Nƣớc là một đối tƣợng quan trọng trong các hệ Thực tại ảo, nhất là những hệ Thực tại ảo có các hoạt động diễn ra trong môi trƣờng có nƣớc, ví dụ: hệ thống mô phỏng tập lái tàu thuỷ (Đại học GTVT HCM), hệ thống mô phỏng tập lái xe lội nƣớc (Công ty CadPro-Việt Nam), hệ thống mô phỏng chất lƣợng nƣớc hồ Tây (Viện khoa học và Công nghệ Môi trƣờng).v.v…
Hình 3.1: Hệ thống tập lái tầu thuỷ của trƣờng ĐH GTVT HCM
Nếu nhƣ những hệ mô phỏng này phải mua từ nƣớc ngoài thì chúng ta phải bỏ ra một lƣợng tiền rất lớn, trong khi khoa học trong nƣớc lại không có cơhội nghiên cứu.
Loại thiết bị mô phỏng Mua nƣớc ngoài (đơn vị: triệu USD) Mua trong nƣớc (đơn vị: triệu USD) Số đơn vị trang bị Số lƣợng thiết bị
Buồng máy tàu
thủy 5,6 - 12 1 - 3,4 10 20
Dạy lái tàu hỏa 11 - 22 2,2 - 6,6 7 20 Dạy lái ô tô 0,67 - 1,35 0,25 - 0,58 1 22
Nếu nhƣ trong các hệ thống tập lái tàu thủy hay tập lái xe lội nƣớc..., mô phỏng nƣớc tập trung vào các hiệu ứng bề mặt, thể hiện đƣợc các hiệu ứng sóng nƣớc, nƣớc chảy, ánh sáng, màu sắc…Thì trong các hệ mô phỏng tính chất của nƣớc lại tập trung vào mô phỏng các thuộc tính cụ thể của nƣớc: độ trong, các chất lơ lửng trong nƣớc, độ sánh, các sinh vật trong nƣớc…
Hình 3.2: Thể hiện hiệu ứng mặt nƣớc đã đƣợc tạo
Chính vì thế tùy thuộc vào yêu cầu của bài toán mà ta lựa chọn các kỹ thuật mô phỏng cho phù hợp. Kỹ thuật Physically-based có ƣu điểm trong mô phỏng nƣớc có kích thƣớc nhỏ, ở góc độ quan sát nhỏ nhất là khi mô phỏng những giọt nƣớc. Kỹ thuật này đảm bảo mô phỏng mặt nƣớc thật, rất tốt khi thể hiện những tính chất vật lý của nƣớc nhƣ sức căng bề mặt, độ dính bám, hình thể đa dạng của giọt nƣớc khi nó chuyển động. Nhƣng nhƣợc điểm của nó là khối lƣợng xử lý nhiều, tốn nhiều dung lƣợng bộ nhớ và khó khăn khi muốn thể hiện bề mặt rộng lớn của mặt nƣớc.
Hình 3.3: Hiệu ứng chuyển động của vật rơi xuống nƣớc
Ngƣợc lại, Kỹ thuật Particles-based dựa trên những phần tử là các đa giác hay các khối hình Polygon để tạo thành bề mặt nƣớc, tuy không tốt khi dùng để thể hiện nƣớc có kích thƣớc nhỏ vì trông không thật và khó khăn trong việc tạo hiệu ứng bề mặt, nhƣng với một bề mặt rộng lớn thì kỹ thuật này tỏ ra ƣu điểm vƣợt trội. Nó thể hiện tốt mặt nƣớc với đầy đủ các hiệu ứng nhƣ sóng nƣớc, giao thoa sóng nƣớc, nƣớc chảy, hiệu ứng in bóng nƣớc và phản chiếu ánh sáng.v.v…
Hình 3.4: Thể hiện mặt nƣớc bằng lƣới đa giác trong phƣơng pháp Particle-Base
Xây dựng mô hình thế giới ba chiều là khâu quan trọng đầu tiên trong quy trình xây dựng một hệ thống Thực tại ảo.Từ các hệ thống để bàn đến dạng hệ hỗ trợ nhúng hoàn toàn, mức độ chính xác và tinh tế của các hình ảnh
lập thể trong không gian ảo ảnh hƣởng không nhỏ tới mức độ cảm nhận tính thực của ngƣời sử dụng đối với thế giới ảo. Trên thế giới có nhiều công cụ phần mềm hỗ trợ xây dựng các ứng dụng đồ hoạ nói chung và xây dựng mô hình nƣớc trong Thực tại ảo nói riêng. Do vậy, việc lựa chọn một công cụ phần mềm thích hợp cả về mặt tính năng và giá thành là một vấn đề đáng quan tâm khi đầu tƣ xây dựng hệ thống Thực tại ảo. Mỗi phần mềm đều có nhƣ̃ng ƣu điểm và nhƣợc điểm riêng . Bài luận văn này cũng đƣa ra một số đánh giá khách quan về các phần mềm phổ biến thông qua việc tập hợp các ý kiến của chuyên gia đã sử dụng các công cụ phần mềm này. Hiện tại, nói đến những phần mềm hỗ trợ xây dựng mô hình lập thể, ta phải đề cập đến các phần mềm phổ biến nhƣ Maya , 3D Studio Max , Softimage , Renderman, Houdini và LightWave ,....
Hình 3.5: Thể hiện dòng nƣớc chảy bằng các phần tử lập thể particles
Dƣới đây là biểu đồ thể hiện tƣơng quan về tính phổ biến của các phần mềm nói trên dựa trên cơ sở yêu cầu kinh nghiệm về sử dụng phần mềm mô hình hoá ba chiều của các công ty khi tuyển nhân viên chuyên về xây dựng thế giới đồ hoạ ba chiều. Thống kê đƣợc tiến hành bởi 3DRender.
Ở Việt Nam các kết quả nghiên cứu về thực tại ảo và mô phỏng nƣớc còn hạn chế nhƣng với một chiến lƣợc phát triển tốt và những bƣớc đi đúng hƣớng thì nhất định một ngày nào đó chúng ta sẽ tạo ra đƣợc những hệ thống mô phỏng lớn sánh ngang với các hệ mô phỏng của thế giới, không chỉ đủ cung cấp cho nhu cầu của Việt Nam.
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%
Maya 3D Studio Max Softimage Renderman Houdini LightWave
Hình 3.6: Biểu đồ so sánh mức độ yêu cầu về kinh nghiệm đối với các phần mềm hỗ trợ xây dựng mô hình lập thể trong thiết kế đồ hoạ 3D chuyên nghiệp