- CÁC PHẦN MỀM TẠO RA DỮ LIỆU MULTIMEDIA Cỏc phần mềm tạo ảnh.
PHƯƠNG PHÁP TẠO ÁNH SÁNG TRONG THÍ NGHIỆM ẢO Lờ Việt Hà
Lờ Việt Hà
Viện Cụng nghệ Thụng tin - Đại học Quốc gia Hà Nội
Túm tắt: bài bỏo tổng hợp phương phỏp tạo nguồn sỏng trong cỏc thớ nghiệm ảo 3 chiều; từ cỏc
đối tượng nguồn sỏng cú trong phần mềm 3Ds Max tới cỏch hiệu chỉnh cỏc thuộc tớnh của nguồn sỏng tự nhiờn. Bài bỏo cũng trỡnh bày một số cỏch tạo hiệu ứng ỏnh sỏng lờn bề mặt đối tượng và cỏch tạo ỏnh sỏng cho toàn cảnh thớ nghiệm ảo.
Từ khoỏ : ỏnh sỏng, búng đổ, phản xạ, khỳc xạ, thớ nghiệm ảo.
Mởđầu
Cỏc sản phẩm đồ họa 3 chiều đều được thực hiện tuần tự theo 7 bước cơ bản sau [1]: (1) tạo đối tượng; (2) chỉnh sửa đối tượng; (3) tạo bề mặt, kết cấu bề mặt đối tượng; (4) tạo ỏnh sỏng, điều chỉnh nguồn sỏng chiếu; (5) đặt vị trớ gúc quay camera; (6) tạo cảnh chuyển động; (7) đặt thuộc tớnh Rendering ảnh 3 chiều. Trong phần này chỳng tụi sẽ tổng hợp cỏc phương phỏp tạo ỏnh sỏng trong quỏ trỡnh xõy dựng cỏc thớ nghiệm ảo 3 chiều trong khuụn khổ đề tài nghiờn cứu và ứng dụng cụng nghệ đa phương tiện KC-01-14. Một trong những nội dung quan trọng của một kết xuất ảnh hay hoạt cảnh đẹp là ỏnh sỏng. Nguồn sỏng sẽ cung cấp ỏnh sỏng cho khung cảnh, tạo ra cảm giỏc về chiều sõu khụng gian đối tượng và tớnh hiện thực của cảnh thụng qua hiệu ứng tạo búng đổ cho đối tượng.
Nguồn sỏng trong mềm 3Ds Max là đối tượng nhằm tỏi tạo lại ỏnh sỏng thực như ỏnh sỏng trong gia đỡnh hay ỏnh sỏng ngoài trời. Cỏc kiểu đối tượng ỏnh sỏng sẽ tạo nhiều nguồn sỏng khỏc nhau như trong thế giới thực. Khi khụng cú ỏnh sỏng, cảnh được xõy dựng sẽ tối sầm hoặc được xuất ra với ỏnh sỏng mặc định tuỳ thuộc vào phần mềm sử
dụng.
Hỡnh 1. Đối tượng nguồn sỏng trong cảnh 3D
Nguồn ỏnh sỏng Đối tượng Búng Độ phản chiếu búng Hướng Camerra Mắt (Camera)
Cú nhiều đối tượng nguồn sỏng chiếu tới vật thể: nguồn sỏng từ xa, điểm sỏng, ống phỏt nguồn sỏng, đốm sỏng, quầng sỏng [7]. Một số hiệu ứng ỏnh sỏng đối với vật thể
như: tạo búng cho đối tượng (búng mờ, rừ nột) cho phộp nhỡn thấy vị trớ điểm sỏng [4], quầng sỏng hội tụ qua thấu kớnh (ỏnh sỏng rực rỡ), tạo ỏnh sỏng phụng nền trờn sõn khấu, tạo ỏnh sỏng mặt trời [10].
Theo [3,6], người thiết kế buộc phải sử dụng nguồn sỏng trong cỏc thớ nghiệm ảo 3 chiều vỡ những lý do sau:
Để tạo sự chiếu sỏng rạng rỡ cho một cảnh: ỏnh sỏng mặc định trong một cảnh cú thể
khụng đủ sỏng hoặc khụng chiếu sỏng tới mọi mặt của một đối tượng phức tạp nào đú. Nhằm tăng tớnh hiện thực của cảnh thụng qua cỏc hiệu ứng ỏnh sỏng thực hoặc bằng cỏch tạo ra hiệu ứng búng đổ cho đối tượng trong cảnh. Tất cỏc đối tượng ỏnh sỏng trong cỏc phần mềm 3D [3,5] đều hỗ trợ hiệu ứng búng đổ, chỳng ta cú thể điều chỉnh thuộc tớnh búng đổ cho một đối tượng hoặc cho toàn bộ cảnh.
Nhằm ỏnh xạ màu sắc của đối tượng này lờn đối tượng khỏc để tạo một hiệu ứng đặc biệt nào đú.
Phương phỏp tạo ỏnh sỏng
Chỳng tụi sử dụng cỏc đối tượng nguồn ỏnh sỏng trong 3Ds Max để xõy dựng cỏc thớ nghiệm ảo. 3Ds Max [3] cung cấp 3 loại ỏnh sỏng: ỏnh sỏng chuẩn, ỏnh sỏng ban ngày và ỏnh sỏng trắc quang (photometric)
Ánh sỏng chuẩn là cỏc đối tượng được xõy dựng trờn mỏy tớnh tỏi tạo lại cỏc nguồn sỏng cú trong tự nhiờn. Khụng giống với ỏnh sỏng trắc quang, ỏnh sỏng chuẩn khụng cú thuộc tớnh giỏ trị cường độ ỏnh sỏng như trong tự nhiờn.
Ánh sỏng ban ngày được sử dụng để mụ phỏng lại ỏnh sỏng mặt trời và ảnh hưởng của chỳng lờn toàn bộ khung cảnh. Nguồn sỏng này chỉ được sử dụng trong cỏc cảnh thiờn nhiờn.
Ánh sỏng trắc quang sử dụng giỏ trị trắc quang (giỏ trị năng lượng ỏnh sỏng) cho phộp ta điều chỉnh nguồn sỏng một cỏch chớnh xỏc khi cỏc đối tượng ở trong thế giới thực thụng qua thuộc tớnh sự phõn bố, cường độ, nhiệt độ màu… Tuy nhiờn, nguồn sỏng này yờu cầu chỳng ta phải xỏc định hướng chiếu sỏng và khụng gian được chiếu sỏng một cỏch chớnh xỏc.
Cỏc phương phỏp thường được sử dụng để tạo ỏnh sỏng trong thớ nghiệm là: tạo ỏnh sỏng từ cỏc đối tượng nguồn sỏng trong phần mềm 3D, tạo ỏnh sỏng bằng cỏch điều chỉnh cỏc thuộc tớnh của nguồn sỏng tự nhiờn, tạo hiệu ứng ỏnh sỏng lờn bề mặt đối tượng và tạo ỏnh sỏng cho toàn bộ thớ nghiệm.