nhìn trực quan hơn, tiếp thu dễ Vì vậy, chọn đề tài: "Mô hiệu ứng lửa ứng dụng giáo dục" để làm luận văn tốt nghiệp Cấu trúc luận văn gồm: Phần mở đầu, phần kết luận chương nội dung, cụ thể: Chƣơng 1: Khái quát thực ảo mô lửa Trong chương em giới thiệu chung thực ảo, ứng dụng thực ảo giới thiệu tốn mơ lửa thực ảo Chƣơng 2: Một số phƣơng pháp mơ lửa Trong chương em trình bày kỹ thuật mô lửa, gồm phương pháp phương pháp physically-based phương pháp particle-based Chƣơng 3: Chƣơng trình thử nghiệm Chương thể chương trình mơ tốn mơ lửa thực ảo Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 56 Các giá trị thực d h phụ thuộc vào yếu tố hình dạng hạt giảm xuống mức độ chi tiết mô Các số đốt khác điều chỉnh để vật liệu lựa chọn dựa xuất xấp xỉ Các giá trị sử dụng lựa chọn để đạt kết mong muốn Tất mơ trình bày báo cáo liên quan đến loại nhiên liệu trải qua giai đoạn đốt cháy Nhiều nhiên liệu cung cấp cách bao gồm nhiều loại hạt nhiên liệu Đa pha trình cháy cung cấp cách có hạt nhiên liệu ban đầu phát loại hạt, hạt nhiên liệu trải qua giai đoạn đốt cháy Hình 2.15: So sánh side-by-side kết mơ Hình 2.16: Một góc nhìn từ xuống nổ mìn hình 2.15 2.2.5 Phương pháp dựng hình Mơ hiệu ứng lửa trọng chủ yếu vào việc tạo chuyển động hấp dẫn cho vụ nổ, đòi hỏi thực tế thuyết phục Dựng hình lửa thực tế giải số vấn đề này, khác biệt lửa thực kết trả lại tồn Các chương trình dựng hình, cho kết hợp lý đủ để trưng bày chuyển động mô Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 57 Hình 2.17: Hai ví dụ súng phun lửa Những hình ảnh lửa phát sinh từ vụ nổ tạo cách dựng hình trực tiếp nhiên liệu hạt bồ hóng Mỗi hạt nhận ánh sáng từ mơi trường đủ nóng, phát sáng với ánh sáng riêng Ánh sáng phát từ hạt nóng dựa xạ vật đen, điều chỉnh ánh xạ để phù hợp với hình ảnh vụ nổ thực Ánh sáng môi trường có ánh sáng trực tiếp từ nguồn truyền thống, ánh sáng phát hạt khác ánh sáng tán xạ đám mây hạt Bóng chiếu sáng trực tiếp đám mây (bao gồm tự đổ bóng) tính cách sử dụng bóng đổ sâu đồ Các hình ảnh tạo particle based dựng hình có xuất hạt xấu vị trí quy mơ đẹp Áp dụng kỹ thuật texturing xuất hạt có khả cải thiện đáng kể vụ nổ Kết Trình tự hình ảnh hình 2.14 cho thấy vụ nổ xảy mặt phẳng vô hạn Ban đầu, khối lượng hạt nhiên liệu nhóm họp tập trung hình ảnh khoảng cách ngắn mặt đất Mỗi lần sạc khối lượng thử, phân tán đốt cháy hạt nhiên liệu Nhiệt bồ hóng nhiên liệu đốt tạo cầu lửa lên Hình 2.11 cho thấy chuỗi tương tự nơi tường cố định đặt gần nơi bùng nổ Tường làm thay đổi phân tán ban đầu chuyển động cầu lửa Hình 2.15 cho thấy so sánh với ảnh vụ nổ bụi than thực tế thoát khỏi lối vào mỏ Vụ nổ tạo cách phân Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 58 tán bụi than có chứa bitum 50 bước chân vào mỏ sử dụng dây nổ sau khởi động cho bụi phân tán sử dụng thuốc nổ bột đen Mô cách xếp rào cản để tạo thành đường hầm lấp đầy với phân bố không đồng dạng hạt nhiên liệu Các hạt sau đốt cháy lần sạc, tạo kết hiển thị Một góc nhìn từ xuống thêm vụ nổ mơ xuất hình 2.16 Các cặp hình ảnh hình 2.17 cho thấy xấp xỉ súng phun lửa Mơ hình cách bơm dịng hạt nhiên liệu nóng vào dịch Khi cảm thấy súng phun lửa nhìn hợp lý, hạt làm cơng việc mơ hình hóa đơn giản động dòng chất lỏng Kết tốt thu cách sử dụng mơ chất lỏng để mơ hình dịng Hình 2.18: Nhiều vụ nổ mặt phẳng vơ hạn Ví dụ thể hình 2.18 cho thấy số vụ nổ nổ gần khoảng thời gian ngắn, thời gian thực từ lên Sự tương tác vụ nổ khác với bùng nổ thể hình 2.14 Tương tự tương tác với trở ngại thể hình 2.9 2.10 tạo hành vi khác Hình 2.19: Vụ nổ vịm cố định Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 59 Hình 2.20: Vụ nổ nhóm trụ cột cố định Phương pháp particle công cụ hiệu để tạo chuyển động cho vụ nổ hạt lơ lửng Qua số ví dụ đặc trưng, phương pháp tránh mơ hình hóa sóng nổ có số lượng khơng ổn định ví dụ cần vài giây tính tốn cho khung hình mơ Khu vực cho cơng việc tương lai bao gồm đốt cháy phun chất lỏng, phản ứng hóa học phức tạp phương pháp dựng hình thực tế Hình 2.21 Mặt cắt vụ nổ hình 2.17 Thơng tin kích thước ví dụ với thời gian cần thiết để mô chuyển động để làm cho hình ảnh xuất Bảng 2.1 Các thông số sử dụng để tạo ví dụ liệt kê bảng 2.2 Bảng 2.1: Đếm hạt số lượng tối đa hạt hoạt động thời điểm Mơ cung cấp khung hình hai tương ứng với 1/30 khoảng thời gian thứ hai (Ví dụ, mơ vụ nổ gần tường cần khoảng 2,3 phút để tính tốn khoảng thời gian thứ hai đầy đủ chuyển động) Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 60 Bảng 2.1: Thống kê mô Example 35x35x45 36x36x 60 35x45x35 Cell Width 0.38 m 0.50 m 0.50 m Particle Count 1,200,000 1,000,000 1,500,000 Simulation time per frame Rendering time per frame Mean Max CPU Mean CPU 4.5 sec 5.7 sec 3.06 MHz P4 0.8 2.53 GHz P4 6.9 sec 11.4 sec 3.06 GHz P4 0.7 2.53 GHz P4 5.6 sec 8.2 sec 3.06 GHz P4 — — 75x25x45 0.13m 1,800,000 7.8 sec 11.6 sec 3.06 GHz P4 0.6 2.53 GHz P4 40x15x35 36x36x 60 0.13m 0.50m 1,250,000 4,048,470 7.4 sec 10.7 sec 6.7 sec 11.6 sec 3.06 GHz P4 3.06 GHz P4 0.8 1.8 2.53 GHz P4 2.53 GHz P4 Figure Grid Size Burst near wall 2.2.1 Single burst 2.3.3 Coal mine 2.2.4 & 2.2.5 Nozzle 2.2.6 horizontal Nozzle down 2.2.6 Multiple bursts 2.2.7 Bảng 2.2: Các thông số mô Các giá trị lựa chọn heuristically để có kết mong muốn khơng có ý nghĩa vật lý cụ thể Bảng 2.2: Các thông số mô Thermal Example Burst near wall Single burst Coal mine Nozzle horizontal Nozzle down Multiple bursts Figure cr ck 2.2.1 1000 2.2.3 2.2.4 & 2.2.5 6 Fluid Fuel Particles Cv m z Cm bg bh 1 0.36 0.21 20.54 2.61 2300 1 0.3S4 0.67 20.54 1.69 10 1 0.27 0.31Si 13.69 2000 2000 0 10 1 1 1 0.03 0.03 0.23 0.07 0.07 0.35 2.64 2.64 5.67 Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Soot Particles m Cm bs 300000 0.005 13.86 6175 745 300000 0.005 13.86 6175 3.25 975 200000 0.003 1.37 2050 0.43 0.43 1.67 3700 3700 450 18500 18500 90000 750 0.0002 3.67 750 0.0002 3.67 0.007 18.50 1 3700 3700 9250 h d h d 210 210 61 Chƣơng 3: CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM Tùy thuộc vào yêu cầu toán mà lựa chọn phương pháp mơ phù hợp Phương pháp Physically-based có ưu điểm mơ lửa có kích thước nhỏ, góc độ quan sát nhỏ mơ lửa mỏng Phương pháp đảm bảo mô lửa thật, tốt thể tính chất vật lý lửa màu sắc, hình thể đa dạng lửa bùng cháy, chuyển động Nhưng nhược điểm khối lượng xử lý nhiều, tốn nhiều dung lượng nhớ khó khăn muốn thể bề mặt rộng lớn lửa Ngược lại, phương pháp Particle-based dựa phần tử hạt, không tốt dùng để thể lửa có kích thước nhỏ trơng khơng thật khó khăn việc tạo hiệu ứng bề mặt, với bề mặt rộng lớn phương pháp tỏ ưu điểm vượt trội Nó thể tốt lửa với đầy đủ hiệu ứng động lửa Bởi phương pháp dựa bước hội nhập thành phần cho phép thời gian lớn, địi hỏi vài giây tính tốn cho khung hình hiển thị 3.1 Bài tốn Như trình bày (mục 1.3), chương trình sách giáo khoa, giáo trình có nhiều hiệu ứng liên quan tới thí nghiệm vật lý hóa học Việc mơ lại thí nghiệm cơng việc lớn tốn nhiều thời gian, phạm vi nghiên cứu luận văn, chương trình thử nghiệm cài đặt thuật tốn phương pháp Particle-based mơ hiệu ứng lửa làm tiền đề cho việc xây dựng mơ thí nghiệm đốt kim loại để thấy giãn nở nhiệt chương trình sách giáo khoa Vật lý lớp Trong thí nghiệm mơ hiệu ứng đồ họa xử lý kỹ thuật Particle-based, bao gồm: Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 62 - Hiệu ứng lửa, - Hiệu ứng kim loại trình đốt cháy Thơng qua thí nghiệm mơ học sinh dễ dàng rút kết luận:Thể tích kim loại tăng nóng lên 3.2 Phân tích thiết kế lựa chọn công cụ Ngọn lửa đối tượng không định hình, tức chưa định nghĩa cách rõ ràng phương pháp Particle phù hợp để mơ cho đối tượng Thực mơ chuyển động lửa thí nghiệm đốt kim loại, tác giả quan tâm đến số mặt thể lửa chúng chuyển động, chuyển động tịnh tiến theo phương thẳng đứng hướng lên Chương trình mơ bao gồm hai công việc sau: Xây dựng mô hình mơ Điều khiển mơ hình ngơn ngữ lập trình 3.2.1 Xây dựng mơ hình mơ Bài toán đốt cháy kim loại để thấy giãn nở nhiệt Để mơ hình nghiệm cần phải thực hiện: Tạo mơ hình dụng cụ thí nghiệm - Bàn thí nghiệm - Giá đỡ kim loại - Thanh kim loại - Đèn - Ngọn lửa Tạo hiệu ứng thí nghiệm - Chuyển động lửa cháy - Chuyển động kim loại giãn nở tác động lửa theo thời gian nhiệt độ Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 63 3.2.2 Điều khiển mơ hình ngơn ngữ lập trình Chương trình thử nghiệm đốt cháy kim loại xây dựng sử dụng ngôn ngữ Visual C#, cài đặt phần mềm hỗ trợ lập trình Visual Studio 2010 (X16-42552VS2010UltimTrial1.iso) cài thư viện Microsoft (XNAGS40_setup) đồ họa ba chiều Chương trình thử nghiệm phải thể hiệu ứng đồ họa sở sử dụng kỹ thuật Particle-based để tạo hiệu ứng hình ảnh ba chiều Các hiệu ứng đồ họa lựa chọn sử dụng chương trình thử nghiệm sở kỹ thuật Particle-based hiệu ứng đề cập khuôn khổ nội dung luận văn Chương trình thử nghiệm có chức lựa chọn riêng biệt đồng thời nhiều hiệu ứng thể việc mô lửa ba chiều Không gian mô cần thiết kế hỗ trợ tầm nhìn tồn cảnh, cận cảnh để thấy rõ việc thể hiệu ứng đồ họa Khuyến khích đối tượng mơ chương trình thử nghiệm xây dựng giống hình minh họa luận văn, với mục đích minh họa tốt nội dung nghiên cứu 3.3 Một số kết chƣơng trình Sau số kết ảnh ba chiều thu với hiệu ứng đồ họa sở sử dụng kỹ thuật Particle mô chuyển động lửa q trình thí nghiệm đốt kim loại Chương trình dùng chuột để điều khiển xoay dừng xoay mô hình, cho phép quan sát chuyển động lửa từ phía; phím mũi tên lên xuống dùng để phóng to, thu nhỏ mơ hình; dấu cách dùng để trở trạng thái quan sát thẳng góc với mơ hình Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 64 Hình 3.1: Mơ hình tồn cảnh bên ngồi phịng thí nghiệm Hình 3.2: Mơ hình tồn cảnh bên phịng thí nghiệm Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 65 Hình 3.3: Trạng thái quan sát diện với mơ hình Hình 3.4: Trạng thái quan sát vng góc với mơ hình Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 66 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu hoàn thành luận văn phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu, luận văn đưa sở lý thuyết chung tốn mơ lửa, số kỹ thuật mơ lửa cài đặt chương trình thử nghiệm Luận văn thực tất nội dung đạt mục tiêu đề đề cương duyệt Các kết đạt bao gồm: Tầm quan trọng mô lửa: việc tìm hiểu, đào sâu nghiên cứu kỹ thuật thực ảo, mơ nói chung mơ lửa nói riêng mang tầm ý nghĩa quan trọng thiết thực phát triển mặt xã hội tương lai Khái quát thực ảo mô nói chung, mơ vi tính nói riêng: Luận văn trình bày khái niệm thực ảo mô ưu, nhược điểm nó, qua nêu bật lên tầm quan trọng, thành tựu đạt thực ảo mô sống ngày Mô hình mơ phương pháp Physically Particle: Luận văn đưa mơ hình, khái niệm, tính chất của phương pháp Physically Particle, chứng minh phương pháp thích hợp để mô lửa Mô lửa phương pháp Physically Particle: Luận văn dựa tính chất vật lý học lửa mơ hình chung phương pháp Physically Particle, để đưa lý thuyết mơ hình xây dựng Physically System Particle System cho mơ lửa Xây dựng chương trình cụ thể cho việc mô lửa: Dựa kiến thức môn học đồ họa xử lý ảnh, tìm hiểu rõ mơ hình Particle system tính chất vật lý học lửa tơi phương pháp xây dựng chương trình mơ lửa phương pháp Particle Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 67 Tuy nhiên, số vấn đề luận văn chưa đề cập đến, số hướng phát triển khác mở rộng như: xử lý điều kiện mơ thí nghiệm nhiều mơi trường khác nhau, tính tốn độ phức tạp mơ hình mơ phỏng… Tiếp tục nghiên cứu xây dựng chương trình mơ lửa, tìm giải pháp tối ưu dễ dàng áp dụng vào ứng dụng khoa học, sống thực tế, đặc biệt ứng dụng tạo thí nghiệm ảo hay xây dựng giảng điện tử nhà trường Kết nghiên cứu chưa phát huy lợi hệ thống thực ảo Để đề tài đưa vào thực tế tốt hơn, đảm bảo tính mỹ thuật chuyên nghiệp chương trình đồ họa vi tính Tiến tới tạo kết xuất chương trình lớn đáp ứng tương tác với hệ thống thực ảo, sản phẩm mang tính thương mại hơn, để áp dụng nhiều cần phải có nghiên cứu sâu mơ hình mơ lửa, kết hợp với kỹ thuật khác tạo lửa thật Mặc dù tác giả có nhiều nỗ lực nghiên cứu thực đề tài, thời gian trình độ có hạn, chắn luận văn không tránh khỏi nhiều thiếu sót Tác giả hy vọng việc xây dựng mơ hình mơ lửa đề tài tiếp tục nhận nhiều quan tâm nghiên cứu phát triển mạnh mẽ thời gian tới./ Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 68 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN (2013), “Một cách tiếp cận xây [1] dựng thí nghiệm ảo giáo dục” Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Chun san Khoa học Tự nhiên Kỹ thuật, (Tập 110 số 10) Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt Võ Chí Chính - Hoàng Dương Hùng - Lê Quốc - Lê Hoài Anh (2006), Kỹ thuật nhiệt, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Bùi Văn Ga - Trần Văn Nam - Lê Minh Tiến (2011), “Mô q trình cháy dual fuel biogas-dies”, Tạp Chí Giao Thơng Vận Tải, (4), tr 357-362 Trịnh Xuân Hoàng (2006), Mơ mơ hình hóa, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Ngọc Linh - Bùi Văn Ga - Trần Thanh Hải Tùng - Huỳnh Bá Vang - Lê Văn Lữ (2006), “Nghiên cứu thực nghiệm hệ số xạ nhiệt lửa khuếch tán”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 3(15), 4(16), tr 10-14 Nguyễn Văn Mạnh (2009), Tổng quan phương pháp mô ứng dụng mô dạy học kỹ thuật - nghề nghiệp, Thông tin khoa học đào tạo nghề - Tổng cục dạy nghề Nguyễn Huy Sơn (2006), Virtual Reality Technologie - Công nghệ Thực ảo, http://tusach.thuvienkhoahoc.com Vũ Đức Thông (2010), Nghiên cứu kỹ thuật mô lửa phương pháp Particle ứng dụng, Luận văn thạc sĩ, Trường ĐH Công Nghệ ĐHQG - Hà Nội II Tiếng Anh Beaudoin, P., Paquet, S (2001), Realistic and controllable fire simulation, Proceedings of Graphics Interface Charles Verron - George Drettakis (2012), Procedural audio modeling for particle-based environmental effects, REVES-INRIA, SophiaAntipolis, France 10 Frenkel & Smit (2002), Understanding molecular simulations, Academic Press 11 Nguyen, D., Fedkiw R., Jensen H (2002), Physically-based modeling and animation of fire, San Antonio, Texas Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 70 III Một số website 12 http://simulation.vn 13 http://phet.colorado.edu/vi/simulations/category/new 14 http://developer.nvidia.com/view.asp?IO=cedec_shadowmap 15 http://simulate4d.com/2011/10/blender-2-60-guide-to-smoke-firesimulation 16 http://www.alinenormoyle.com/projects/fire/index.html 17 http://www.lighthouse3d.com/vrml/tutorials.shtml Số hóa trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ ... dụng lửa xác sử dụng có hiệu vào sống việc mô ứng dụng lửa trước đưa ứng dụng vô quan trọng Việc kiểm duyệt thiết kế, dự án liên quan đưa vào thực nhằm giảm thiểu rủi ro lửa gây Ứng dụng mô lửa giáo. .. http://lrc.tnu.edu.vn/ sống việc mô ứng dụng lửa trước đưa ứng dụng vô quan trọng Việc kiểm duyệt thiết kế, dự án liên quan đưa vào thực nhằm giảm thiểu rủi ro lửa gây Ứng dụng mô lửa giáo dục, đặc biệt trường... quát thực ảo mô lửa Trong chương em giới thiệu chung thực ảo, ứng dụng thực ảo giới thiệu toán mô lửa thực ảo Chƣơng 2: Một số phƣơng pháp mô lửa Trong chương em trình bày kỹ thuật mơ lửa, gồm phương