Mô hình hóa 3D là gì?
Mô hình hóa 3D mô tả, biểu diễn một đối tƣợng trong thế giới thực bao gồm hình dạng bề mặt và hoạt động của đối tƣợng.
Ví dụ con chim đang bay, bƣớm lƣợn, ô tô chạy trên đƣờng, toà nhà… tất cả mọi hoạt động của thế giới thực mà con ngƣời có thể nhận biết đƣợc.
Mức cao nhất của việc tạo mô hình là tạo ra cả một cảnh phim chứa đựng không gian, thời gian với môi trƣờng cảnh quan với nhiều đối tƣợng khác nhau cùng tồn tại nhƣ động vật, rừng núi, sông nƣớc …
Chắc hẳn chúng ta còn nhớ bộ phim “Trận chiến thành Troy” với dàn diễn viên nổi tiếng nhƣ: Orlando Bloom, BradPitt, EricBana … Bên cạnh những diễn viên chuyên nghiệp đó là một lực lƣợng khổng lồ các diễn viên phụ. Với hàng trăm trận chiến, với hàng nghìn nhân vật và rất nhiều các cảnh quay, nếu đòi hỏi phải “ngƣời thật việc thật” thì sẽ tốn kém rất nhiều. Nhƣng các nhà làm phim đã thuê 500 lập trình viên làm việc liên tục để tạo ra những kĩ xảo tuyệt vời cho bộ phim. Bộ phim quá thành công bởi vì chi phí không quá lớn nhƣng doanh thu thu đƣợc thì thực sự là một con số khổng lồ. Ngƣời xem không những cảm nhận đƣợc mức độ hoành tráng mà còn thấy thật sự cuốn hút theo từng phút giây cho những cảm giác rất thực.
Công cụ xây dựng mô hình
Việc tạo mô hình 3 chiều thƣờng thông qua máy quét 3 chiều hoặc các phần mềm chuyên dụng. Hiện nay, có rất nhiều phần mềm chuyên dụng xử lý 3D khác nhau nhƣ: Maya, 3DS Max, Bryce 3D, InfiniD, Soft Image, … nhƣng đƣợc đánh giá mạnh nhất và hay sử dụng nhất là hai phần mềm: 3DS Max và Maya. Hai phần mềm này đều là những chuẩn 3 chiều.
3DS max: Một trong những phần mềm thông dụng nhất thế giới về thiết kế
đồ họa 3D là 3DS Max do hãng Discreet sản xuất, thƣờng đƣợc sử dụng cho công nghiệp trò chơi điện tử, hoạt hình, phim ảnh kỹ xảo. 3DS Max thích hợp
cho ngƣời dùng cá nhân. Thế mạnh của 3DS Max là công cụ dựng hình Polygon, có thể sản xuất đƣợc những hình ảnh, hoạt hình với số lƣợng Polygon thấp nhƣng đạt hiệu quả hình ảnh cao.
Maya: Maya do hãng Alias/Wavefron sản xuất, phần mềm này thƣờng đƣợc sử dụng trong nền công nghiệp phim ảnh, gần đây cũng bắt đầu thâm nhập vào thế giới trò chơi điện tử. Maya là lựa chọn cho các studio lớn vì hƣớng mạnh vào các hiệu ứng Dynamics và particle cũng nhƣ các công cụ dựng hình NURBS với độ mƣợt rất cao.
Với phạm vi của đề tài này, việc tạo ra các mô hình 3 chiều với các hiện tƣợng gắn với nó là một đòi hỏi tất yếu. Luận văn trình bày kỹ thuật tiếp cận trong việc tạo mô hình 3 chiều trên cơ sở kết hợp 2 phần mềm tạo mô hình 3 chiều thông dụng hiện nay là Maya và 3DS Max.
Maya, 3DS Max cũng nhƣ các phần mềm tạo mô hình 3 chiều khác giúp tạo mô hình 3 chiều mô phỏng thế giới thực. Nó có các đối tƣợng nguyên thuỷ nhƣ hình cầu, hình trụ, hình hộp, mặt phẳng, đƣờng cong, … Từ các đối tƣợng nguyên thuỷ này ta sử dụng các thao tác nhƣ dịch chuyển, xoay, co giãn cùng với các kỹ thuật chỉnh sửa nhƣ cắt xén, mở rộng, thêm bớt… để tạo nên đối tƣợng mong muốn trong thế giới thực.
Hình 2.1. Từ trái sang phải là các thao tác dịch chuyển, xoay, co giãn, ứng với mỗi trục toạ độ là một màu.
Sau đó các đối tƣợng sẽ đƣợc thêm xƣơng (nếu có), tính chất bề mặt (nhƣ màu sắc, da, tóc , mắt…) và đƣợc tạo các chuyển động mô phỏng một cách sinh động các thể hiện của đối tƣợng trong thế giới thực.
Khi làm việc với các phần mềm ta sẽ thao tác trên 4 khung nhìn khác nhau của đối tƣợng, 4 khung nhìn này sẽ cho ta nhìn đƣợc đối tƣợng ở các góc độ khác nhau một cách đồng thời, những hình ảnh dƣới đây minh họa điều này rất rõ:
Hình 2.2. Các khung nhìn khác nhau
Ta có hệ trục tọa độ 3 chiều XYZ, màu xanh lam ứng với trục Y, đỏ với trục X và xanh đậm với trục Z. Góc trên phải là khung làm việc cho phép ta thao tác trong 3 chiều, 3 góc còn lại cho phép ta làm việc ở 3 mặt cắt của mô hình. Với các khung nhìn này ta có thể thao tác dễ dàng hơn, khi một thay đổi xuất hiện ở một khung nhìn sẽ cho hiệu ứng đối với các khung nhìn khác.
Bên cạnh hệ trục tọa độ XYZ ta còn có hệ tọa độ UV, hệ tọa độ UV bao bọc bề mặt theo 2 chiều trái sang phải và dƣới lên trên. Có thể hình dung ra hệ tọa độ này nhƣ là các đƣờng kinh tuyến và vĩ tuyến của trái đất. Hệ tọa độ này chủ yếu đƣợc sử dụng trong quá trình thêm tính chất bề mặt cho mô hình.