I. MÔ HÌNH 3D
1. LÝ THUYẾT 3D
a) Không gian ba chiêu
Không gian ba chiều là một mô hình hình học có ba thông số (không tính đến thời gian), trong đó bao gồm tất cả các vật chất đƣợc chúng ta biết đến. Ba chiều đƣợc nhắc đến ở đây thƣờng là chiều dài, chiều rộng, chiều sâu (hay chiều cao). Ba hƣớng bất kì nào cũng có thể đƣợc chọn, miễn là chúng không nằm trong cùng một mặt phẳng.
b) Trục tọa độ (coordinates)
Trong toán học và hình học giải tích (còn gọi là hình học Descartes), ngƣời ta mô tả tất cả các điểm trong không gian ba chiều bằng ba trục tọa độ, thƣờng mang tên là x, y, z. Trong ba trục tọa độ này, mỗi trục đều vuông góc với hai trục kia tại gốc, điểm mà chúng cắt nhau. Nhờ đó vị trí của bất kỳ điểm nào trong không gian ba chiều đều đƣợc biểu thị bằng một nhóm ba số thực có thứ tự. Mỗi số đại diện cho khoảng cách từ điểm đó đến gốc tọa độ, đo dọc theo một trục xác định; con số này tƣơng đƣơng với khoảng cách từ điểm đó đến mặt phẳng xác định bởi hai trục còn lại.
SVTH:
Nguyễn Đức Trung 1101707
Trần Minh Trung 1101708 46
c) Không gian cục bộ và không gian toàn cục (Local Space và World
Space)
Trong bất kỳ phần mềm 3D nào, thế giới mà chúng ta làm việc trong đó là gần nhƣ vô hạn, vì thế để kiểm soát vị trí của các đối tƣợng trong đó là rất khó khăn. Trong mọi thế giới 3D đều có một điểm gốc, thƣờng đƣợc gọi là Zero (không), vì nó đƣợc đại diện bởi vị trí (0, 0, 0). Tất cả các vị trí của đối tƣợng trong không gian 3D (toàn cục) đều có mối quan hệ với điểm gốc Zero. Tuy nhiên, để đơn giản hơn, chúng ta cũng sử dụng không gian cục bộ (Local Space – đƣợc biết nhƣ là không gian riêng của đối tƣợng) để xác định vị trí của đối tƣợng có liên hệ với một đối tƣợng khác. Không gian cục bộ giả định rằng mỗi đối tƣợng đều có điềm gốc Zero riêng biệt. Điểm này thƣờng là điểm trung tâm của đối tƣợng, và bằng cách tạo ra mối quan hệ giữa các đối tƣợng, chúng ta có thể so sánh vị trí của chúng trong mối quan hệ với một đối tƣợng khác. Mối quan hệ này, đƣợc hiểu là quan hệ cha – con, có nghĩa là chúng ta có thể tính toán khoảng cách từ một đối tƣợng khác bằng cách sử dụng không gian cục bộ, với vị trí của đối tƣợng cha trở thành điểm gốc cho tất cả các đối tƣợng con.
d) Vec-tơ (Vectors)
Chúng ta cũng sẽ có khái niệm vector 3D trong hệ trục toạ độ. Cũng giống nhƣ vector trong 2D, vector 3D đơn giản là một đƣờng thẳng trong không gian 3D, có hƣớng và độ dài. Vector có thể di chuyển trong không gian 3D.
e) Luới đa giác (Mesh Polygon), cạnh (Edges), đỉnh (Vertices) và mặt
phẳng (Faces)
Trong đồ họa 3D máy tính, dựng mô hình 3D là quá trình xây dựng dữ liệu hình học của bất kỳ bề mặt 3 chiều của đối tƣợng (hoặc vô tri vô giác hoặc sống) thông qua thông qua phần mềm chuyên ngành. Sản phẩm là một mô hình 3D
Có 3 cách phổ biến biểu diễn một mô hình 3D:
o Polygonal modeling: mô hình đƣợc tạo thành từ 1 lƣới các đa giác. Phần lớn các mô hình 3D hiện nay đƣợc xây dựng theo hƣớng này. Tuy nhiên, đa giác là phẳng và chỉ có thể có bề mặt cong bằng nhiều đa giác.
SVTH:
Nguyễn Đức Trung 1101707
Trần Minh Trung 1101708 47
o Curve modeling: mô hình đƣơc tạo các bề mặt đƣợc xác định bằng các đƣờng cong. Các đƣờng cong đó bị ảnh hƣởng bởi các điểm kiểm soát.. Càng tăng giá trị của một điểm kiểm soát sẽ kéo đƣờng cong mà nó ảnh hƣởng về phía điểm đó hơn.
o Digital sculpting (điêu khác kỹ thuật số): là một phƣơng pháp khá mới, nhƣng đã trở nên phổ biến trong nhƣng năm gần đây
Ở đây trinh bày theo cách biểu diễn Polygonal modeling
Một lƣới đa giác là một tập hợp tập các đỉnh, cạnh và mặt phẳng để xác định hình dạng của một đối tƣợng đa diện trong đồ họa 3D. Những mặt phẳng thƣờng là hình tam giác, tứ giác hay các đa giác khác.
Trong dựng hình 3D, tất cả các đối tƣợng cuối cùng đều đƣợc nối với nhau bởi những hình ảnh 2D đƣợc biết với các tên “đa giác” (Polygons) đƣợc tạo nên từ nhiều cạnh kết nối với nhau. Vị trí mà các cạnh gặp nhau gọi là điểm hay đỉnh.
Trong các dự án Game, một điều rất quan trọng đó là các nhà phát triển phải hiểu đƣợc tầm quan trọng của số lƣợng đa giác. Số lƣợng đa giác là tổng số lƣợng các đa giác tạo nên Model, càng nhiều đa giác thì càng có nhiều công việc mà máy tính phải làm để kế xuất hình ảnh của đối tƣợng lên màn hình.
f) Vật liệu (Materials), kết cấu (Textures) và đổ bóng (Shaders)
Vật liệu là một khái niệm rất quen thuộc trong tất cả các ứng dụng 3D, chúng cung cấp phƣơng tiện để thiết lập sự xuất hiện (Visual Appearence) của một mô hình 3D. Từ những màu sắc cơ bản đến các bề mặt phản chiếu hình ảnh, vật liệu xử lí tất cả mọi thứ.
Vật liệu có thể có một màu sắc cơ bản hay bao gồm một hoặc nhiều hình ảnh đƣợc gọi là Textures (kết cấu). Shaders là những mã kịch bản phụ trách phong cách kết xuất hình ảnh.