Chip Matrox G400 hỗ trợ một texture dựa trên phương pháp chi tiết bề mặt gọi là Environment Mapped Bump Mapping (EMBM). Nó được phát triển chủ yếu bởi BitBoys Oy và được cấp phép cho Matrox. EMBM lần đầu tiên được giới thiệu trong DirectX 6.0.
Radeon 7200 cũng bao gồm phần cứng hỗ trợ cho EMBM, đã được chứng minh trong demo kỹ thuật “Ark của Radeon”. Tuy nhiên, EMBM không được hỗ trợ bởi các chip đồ họa khác chẳng hạn như GeForce 256 của NVIDIA thông qua GeForce 2, chỉ được hỗ trợ Dot-3 BM đơn giản hơn. Nhờ thiếu sự hỗ trợ độ rộng công nghiệp, và its toll on the limited graphics hardware of the time, EMBM only saw limited use during G400's time. Chỉ một vài trò chơi được hỗ trợ tính năng, chẳng hạn như Dungeon Keeper 2 và Millennium Soldier: Có thể phá huỷ được.
EMBM bắt đầu yêu cầu phần cứng cụ thể bên trong chip cho các tính toán cụ thể của nó, chẳng hạn như Matrox G400 hoặc Radeon 7200. Nó cũng có thể được biểu diễn bởi các shader điểm ảnh có khả năng lập trình được của các máy gia tốc DirectX 8.0 phiên bản cuối cùng giống như GeForce 3 và Radeon 8500.
CHƯƠNG 3
ỨNG DỤNG HIỆN THỊ MÔ HÌNH CHO PATUXAY 3.1. Tổng quan về di tích PATUXAY
Hình 3.1: Khải hoàn môn Patuxay dấu tích một thời kì lịch sử
PATUXAY là một biểu tượng của đất nước LAO , được xây dựng nhằm tưởng nhớ đến những vị anh hùng dân tộc đã anh dũng ngã xuống để bảo vệ nền độc lập đất nước, trong cuộc kháng chiến chống Pháp trường tồn. Theo thông tin được biết thì khải hoàn môn được xây dựng từ năm 1962 đến 1968, tuy nhiên công trình này chưa hoàn thành do một số nguyên nhân, phần cũng vì thiếu kinh phí. Với người dân ở nơi đây, khải hoàn môn do như một “bức tranh” thể hiện về một phần lịch sử nghèo khó của dân tộc Lào. Vì thế nó như một lời nhắn nhủ với thế hệ con cháu người Lào, nhìn thấy thực trạng trong quá khứ của dân tộc mà luôn nỗ lực cố gắng phấn đấu trong tương lai.
PATUXAY biểu tượng chiến thắng của người Lào nằm ở cuối đại lộ Thanon Luang ở phía Đông Bắc thủ đô Viêng Chăn. nằm ở giữa trục đường chính của con đường đẹp nhất thủ đô. Du lịch đến nơi đây, dù bất cứ ở đâu bạn cũng có thấy vẻ đẹp xa xa của nó. Nhiều du khách chia sẻ rằng, ở nước Lào khải hoàn môn là địa
điểm lí tưởng để bạn chào đón những ánh nắng của ban mai chiếu rọi và cũng là nơi tuyệt vời để chiêm ngương vẻ đẹp của hoàng hôn buông bóng, đêm về. Đó là lúc mà du khách cảm oakley outlet nhận được cái hồn của xứ xở triệu voi này.
Hình 3.2: Patuxay dấu tích một thời kì lịch sử
PATUXAY có nhiều tên gọi khác nhau như đường băng thẳng đứng, con quái vật bằng xi măng hayChamps Elysée của phương Đông. Patuxai cao 55m, có 4 mặt, mỗi mặt có bề ngang 24m, gồm bảy tầng tháp và hai tầng phụ, có cầu thang xoắn ốc để đi lên. Du khách du lịch đến đây, theo hình thangh xoắn ốc, du khách đến với 7 tầng của tòa tháp. Khi lên đến đây, không gian bao la rộng lớn, trải rộng, vươn dài ra mọi hướng của thủ đô Viêng Chăn xinh đẹp hiện ra trước mắt của du khách. Đây có lẽ là lúc mà “ ôm trọn” thành phố bricks để cảm nhận. Tại đây bạn có thể nhìn thấy tòa nhà thị chính uy nghi phía xa xa, ngắm chợ ban Sáng, ngắm fake oakleys khu chợ lớn nhất ở Viêng Chăn…
Ứng dụng công nghệ mô phỏng thực tại ảo cho công trình PATUXAY, chúng tôi xây dựng mô phỏng một số hình ảnh về di tích PATUXAY trong không gian đồ họa 3D ảo, tạo ra ấn tượng về sự du hành ngược thời gian, được thể hiện với hình
ảnh ba chiều, sẽ giúp người xem cảm thấy như mình đang sống thực với không gian ảo.
Hình 3.3: Ảnh khu sơn Patuxay
3.2. Phát triển ứng dụng mô phỏng công trình PATUXAY bằng công nghệ thực tại ảo
Dữ liệu ảnh tẩm phủ được xây dựng từ những ảnh thu thập được ở trên, từ định dạng và dữ liệu ảnh và video thực hiện chuyển đổi thành ảnh tẩm phủ (định dạng ảnh cho mô phỏng). Sau đó phối cảnh chính xác, chỉnh sửa và vẽ bằng tay trên máy tính từng đoạn tương ứng. Tiếp theo xây dựng dữ liệu cho quang cảnh không gian PATUXAY, các mô hình và mối quan hệ giữa các mô hình, căn cứ vào kích thước, vị trí kiểu dáng của đối tượng để xây dựng mô hình 3 chiều. Sau đó chuyển đổi mô hình 3 chiều và địa hình thành định dạng cho mô phỏng trong thời gian thực theo các phân loại.
Hình 3.4: Mô hình quản lý dữ liệu của hệ thống
Dữ liệu thô biến dạng tạo hình kiến trúc mức cao
Dữ liệu thô biến dạng tạo hình kiến trúc mức thấp Định dạng biên dạng kiến trúc đặc thù mức cao Định dạng biên dạng kiến trúc đặc thù mức thấp Chuyển định dạng đặc thù Dữ liệu hình học 3D cho mô phỏng động Tạo lưới định hình 3D Phân vùng biên dạng Đơn vị kiến trúc trong không gian 3D Viewer định vị kiến trúc trong không gian
Hình 3.7: Flow diagram định vị vị trí kiến trúc trên di tích Biên dạng tạo hình hình học mức cao Biên dạng tạo hình hình học mức cao Thay đổi tỉ lệ Hiệu chỉnh tỉ lệ Biên dạng tạo hình hình học mức cao Tẩm phủ vật liệu lên kiến
trúc
Kiểm tra lại thuộc tính vật liệu và hình học của kiến trúc Xử lý dữ liệu cho kiến trúc tự nhiên trên địa hình Xử lý dữ liệu định vị kiến trúc Thự chiện phép chiếu
Hình 3.8: Flow diagram tạo vật liệu và ảnh phủ cho mọi mức chi tiết cảnh 3D Mô hình thay thế và ảnh phủ tương ứng Ảnh mầu miêu tả vật liệu Tạo ảnh phủ cho mọi mức chi tiết
của cảnh Kết hợp vật liệu và ảnh phủ tạo vật liệu tổng hợp Mô hình hình học Vật liệu thay thế, ảnh phủ độ phân giải cao Phần mềm
Xây dựng chương trình hiển thị
Phần mềm luôn là linh hồn của VR cũng như đối với bất cứ một hệ thống máy tính hiện đại nào. Về mặt nguyên tắc có thể dùng bất cứ ngôn ngữ lập trình hay phần mềm đồ họa nào để mô hình hóa và mô phỏng các đối tượng của VR. Ví dụ như các ngôn ngữ (có thể tìm miễn phí) Open GL, Open Scene Graph, Open SG, C++, Java 3D, VRML, X 3D, ...hay các phần mềm thương mại như World ToolKit, People Shop, VeGa... Phần mềm của bất kỳ VR nào cũng phải bảo đảm 2 công dụng chính: Tạo hình và mô phỏng. Các đối tượng hình học - bao gồm những thông tin mô tả các thuộc tính vật lý (hình dạng, màu sắc, vị trí...) của các đối tượng trong môi trường ảo.
Loại bỏ các đa giác không cần thiết Tạo dữ liệu 3D mức thấp Thay thế các phần mô hình Loại bỏ các mặt đồng phẳng Camera quan sát Tạo cảnh với tỉ lệ quan sát Thiết lập vùng ảnh 512×512 pixels Chuyển qua các vùng 512×512 Tổng hợp ảnh ở độ phân giải xác lập
Hình 3.9: Workflow xây dựng dữ liệu mô phỏng mức thấp
Hình 3.10: Workflow quá trình sinh ảnh của cảnh mô phỏng tác động vào người khi thị sát của phần mềm sinh cảnh
- Tạo hình tức là xây dựng mô hình 3D toàn bộ các di tích cần mô phỏng, với chất lượng hiển thị đồ họa tốt nhất có thể. Các đo đạc 3 chiều có thể tái hiện được các di vật, đồ tạo tác, nhà cửa và các vật thể 3 chiều khác trên máy tính. Không gian Tháp Luang được xây dựng bằng cách tẩm phủ các kiến trúc bề mặt bằng công nghệ mô phỏng. Sau đó chuyển đổi dữ liệu sang dữ liệu đặc thù của chương trình hiển thị giúp người dùng có thể thị sát ở những góc độ khác nhau.
- Mô phỏng là quá trình “bắt chước” hay mô tả các sự vật hiện tượng, cảnh vật có thực trong thiên nhiên hoặc trong trí tưởng tượng của con người. Hệ mô phỏng là một hệ thống thông tin đầy đủ về một môi trường nào đó mà con người có thể giao tiếp được. Trong luận vănnày, mô phỏng là xây dựng chương trình mô phỏng về mặt hình ảnh các hiệu ứng khi người dùng thị sát không gian Tháp Luang. Bởi chất lượng hiển thị đồ họa là nền tảng của bất kỳ một hệ thống mô phỏng thực tại ảo nào, thông qua các hình ảnh trực quan, các cảnh quan để người dụng cảm nhận độ trung thực của hệ thống mô phỏng. Với kỹ thuật đồ họa hiện nay có thể mô phỏng được hầu hết các hiệu ứng đồ họa chất lượng cao giúp tạo lập các sản phẩm mô phỏng và thực tại ảo. Xem kiến trúc tổng quan của hệ thống trong hình 3.12.
Trong sơ đồ trên để tạo ra một phần mềm mô phỏng không gian di tích cần thông qua hệ thống phát triển phần mềm mô phỏng - thực tại ảo dựa trên các hệ thống của sản phẩm thực tại ảo và mối quan hệ giữa các hệ thống đó:
Hiển thị
Hệ thống tương tác
Hệ thống đồng bộ
Hệ thống truyền
Hệ thống phát triển phần mềm Mô phỏng – Thực tại ảo
Phần mềm Mô phỏng không gian di tích
- Hệ thống hiển thị: Hiển thị cơ sở dữ liệu 3D, hiển thị mô hình khi tẩm phủ ảnh texture nhiều lớp, các chế độ hiển thị màn hình… Đối với hệ thống hiển thị thời gian thực điều kiện tốt nhất của số khung hiển thị trên màn hình là trong khoảng 60 đến 85 khung/giây.
- Hệ thống tương tác: Tương tác giữa người dùng với cảnh, tương tác của camera thị sát với cảnh, tương tác của bàn phím, chuột với cảnh, điều khiển sự chuyển động của các đối tượng trong cảnh…
- Hệ thống đồng bộ: Đồng bộ cảnh, đồng bộ về phần cứng đồ họa… - Hệ thống truyền.
Tóm lại, một hệ thống mô phỏng được thiết kế tốt, kết hợp với các thiết bị trình chiếu hiện đại và các thiết bị tương tác ngoại vi sẽ giúp con người tiếp cận được với thế giới ảo đó như đang ở trong thế giới thực. Việc tạo ra các mô hình đối tượng có độ chân thực và sức hấp dẫn hoàn toàn phụ thuộc vào cách lựa chọn phương pháp để thể hiện chúng.
3.3. Cài đặt mô phỏng
Hiệu quả việc thực hiện phân cấp dữ liệu, sẽ có lợi khi tổ chức các đối tượng trong một sự phân cấp hoặc dạng cây, truyền lan bất kỳ thông tin dùng chung nào về phía gốc của cây. Có nhiều loại cây có thể sử dụng. Nhưng hãy xây dựng cho nó có một sự phân cấp bậc N đồ họa phi tuần hoàn trực tiếp. Giống như mô hình 3D cơ bản sẽ có một nút gốc, với một hoặc nhiều nút con hơn. Mỗi nút con có thể lần lượt chứa đựng nút rỗng hoặc nhiều nút con, một vài nút sẽ là những đối tượng đồ họa muốn vẽ. Những nút khác là dùng cho những mục đích cấu trúc và có thể trở nên phức tạp trong dữ liệu. Ví dụ, nếu một tòa nhà đã có các phòng, một nút nhóm của mô hình 3D (gọi nó là "Tòa nhà") có thể chứa đựng vài nút (gọi là "phòng - 0" "phòng - 1" .v.v.). Hình bao chữ nhật của nút "Tòa nhà" được định nghĩa sao cho nó chứa đựng các hình bao của tất cả các phòng. Như vậy nếu nút tòa nhà được xác định là bị ẩn đi, thì nó sẽ không có nhu cầu để kiểm tra những nút con một khi chúng cũng bị ẩn. Lợi ích khác của sự phân cấp là dễ dàng thao tác.
Bằng cách tách đối tượng thành “các nút” và mô tả kết nối giữa những nút này, có thể thao tác các hình đa giác của PATUXAY tốt hơn. Có thể làm cho các phần trở nên sống động hơn. Lợi ích của việc vẽ và phân loại trạng thái. Như vậy, nếu xét Tháp Luang thì nó có thể được tổ chức như sau: Nếu Tháp Luang có các lớp không gian khác nhau, thì PATUXAY là một nút nhóm của mô phỏng 3D, có thể chứa đựng các nút.
3.3.1. Dựng hình 3D (Modelling 3D).
Dựng hình 3D hay 3D modelling là một thuật ngữ mô tả việc sử dụng một phần mềm dựng hình 3D nào đó để thiết kế các mô hình 3D.Modelling tạo ra một đối tượng đồ họa có hình dáng, kích thước,màu sắc mô phỏng một vật, đối tượng nào đó trong thực tế hay trong trí tưởng tượng của chúng ta. Cụ thể có thể ví dụ như: tạo nhà,cây,xe,các nhân vật.v.v.
Các phần mềm thiết kế, dựng hình 3D đều cung cấp đầy đủ các công cụ,chức năng tương tự nhau với mục đích cuối cùng là cho phép chúng ta tạo ra các mô hình 3D hoàn chỉnh. Các công cụ đó có thể là những công cụ vẽ hình 2D như Line,Circle,Rectangle,… Những công cụ vẽ hình 3D như Box,Plane,Spherical,… Những lệnh chuyển đổi,hiểu chỉnh cho phép chúng ta tùy chỉnh các đơn vị của một đối tượng 3D(đỉnh-vertex,cạnh-edge,poly-đa giác,face-mặt,element-đơn vị).mô hình
PATUXAY Tầng dưới Cửa Cầu thang Tầng 2 Phật Cầu thang Tầng 3 Cầu thang Tang 5 Tầng 4 Nhà nhỏ Đồ cổ Đồ cổ
Cầu thang Cầu thang
cuối cùng là một hoặc một tập hợp của các mô hình 3D với các đơn vị cơ bản(tiêu biểu là poly) thể hiện hình dạng của đối tượng mà ta muốn mô phỏng dưới dạng mô hình 3D trong máy tính. Lúc này, mô hình có thể được xem như là một khung hay một lưới thô được chuẩn bi cho nhiều bước kế tiếp.
Hình 3.13: Modelling tạo ra mô hình 3D mô phỏng một trụ hình tháp nhỏ trên tầng cao
Để tạo nên vẻ bề ngoài của mô hình như các thành phần màu sác, sự phản xạ ánh sáng,… chúng ta sử dụng các hình ảnh được biên tập từ các phần mềm biên tập,xử lý ảnh như Photoshop cùng các chức năng và lệnh hiệu chỉnh liên quan để áp vào mô hình. Các công việc thiết kế và áp hình ảnh này gọi là Texturing và mapping mà chúng ta có thể gọi nom na bằng tiếng Việt là tạo và áp vật liệu cho mô hình.Thông thường, công việc này là một công đoạn riêng và đọc lập với Modelling, tuy nhiên đối với một nhóm phát triển Game nhỏ với ít nhân lực và công đoạn thì Texturing và Mapping có thể được kết hợp thành một phần của công việc Modelling.
Hình 3.14: Mô hình 3D sau khi áp vật liệu
3.3.2. Thiết kế môi trường.
Trong quá trình thiết kế môi trường, chúng ta có thể chia làm 4 công đoạn cơ bản nổi tiếp như là:
1) Dựng hình – Modelling: Thiết kế mô hình 3D mô phỏng các đối tượng từ thực tế hoặc trí tưởng tượng(kịch bản,ý tưởng).
2) Thiết kế địa hình: ở bước này, chúng ta tạo ra địa hình với mục địch phản ánh “phần nền” của môi trường như đất, gỏ,… Nằm mục đích cuối cùng là làm “nền” để có thể đặt các đối tượng khác lên. Việc thiết kế địa hình khi phát triển một trò chơi bằng Unity có 2 lựa chọn là: dựng địa hình bằng một ứng dụng dựng hình như mọi hình 3D khác hoặc sử dụng công cụ thiết kế địa hình của Unity.
3) Phối cảnh: Nhập tất cả các mô hình 3D đã được thiết kế và xuất bởi phần mềm dựng hình 3D vào Unity.Thực hiện các thao tác kéo thả, tủy chỉnh để xác định vị trí, kích thước của các mô hình trong cảnh.
4) Áp dụng các hiệu ứng: thiết kế và áp dụng các hiệu ứng thành phần của môi trường như ánh sáng.
Hình 3.15: Dựng hình 3D vào Unity
3.4. Một số giao diện chương trình.
Sau khi thiết kế các vật trong PATUXAY bằng 3Ds max được số hóa. Là đầu vào cho lập trình điều khiển ta thu được một số kết quả như hình dưới đây.
Sau khi load các đối tượng 3D vào trong hệ thống, tiếp đến là quá trình tương tác,