Báo cáo đề tài thực tế ảo

Thực tế ảo Virtual Reality( VR ) là một hệ thống mô phỏng trong đó đồ họa máy tính được sử dụng để tạo ra một thế giới như thật. Hơn nữa, thế giới nhân tạo này không tĩnh tại, mà lại phản ứng, thay đổi theo ý muốn (tín hiệu vào) của người sử dụng (nhờ hành động, lời nói,..). Điều này xác định một đặc tính chính của VR, đó là tương tác thời gian thực (realtime interactivity). Thời gian thực ở đây có nghĩa là máy tính có khả năng nhận biết được tín hiệu vào của người sử dụng và thay đổi ngay lập tức thế giới ảo. Người sử dụng nhìn thấy sự vật thay đổi trên màn hình ngay theo ý muốn của họ và bị thu hút bởi sự mô phỏng này. Điều này chúng ta có thể nhận thấy ngay khi quan sát trẻ nhỏ chơi video game. Theo báo Bild (Đức), có hai trẻ nhỏ ở Anh bị thu hút và mải mê chơi Nintendo đến nỗi ngay cả khi nhà chúng đang bị cháy cũng không hề hay biết Tương tác và khả năng thu hút của VR góp phần lớn vào cảm giác đắm chìm (immersion), cảm giác trở thành một phần của hành động trên màn hình mà người sử dụng đang trải nghiệm. Nhưng VR còn đẩy cảm giác này thật hơn nữa nhờ tác động lên tất cả các kênh cảm giác của con người. Trong thực tế, người dùng không những nhìn thấy đối tượng đồ họa 3D nổi (như hình nổi ở trang cuối báo Hoa học trò đã đăng trước kia), điều khiển (xoay, di chuyển,..) được đối tượng trên màn hình (như trong game), mà còn sờ và cảm thấy chúng như có thật. Ngoài khả năng nhìn (thị giác), nghe (thính giác), sờ (xúc giác), các nhà nghiên cứu cũng đã nghiên cứu để tạo các cảm giác khác như ngửi (khứu giác), nếm (vị giác). Tuy nhiên hiện nay trong VR các cảm giác này cũng ít được sử dụng đến.

Mục lục Tran Danh mục hình vẽ Bảng thuật ngữ từ viết tắt Lời nói đầu Chương TỔNG QUAN VỀ THỰC TẾ ẢO 1.1 Thực tế ảo gì? 1.2 Lịch sử phát triển công nghệ thực tế ảo 1.3 Đặc tính thành phần hệ thống thực ảo 1.3.1 Đặc tính hệ thống thực tế ảo 1.3.2 Các thành phần hệ thống VR 10 1.4 Một số thiết bị thực tế ảo .11 1.4.1 Leap Motion 11 1.4.2 Giới thiệu số kính thực tế ảo 12 1.5 Xu phát triển VR .12 CHƯƠNG KÍNH THỰC TẾ ẢO HTC VIVE VÀ ENGINE UNITY 16 2.1 Giới thiệu HTC Vive 16 2.2 Cách lắp đặt kính HTC Vive 17 2.3 Engine Unity mô 3D 24 2.3.1 Giới thiệu Engine Unity 24 2.3.2 Tính Unity 24 2.3.3 Giới thiệu giao diện làm việc 25 CHƯƠNG XÂY DỰNG ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG LÁI MÁY BAY TRỰC THĂNG VÀ LÁI XE Ô TƠ SỬ DỤNG KÍNH THỰC TẾ ẢO HTC VIVE 27 3.1 Bài toán .27 3.2 Yêu cầu đặt hướng giải .27 3.2.1 Xây dựng máy bay trực thăng .27 3.2.1 Xây dựng ô tô quân 30 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 32 Kết luận 32 Khuyến nghị 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 Danh mục hìn Hình 1: Ba đặc tính hệ thống VR .9 Hình 2: Các thành phần hệ thống VR .10 Hình 3: Leap motion 11 YHình 1:Kính thực tế ảo HTC Vive thiết bị kèm 17 Hình 2: Vị trí lắp đặt 19 Hình 3: Chỉnh base station 19 Hình 4: Mode Button Base Station 20 Hình 5: Link box .21 Hình 6: Linkbox tới kính 21 Hình 7: Controller 22 Hình 8: Kết nối SteamVR sẵn sàng 23 Hình 9: IPD Left 23 Hình 10: IPD Right 24 Hình 11: Giao diện Editor Unity 25 YHình 1: Helicopter UpForce 28 Hình 2: Helicopter Turn Torque 29 Hình 3: Helicopter FPS .29 Hình 4: Military Car 30 Hình 5: Military Car FPS 31 Hình 6: Military Car Physical 31 Bảng thuật ngữ từ viết tắt STT Thuật ngữ Giải thích 3D (three dimensional) Không gian chiều API (Application Programing Interface) Giao diện lập trình ứng dụng Channel Kênh hiển thị hình ảnh FOV (Field of view) Góc mở trường nhìn ứng dụng đồ họa Frame Khung hình vẽ vịng lặp render ứng dụng mô GUI (Graphic User Interface) Giao diện người dùng đồ họa HDM Head-mount display Holographic Hình ba chiều IPD Distance between lense 10 Node Thành phần scenegraph 11 OSG OpenSceneGraph - thư viện lập trình đồ họa mã nguồn mở 12 Perspective Phép chiếu phối cảnh đồ họa 3D 13 Projection Phép chiếu đồ họa 3D 14 Render Kỹ thuật hiển thị lập trình đồ họa 15 Scene Khái niệm Unity, dùng để dựng cảnh chứa toàn đối tượng ứng dụng Thực ảo 16 VR (Virtual reality) Chương TỔNG QUAN VỀ THỰC TẾ ẢO 1.1 Thực tế ảo gì? Thực tế ảo - Virtual Reality( VR ) hệ thống mơ đồ họa máy tính sử dụng để tạo giới "như thật" Hơn nữa, giới "nhân tạo" không tĩnh tại, mà lại phản ứng, thay đổi theo ý muốn (tín hiệu vào) người sử dụng (nhờ hành động, lời nói, ) Điều xác định đặc tính VR, tương tác thời gian thực (real-time interactivity) Thời gian thực có nghĩa máy tính có khả nhận biết tín hiệu vào người sử dụng thay đổi lập tức giới ảo Người sử dụng nhìn thấy vật thay đổi hình theo ý muốn họ bị thu hút mơ Điều nhận thấy quan sát trẻ nhỏ chơi video game Theo báo Bild (Đức), có hai trẻ nhỏ Anh bị thu hút mải mê chơi Nintendo nhà chúng bị cháy không hay biết! Tương tác khả thu hút VR góp phần lớn vào cảm giác đắm chìm (immersion), cảm giác trở thành phần hành động hình mà người sử dụng trải nghiệm Nhưng VR đẩy cảm giác "thật" nhờ tác động lên tất kênh cảm giác người Trong thực tế, người dùng nhìn thấy đối tượng đồ họa 3D (như hình trang cuối báo Hoa học trò đăng trước kia), điều khiển (xoay, di chuyển, ) đối tượng hình (như game), mà cịn sờ cảm thấy chúng có thật Ngồi khả nhìn (thị giác), nghe (thính giác), sờ (xúc giác), nhà nghiên cứu nghiên cứu để tạo cảm giác khác ngửi (khứu giác), nếm (vị giác) Tuy nhiên VR cảm giác sử dụng đến Từ phân tích trên, thấy định nghĩa sau C Burdea P Coiffet VR tương đối xác: VR- Thực Tế Ảo hệ thống giao diện cấp cao Người sử dụng Máy tính Hệ thống mơ vật tượng theo thời gian thực tương tác với người sử dụng qua tổng hợp kênh cảm giác Đó ngũ giác gồm: thị giác, thính giác, xúc giác, khứu giác, vị giác 1.2 Lịch sử phát triển công nghệ thực tế ảo Khái niệm thực tế ảo có nhiều thập niên thực nhận thức vào đầu năm 90 Vào năm 50 Morton Heilig (Mỹ) phát minh thiết bị mơ SENSORAMA Đó thiết bị điều khiển người sử dụng gồm có : hình thực thể kính, quạt, máy tạo mùi, loa âm ghế di chuyển Ơng phát minh hình truyền hình gắn vào đầu để xem phim 3D Tuy sản phẩm phục vụ cho điện ảnh khái niệm Heilig trở thành tiền đề cho VR sau Những kỹ sư Công ty Philco người phát triển HMD vào 1961, gọi Headsight Cái mũ sắt bao gồm ảnh hệ thống theo dõi video kỹ sư liên kết tới hệ thống camêra mạch đóng Họ dự định sử dụng HMD tình nguy hiểm - người quan sát mơi trường thực từ xa, điều chỉnh góc quay camera cách quay đầu Bell Laboratories sử dụng HMD cho phi công lai máy bay trực thăng Họ liên kết HMD với camera hồng ngoại gắn bên máy bay giúp phi cơng nhìn rõ môi trường thiếu ánh sáng Vào 1965, nhà khoa học máy tính có tên Ivan Sutherland hình dung điều mà ông ta gọi "Ultimate Display" Sử dụng hiển thị này, người thấy giới ảo giới vật lý thật Điều định hướng tồn tầm nhìn VR Khái niệm Suntherland bao gồm :  Một giới ảo mà ta quan sát thơng qua HMD  Một máy tính để trì mơ hình thời gian thực  Các khả cho người sử dụng để thao tác đối tượng thực tế cách trực quan 1.3 Đặc tính thành phần hệ thống thực ảo 1.3.1 Đặc tính hệ thống thực tế ảo Như trình bày, đặc tính VR Tương tác Đắm chìm, hai "I" (Interactive, Immersion) mà nhiều người biết Tuy nhiên VR cần có đặc tính thứ mà người để ý tới VR không hệ thống tương tác Người- Máy tính, mà ứng dụng cịn liên quan tới việc giải vấn đề thật kỹ thuật, y học, quân sự, Các ứng dụng nhà phát triển VR thiết kế, điều phụ thuộc nhiều vào khả Tưởng tượng người, đặc tính "I" (Imagination) thứ VR Do coi VR tổng hợp yếu tố: Tương tácĐắm chìm- Tưởng tượng (Interactive- Immersion- Imagination) Hình 1: Ba đặc tính hệ thống VR Tính tương tác Máy tính có khả nhận biết tín hiệu vào người dùng thay đổi lập tức giới ảo Người dùng nhìn thấy vật thay đổi hình theo ý muốn họ bị thu hút mơ Tính đắm chìm Người dùng cảm thấy phần giới ảo, hịa lẫn vào giới VR đẩy cảm giác "thật" nhờ tác động lên kênh cảm giác khác Người dùng khơng nhìn thấy đối tượng đồ họa 3D, điều khiển (xoay, di chuyển…) đối tượng mà sờ cảm thấy chúng có thật Tính tưởng tượng Có hai khía cạnh tính tưởng tượng giới ảo: du hành bên giới động lực học môi trường Sự du hành khả người dùng để di chuyển khắp nơi cách độc lập, cứ bên môi trường thật Nhà phát triển phần mềm thiết lập áp đặt việc truy cập vào khu vực ảo định, cho phép có nhiều mức độ tự khác (Người dùng bay, xuyên tường, lại khắp nơi hoặc bơi lặn…) Một khía cạnh khác du hành định vị điểm nhìn người dùng Sự kiểm sốt điểm nhìn việc người dùng tự theo dõi họ từ khoảng cách, việc quan sát cảnh tượng thông qua đôi mắt người khác, hoặc di chuyển khắp thiết kế cao ốc thể ngồi ghế đẩy… Động lực học môi trường quy tắc cách thức mà người, vật thứ tương tác với trật tự để trao đổi lượng hoặc thông tin 1.3.2 Các thành phần hệ thống VR Thành phần phần cứng VR gồm VR engine hay hệ thống máy Hình 2: Các thành phần hệ thống VR tính, thiết bị đầu vào thiết bị đầu Thiết bị đầu vào Thiết bị đầu vào sử dụng để tương tác với môi trường ảo đối tượng môi trường Chúng gửi tín hiệu đến hệ thống cử động người sử dụng, để trả phản ứng tương ứng hành động thông qua thiết bị đầu (output devices) trong thời gian thực để kích thích giác quan để tạo nên cảm giác hữu tương tác giới ảo VR Engine VR Engine hay hệ thống máy tính lựa chọn theo yêu cầu ứng dụng Phát sinh hình ảnh hiển thị hình ảnh yếu tố quan trọng tốn nhiều thời gian hệ thống VR Việc lựa chọn VR Engine phục thuộc vào lĩnh vực ứng dụng, người dùng, thiết bị đầu cuối, mức độ đắm chìm u cầu đầu hệ thống Bởi chịu trách nhiệm tính tốn, tạo mơ hình đồ họa, dựng hình đối tượng, ánh xạ, mơ hiển thị thời gian thực Các máy tính xử lý tương tác với người dùng hoạt động với giao diện người dùng thiết bị nhập/xuất Thiết bị đầu Các thiết bị đầu gửi phản hồi từ VR engine chuyển đến người dung thơng qua thiết bị tương ứng để kích thích giác quan Có thể phân loại thiết bị đầu dựa giác quan là: đồ họa (thị giác), âm (thính giác), cảm giác có đụng chạm, tiếp xúc da qua tay, chân (xúc giác), mùi hương vị Phần mềm "linh hồn" hệ thống thực tế ảo bất cứ hệ thống máy tính đại Về ngun tắc dùng bất cứ ngơn ngữ lập trình hay phần mềm đồ họa để mơ hình hóa mơ đối tượng hệ thực ảo Ví dụ ngơn ngữ OpenGL, C++, Java3D, VRML, … hay phần mềm thương mại Unity3D, WorldToolKit, Peopleshop, … Phần mềm hệ thống thực tế ảo có nhiệm vụ chính: tạo hình, mô lưu trữ lại sở liệu (database) Các đối tượng hệ thực tế ảo mơ hình hóa dạng 3D sau mô hoạt động ứng xử tương tự đời sống thực 1.4 Một số thiết bị thực tế ảo 1.4.1 Leap Motion Leap Motion phát triển tập đoàn Leap motion Michael Buckwald David Holz thành lập Leap Motion mắt thị trường lần vào tháng năm 2013 thu hút cộng đồng lập trình viên phát triển ứng dụng cho thiết bị Leap Motion sử dụng Hình 3Hình camera đơn sắc đèn LED hồng ngoại, 1.3: 3:hồng Leap Leapngoại motion motion với camera thiết bị quan sát vùng hình cầu với bán kính khoảng 1m (3.28084 feet) Các đèn LED tạo mẫu hình ảnh ánh sáng hồng ngoại, camera tạo khoảng 300 khung hình giây cho liệu phản chiếu, sau liệu gửi qua cổng USB đến máy chủ Tại máy chủ, liệu phần mềm Leap Motion phân tích cách sử dụng phương pháp toán học phức tạp Tuy nhiên, phương pháp chưa Leap Motion cơng bố Một phương pháp tổng hợp liệu 3D vị trí cách so sánh khung hình 2D tạo camera khác 10 Với khu vực quan sát nhỏ độ phân giải cao Leap motion thích hợp cho việc theo dõi tồn thể người khơng gian có kích thước cỡ phịng khách Hiện tại, tính Leap motion gồm có: Điều hướng việc nhận dạng cử chạm vào hình, vào điểm hình; tương tác với liệu 3D ảo cử tay cầm, nắm; hỗ trợ thao tác vẽ hình Thiết bị Leap Motion nhỏ gọn, giá thành tương đối rẻ so với Kinect, 79.99 USD Ưu điểm bật Leap Motion cho phép nhận dạng chuyển động ngón tay nhanh với độ xác cao Các ứng dụng sử dụng Leap Motion phát triển nhiều môi trường khác Mac OS, Linux, Windows 1.4.2 Giới thiệu số kính thực tế ảo - Google Cardboard - Lenovo ANT VR - Moonflor 3D - Samsung Gear VR - Hololens - Oculus Rift - HTC Vive 1.5 Xu phát triển VR Thời điểm tại, VR ứng dụng hầu hết lĩnh vực ngành nghề như: Khoa học, kỹ thuật, kiến trúc, quân sự, giải trí, du lịch, địa ốc… đáp ứng nhu cầu: Nghiên cứu - Giáo dục - Thương mại - dịch vụ Y học, du lịch lĩnh vực ứng dụng truyền thống VR Bên cạnh VR ứng dụng giáo dục, nghệ thuật, giải trí, du lịch ảo (Virtual Tour), bất động sản… Trong lĩnh vực quân sự, VR ứng dụng nhiều nước phát triển Bên cạnh ứng dụng truyền thống trên, có số ứng dụng lên thời gian gần VR như: giả lập môi trường game, tương tác ảo Khi đeo loại kính thực ảo, game thủ thấy hịa vào giới 11 khơng gian 3D với góc nhìn rộng lên tới 110 độ, thật nhiều so với ngồi trước hình máy tính với góc nhìn 45 độ Bạn cảm thấy choáng ngợp đặc biệt chơi game nhập vai hay FPS (First Person Shooter) *Thế giới Tại lĩnh vực giáo dục, lợi ích lớn thực tế ảo khả tương tác độc đáo, cho phép người khắp giới giao tiếp với cách thoải mái mà khơng cịn bị hạn chế vấn đề kinh tế hay địa lý Trong số này, giáo dục ngành hưởng lợi nhiều nhất, giáo viên người học có nhìn thực tiễn trực quan hết Việc ứng dụng công nghệ thực tế ảo vào cá học mang đến nhìn trực quan tồn diện cho học sinh Khơng hữu ích giáo dục, thực tế ảo cịn công nghệ đầy hứa hẹn ngành y tế, giúp ích cho cơng tác chữa bệnh, nghiên cứu lẫn trình hồi phục bệnh nhân Hiện nay, VR nhà nghiên cứu Đại học Louisville Mỹ thử nghiệm việc chữa trị chứng rối loạn ám ảnh tinh thần, Đại học Stanford, Mỹ sử dụng kính VR mơi trường thực hành phẫu thuật Bên cạnh Giáo dục Y tế, lĩnh vực đầy húa hẹn thực tế ảo tương lai phim ảnh Trong đó, nhiều chuyên gia ngành nhận định, kính VR thay kính 3D, cơng nghệ chiếu phim thực tế ảo “sốn ngơi” chuẩn định dạng 3D hay IMAX Không phim ảnh, nội dung thông thường video đăng tải YouTube, trận cầu bóng đá phát tivi… ứng dụng công nghệ thực tế ảo mang đến trải nghiệm thú vị cho người xem Đặc biệt, theo dự đoán chuyên gia, phát triển công nghệ thực tế ảo biến đổi công nghiệp du lịch, mang đến lợi tích cho du khách lẫn nhà cung cấp dịch vụ Hơn nữa, với VR, người khơng có thời gian hoặc khơng đủ điều kiện, du lịch gia với trải nghiệm dặc biệt chưa có Trong đó, phát triển kính thực tế ảo giúp người dung trải nghiệm địa điểm trước đưa định có đến hay khơng Trong q trình huấn luyện quân sự, binh lính buộc phải thực tập luyện cần có kỹ có mức độ nguy hiểm cao nhảy dù, rà phá bom mìn, tập trận Tuy nhiên, ứng dụng thực tế ảo quân đội, công nghệ giúp binh sĩ tập luyện môi trường giả chiến thực tế giống thật có độ an tồn cao Trên thực tế, mơ chiến tranh cho mục đích huẩn 12 Hình 2: Vị trí lắp đặt Lắp đặt - Treo tường hoặc sử dụng giá treo kèm cho base station cao đầu (chiều cao lý tưởng m) - Chỉnh cho base station cúi xuống góc 30 - 45° so với mặt phẳng nằm ngang (base station quét góc 120° với phương thẳng đứng), hai base station hướng vào bao qt hết khu vực người dùng Hình 3: Chỉnh base station 17 - Cấp nguồn điện cho base station: cấp điện cho base station cáp sạc kèm, sau kiểm tra cách quan sát đèn trạng thái phía trước chuyển xanh đèn led hiển thị kênh ‘b’ hoặc ‘c’ cho Base station Hình 4: Mode Button Base Station - Trường hợp base station khơng nhìn thấy vật cản hoặc không gian lắp đặt không cho phép (treo thấp, khoảng cách m…), lúc đèn trạng thái chuyển màu tím thơng báo chúng đồng với Sử dụng cáp đồng nối trực tiếp hai Base station với nhau, sau nhấn nút phía sau base station cho Base station kênh ‘A’ lại kênh ‘B’ II Cài đặt Link box Link box gồm hai đầu kết nối: - Với phần có cổng phía màu đen phía đối diện dành cho kết nối tới máy tính 18 Hình 5: Link box - Với phần có cổng màu cam dành cho kết nối tới kính Hình 6: Linkbox tới kính Lưu ý: Làm theo thứ tự bước hướng dẫn để tránh phát sinh lỗi kết nối Kết nối kính với Link box: cắm dây nguồn, HDMI USB vào cổng tương ứng Link box Cấp nguồn cho Link box: cấp nguồn cho Link box cáp sạc kèm, cắm vào cổng nguồn Link box phía đối diện Kết nối Link box với máy tính: - Kết nối Link box với máy tính qua dây USB, sau đợi khoảng 10 giây 19 để việc cấu hình cho kính máy tính hồn tất - Kết nối dây tín hiệu video (cáp HDMI máy tính hỗ trợ cổng HDMI, cáp Display port - Mini Display port máy tính hỗ trợ cổng Display port) từ Link box tới máy tính (Lưu ý: việc sử dụng loại adapter, dây chuyển đổi hai chuẩn HDMI Display port nhằm kết nối cổng Display port card đồ họa với cổng HDMI Link box ngược lại dẫn tới lỗi kết nối) Khởi động tay điều khiển: - Nhấn phím System hai tay cầm điều khiển để khởi động Hình 7: Controller Cài đặt máy tính - Cài đặt Steam VR: Sau cài đặt, khởi động Steam VR, lúc chắn biểu tượng kính, hai tay điều khiển, hai base station thơng báo kết nối 20 Hình 8: Kết nối SteamVR sẵn sàng - Cài đặt Room Setup theo hướng dẫn: Bổ sung: Hiệu chỉnh khoảng cách hai thấu kính - Hiệu chỉnh khoảng cách hai thấu kính nhằm đưa trục thấu kính qua mắt cách xác, giúp nâng cao trải nghiệm người sử dụng, tránh tác dụng phụ VR sử dụng lâu (gây mỏi mắt, thăng bằng, …) - Cần đo IPD (Distance between lenses), tức khoảng cách hai mắt người sử dụng: Bước 1: Đứng trước gương, nhắm bên mắt, đặt vạch thước thẳng với mắt Hình 9: IPD Left Bước 2: Nhắm mắt, mở mắt lại đọc giá trị IPD 21 Hình 10: IPD Right Ngồi sử dụng phần mềm đo - Hiệu chỉnh đeo kính cách vặn núm hiệu chỉnh phía bên kính, hình hiển thị khoảng cách, điều chỉnh cho với giá trị vừa đo 2.3 Engine Unity mô 3D 2.3.1 Giới thiệu Engine Unity Khác với ứng dụng phát triển Flash buồn chán với chuyển động cứng nhắc, Unity 3D mang lại sức mạnh kỳ diệu cho nhân vật mà muốn thể sống động không gian chiều đầy huyền ảo Công nghệ cao tạo bước đột phá khác biệt công nghệ làm game 3D nay, mang đến cho người chơi cảm giác khác lạ hào hứng chuyển động Unity 3D dùng để làm video game 3D, hoặc nội dung có tính tương tác thể kiến trúc, hệ thống mô thời gian thực Giống Director, Blender game engine, Virtools hay Torque Game Builder, Unity dùng mơi trường đồ họa tích hợp q trình phát triển game Với khả phát triển ứng dụng đa tảng, Unity sử dụng rộng rãi Trình biên tập chạy Windows Mac OS, xuất game cho Windows, Mac, Wii, iOS, Android Game chơi trình duyệt web thơng qua plugin Unity Web Player Unity bổ sung khả xuất game widget cho Mac, Xbox 360, PlayStation 2.3.2 Tính Unity  Mơi trường phát triển tích hợp với tính kế thừa, khả chỉnh sửa 22 đồ họa, chức kiểm tra chi tiết, đặc biệt tính xem trước game lúc xây dựng (live game preview) - Triển khai nhiều tảng: Chương trình độc lập Windows Mac OS, web, Mac OS Dashboard widget, Nintendo Wii, iPhone, iPad application  Tài nguyên (model, âm thanh, hình ảnh ) tải vào Unity tự động cập nhật tài nguyên có thay đổi Unity hỗ trợ kiểu định dạng từ 3DS Max, Maya, Blender, Cinema 4D Cheetah3D  Graphics engine sử dụng Direct3D (Windows), OpenGL (Mac, Windows), OpenGL ES (iPhone OS), API khác Wii  Hỗ trợ bump mapping, reflection mapping, parallax mapping, Screen Space Ambient Occlusion v v 2.3.3 Giới thiệu giao diện làm việc Giao diện Unity, giống nhiều môi trường làm việc khác, layout tùy chỉnh Layout Unity bao gồm nhiều tab khác bật tắt Chúng ta xem xét cách bố trí giao diện Unity điển hình: Như hình thấy có2 11: khung khác nhau: Hình Hình 2.11: Giao Giao diện diện Editor Editor của Unity Unity  Scene [1] - nơi xây dựng trò chơi  Hierarchy [2] - danh sách GameObject cảnh game 23  Inspector [3] - hình cài đặt cho tài nguyên/đối tượng chọn  Game [4] - cửa sổ xem trước game, hoạt động chế độ chơi (khi nhấn Play)  Project [5] - danh sách tài nguyên project, đóng vai trò thư viện 24 CHƯƠNG XÂY DỰNG ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG LÁI MÁY BAY TRỰC THĂNG VÀ LÁI XE Ơ TƠ SỬ DỤNG KÍNH THỰC TẾ ẢO HTC VIVE 3.1 Bài toán Sẽ tuyệt tự thử cảm giác người cầm lái máy bay để chinh phục bầu trời khám phá điều mẻ không nơi mà ta thấy rõ tồn cảnh vùng đất phía ,những sơng,hay núi hùng vĩ, thành phố đại hoạt động diễn thường ngày lăng kính thu nhỏ Nhưng để thực điều trước hết phải trải qua công đào tạo ,huấn luyện khắc nghiệt , phải công nhận , cấp phi cơng ta phép cầm lái Chi phí đào tạo học viên phi công trường Bay Việt khoảng 1,8 tỷ đồng khoảng thời gian 18-20 tháng tất nhiên để làm điều khơng phải có đủ điều kiện ,khả kinh tế thể thực Nhưng đây, nhờ vào công nghệ thực tế ảo, tự lái máy bay trực thăng cho cảm giác thật Vì vậy, nhóm đề tài sử dụng phần mềm Unity kết hợp với kính thực tế ảo HTC Vive để xây dựng ứng dụng mô lái máy bay trực thăng lái ô tơ cho người sử dụng trải nghiệm công nghệ 3.2 Yêu cầu đặt hướng giải 3.2.1 Xây dựng máy bay trực thăng * Vấn đề đặt - Hoạt ảnh animation, quay rơ to, tích hợp điều khiển joystick - Máy bay phải đáp ứng yêu cầu bay, quay trái, phải, lùi sau - Có thể nhìn góc nhìn thứ hoặc góc nhìn thứ - Xử lý vấn đề tốc độ, trọng lực, vận tốc, lên xuống máy bay theo điều kiện, hoàn cảnh thời tiết * Hướng giải 25 - Chọn mẫu 3D máy bay trực thăng, thiết lập RigidBody Collider - Sử dụng Input Manager để tùy biến phím điều khiển joystick Hình 1: Helicopter UpForce - Ở cánh trực thăng quay roto đuôi máy bay trực thăng quay tốc độ tùy theo lực người điều khiển, xử lý theo độ quay lực, ta dùng hàm Quaternion.Euler(x,y,z) - Để cho máy bay theo phương thẳng đứng ta sử dụng function có sẵn MonoBehaviour (GetComponent().AddRelativeForce(Force)) - Để máy bay quay trái phải ta sử dụng function này: GetComponent().AddRelativeTorque(x,y,z) 26 Hình 2: Helicopter Turn Torque - Để chuyển góc nhìn ta phải sử dụng camera tượng trưng cho góc nhìn thứ thứ ba Sau có script để chuyển đổi camera Hình 3: Helicopter FPS - Component RigidBody ta cài khối lượng máy bay để use Gravity true để tạo máy bay thực tế 27 - Sử dụng quay Joystick để thay đổi liên tục giá trị lực lên xuống cho máy bay: 3.2.1 Xây dựng ô tô quân * Vấn đề đặt - Tương tự vấn đề với máy bay trực thăng - Xử lý thêm độ treo lò xo, độ nghiêng, độ đàn hồi, áp suất, mômen xoắn bánh xe… - Thêm số chức tăng giảm tốc từ cần gạt Joystick, đèn pha, gương chiếu hậu … số hiệu ứng nâng cao ảnh hưởng thiên nhiên, độ nghiêng dốc, đồ thị thay đổi liên tục vận tốc ô tô… * Hướng giải - Sử dụng từ WheelCollider để biểu thị tốc độ, mômen xoắn, hãm phanh… đại lượng vật lý khác xe, dễ dàng tùy chỉnh - Ta sử dụng SpotLight để làm đèn cho ô tô, tùy chỉnh độ rọi khoảng cách chiếu sang với thuộc tính Range Spot Hình 3.4: Military Car - Để làm gương chiếu hậu ta tạo Cube, camera render texture 28 Hình 5: Military Car FPS - Ta tạo tần số tự nhiên lò xo, tỷ lệ giảm xóc lị xo treo để có trải nghiệm thật lái xe Hình 6: Military Car Physical 29 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Được hướng dẫn tận tình chu đáo thầy giáo hướng dẫn với thầy giáo môn chuyên ngành khoa CNTT, Viện Công nghệ Mơ phỏng, nhóm đề tài hồn thành mục tiêu đề ban đầu đề tài: + Nghiên cứu tổng quan kỹ thuật đồ họa chiều + Nghiên cứu tổng quan mô thực tế ảo + Nghiên cứu số thiết bị cơng nghệ thực ảo: kính thực ảo (HTC Vive, samsung gear), motion capture (leap motion) … + Phân tích, thiết kế, xây dựng phần mềm kết hợp với kính thực tế ảo HTC Vive Tuy nhiên, thời gian khơng dài, kiến thức kinh nghiệm cịn non nên kết đề tài nhiều thiếu sót, mong có đóng góp từ thầy chun gia Nhóm đề tài xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo hướng dẫn Trần Quang Dũng thầy Viện Công nghệ Mô phỏng, Khoa Công nghệ thông tin hướng dẫn giúp đỡ nhóm hồn thành đề tài Khuyến nghị - Dựa sở kết đề tài nghiên cứu phát triển thành sản phẩm hoàn chỉnh, đưa vào ứng dụng huấn luyện giảng dạy - Có thể nghiên cứu thêm phần bắt chuyển động tay sử dụng thiết bị gang tay liệu (data glove) để phát triển sản phẩm VR mang tính tương tác cao 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Developing Virtual Reality Applications: Foundations of Effective Design, by Alan B Craig, William R Sherman and Jeffrey D Will, Morgan Kaufmann Publishers 2009, Chapter [2] D Wormell and E Foxlin, Advancements in 3D Interactive Devices for Virtual Environments [3] Grigore C.Burdea and Philippe Coiffet, Virtual Realty Technology, 2003 [4] https://unity3d.com/unity [5] https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_reality#Etymology_and_terminology [6] Jaime Sánchez (University of Chile, Dept Computer Science, Santiago, Chile), Mauricio Lumbreras (University of La Plata, LIFIA, Argentina), João Pedro Silva (New University of Lisboa, GASA, Portugal), VIRTUAL REALITY AND LEARNING: TRENDS AND ISSUES [7] Ronald Azuma (HRL Laboratories, LLC), Yohan Baillot (Naval Research Laboratory), Reinhold Behringer (Rockwell Science Center), Steven Feiner (Columbia University), Simon Julier (Naval Research Laboratory), Blair MacIntyre (Georgia Tech GVU), Recent Advances in Augmented Reality,Computers & Graphics 2001 [8] Tomasz Mazuryk and Michael Gervautz, Institute of Computer Graphics, Vienna Univerisy of Technology Austria, Virtual Reality History, Applications,Technology and Future 31 ... nhóm đề tài hoàn thành mục tiêu đề ban đầu đề tài: + Nghiên cứu tổng quan kỹ thuật đồ họa chiều + Nghiên cứu tổng quan mô thực tế ảo + Nghiên cứu số thiết bị cơng nghệ thực ảo: kính thực ảo. .. Unity, dùng để dựng cảnh chứa toàn đối tượng ứng dụng Thực ảo 16 VR (Virtual reality) Chương TỔNG QUAN VỀ THỰC TẾ ẢO 1.1 Thực tế ảo gì? Thực tế ảo - Virtual Reality( VR ) hệ thống mơ đồ họa máy tính... kiện ,khả kinh tế thể thực Nhưng đây, nhờ vào công nghệ thực tế ảo, tự lái máy bay trực thăng cho cảm giác thật Vì vậy, nhóm đề tài sử dụng phần mềm Unity kết hợp với kính thực tế ảo HTC Vive để