Luận văn Thạc sĩ Khoa học Máy tính: Kỹ thuật hiển thị mô hình 3D và ứng dụng không gian di tích Tháp Luang Viêng Chăn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:61

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của hệ thống là mô phỏng các hiệu ứng quan sát và cảm nhận khi thị sát trên một khu vực nhất định. Hệ thống này là sự kết hợp các kỹ thuật mô phỏng sử dụng đồ hoạ 3D với các thiết bị phần cứng. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học Máy tính: Kỹ thuật hiển thị mô hình 3D và ứng dụng không gian di tích Tháp Luang Viêng Chăn

i Đại học Thái Nguyên TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Đề tài : KỸ THUẬT HIỂN THỊ MÔ HÌNH 3D VÀ ỨNG DỤNG KHÔNG GIAN DI TÍCH “THÁP LUANG VIÊNG CHĂN” CỘNG HÒA DÂN CHỦ NHÂN DÂN LÀO Học viên” PHOMVONGSA NGAVISETH Người hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Nguyễn Văn Huân Thái Nguyên 2016 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
ii LỜI CAM ĐOAN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
iii Em xin cam đoan về nội dung luận văn tốt nghiệp với tên đề tài “Kỹ thuật hiển thị mô hình 3D và ứng dụng không gian di tích Tháp Luang Viêng Chăn” . là không sao chép nội dung cơ bản từ các luận văn khác, hay các sản phẩm tương tự không phải do em làm ra. Sản phẩm của luận văn là chính bản thân em nghiên cứu và xây dựng. Nếu có gì sai em xin chịu mọi hình thức kỉ luật của trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông – Đại học Thái Nguyên. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2016 HỌC VIÊN THỰC HIỆN PHOMVONGSA NGAVISETH Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
iv LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông – Đại học Thái Nguyên. Trong quá trình học tập và rèn luyện tại khoa Công nghệ thông tin - Đại học Thái Nguyên, đến nay em đã kết thúc khóa học 2 năm và hoàn thành luân văn tốt nghiệp. Để có được kết quả này em xin chân thành cảm ơn: Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ thông tin cùng các thầy, cô giáo trong khoa đã giảng dạy, quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi để chúng em học tập và rèn luyện trong suốt thời gian theo học tại trường. TS. Nguyễn Văn Huân đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Thầy đã cho em một hướng đi mới, một cách tiếp cận mới với một công nghệ 3D còn rất mới mẻ ở CDN Lào, nhưng sẽ rất phát triển trong tương lai gần bởi những ứng dụng vô cùng quan trọng của nó và bởi những lợi ích thiết thực mà nó đem lại cho chúng ta. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2016 HỌC VIÊN THỰC HIỆN PHOMVONGSA NGAVISETH Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ iv MỤC LỤC .............................................................................................................. v DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................... vii CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÔ PHỎNG VÀ BÀI TOÁN HIỂN THỊ MÔ HÌNH 3D THÁP LUANG ....................................................................................... 1 1.1. Tổng quan về Thực tại ảo. ............................................................................ 1 1.1.1. Thực tại ảo. ........................................................................................... 1 1.1.2. Lịch sử phát triển của Thực tại ảo. ......................................................... 2 1.1.3. Ứng dụng của Thực tại ảo. .................................................................... 3 1.2. Khái quát về mô phỏng không gian di tích Tháp Luang ................................ 3 1.2.1. Di tích lịch sử ........................................................................................ 3 1.2.2. Vai trò của việc mô phỏng không gian di tích ........................................ 3 1.2.3. Giới thiệu về Tháp Luang ...................................................................... 5 1.3. Một số phương pháp và công cụ phần mềm giúp dựng mô hình 3D .............. 8 1.4. Phần mềm đồ họa. ...................................................................................... 10 1.5. Các ứng dụng cơ bản của đồ họa 3D. .......................................................... 11 1.6. Phầ n cứng đồ hoa ̣ (Graphics Hardware) ..................................................... 12 1.7. Unity 3D Game Engine. ............................................................................. 13 1.8. Môi trường và ngôn ngữ lập trình ............................................................... 13 1.8.1. Môi trường .......................................................................................... 13 1.8.2. Ngôn ngữ lập trình .............................................................................. 14 CHƯƠNG 2 MỘT SỐ KỸ THUẬT HIỂN THỊ MÔ HÌNH 3D ............................. 14 2.1. Kỹ thuật hiển thị mô hình Impostor ............................................................ 15 2.2. Kỹ thuật hiển thị mô hình Occlusion – Culling. .......................................... 19 2.3. Kỹ thuật hiển thị mô hình Bump Mapping. ................................................. 23 2.3.1. Kỹ thuật Ánh xạ bề mặt chạm nổi. ....................................................... 30 2.3.2. Kỹ thuật sử dụng môi trường ánh xạ bump mapping. .......................... 30 CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CHO THÁP LUANG VIÊNG CHĂN ......................... 32 3.1. Mô tả bài toán và giới thiệu Tháp Luang Viêng Chăn ................................. 32 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
vi 3.2. Xây dựng Cơ sở dữ liệu 3D không gian “Tháp Luang Viêng Chăn” .......... 34 3.2.1. Thu nhận dữ liệu ................................................................................. 34 3.2.2. Xây dựng dữ liệu mô phỏng ................................................................ 35 3.3. Xây dựng chương trình hiển thị .................................................................. 38 3.4. Thiết kế mô hình 3D Tháp Luang. .............................................................. 40 3.5. Một số giao diện chương trình .................................................................... 42 KẾT LUẬN ........................................................................................................... 47 1. Kết quả đạt được ........................................................................................... 47 2. Hướng phát triển ........................................................................................... 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 48 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Một hệ thống VR tại Viện Fraunhofer (CHLB Đức) ................................ 2 Hình 1.2 Tháp Luang Viêng Chăn .......................................................................... 5 Hình 1.3 Kiến trúc của Tháp Luang(http://anhbaochi.org/thap-luong/) ................... 6 Hình 1.4 Mô tả phân cấp Tháp Luang ..................................................................... 6 Hình 1.5 giao diện phần mềm 3DS max................................................................ 10 Hình 1.6 Các ứng dụng của kỹ thuật đồ họa.......................................................... 12 Hình 1.7 các thành phần cứng của hệ đồ họa tương tác ......................................... 13 Hình 1.8 giao diện Unity 3D Game Engine........................................................... 13 Hình 2.1 Rendering the Imposter .......................................................................... 15 Hình 2.2 Từ đối tượng 3D đến kỹ thuật ảnh giả mạo ............................................ 16 Hình 2.3 Hai hộp giới hạn Impostor...................................................................... 17 Hình 2.4 khung giới hạn cho Texture .................................................................... 18 Hình 2.5 Dựng hình đặc, khung dây, và sự phức tạp độ sâu .................................. 19 Hình 2.6 Trước khi Occlusion Culling. ................................................................. 20 Hình 2.7 Shadow volumes .................................................................................... 20 Hình 2.8 Một ảnh hoa văn phức tạp ...................................................................... 22 Hình 2.9 Bề mặt các viên gạch trong văn miếu .................................................... 24 Hình 2.10 Cây đổ bóng ......................................................................................... 25 Hình 2.11 Không gian tiếp tuyến .......................................................................... 27 Hình 2.12 Sự phản xạ của tia sáng trên bề mặt ...................................................... 28 Hình 2. 13 Ảnh hoa văn ........................................................................................ 29 Hình 3.1 Tháp Luang ............................................................................................ 34 Hình 3.2 Mô hình quản lý dữ liệu của hệ thống .................................................... 35 Hình 3.3 Flow diagram Quá trình số hóa vào tái tạo cảnh 3D trong mô phỏng ..... 36 Hình 3.4 Flow diagram xây dựng mô hình và xác định vị trí kiến trúc .................. 36 Hình 3.5 Flow diagram định vị vị trí kiến trúc trên di tích .................................... 37 Hình 3.6 Flow diagram tạo vật liệu và ảnh phủ cho mọi mức chi tiết cảnh 3D ...... 37 Hình 3.7 Workflow xây dựng dữ liệu mô phỏng mức thấp ................................... 38 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
viii Hình 3.8 Workflow quá trình sinh ảnh của cảnh mô phỏng tác động vào người khi thị sát của phần mềm sinh cảnh ............................................................................ 38 Hình 3.9 Sơ đồ mô tả quan hệ giữa các hệ thống của sản phẩm thực tại ảo .......... 39 Hình 3.10 Mô tả phân cấp Tháp Luang ................................................................. 40 Hình 3.15 Tượng phật trên Tháp Luang ................................................................ 44 Hình 3.16 dưới trong Tháp Luang ........................................................................ 44 Hình 3.17 trên tầng 2 của Tháp Luang .................................................................. 45 Hình 3.18 Các cột và nhà xung quanh................................................................... 45 Hình 3.19 tượng phật và kho trong Tháp Luang.................................................... 46 Hình 3. 20 mô hình 3D Tháp Luang Viêng Chăn nhìn từ trên xuống ................... 46 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÔ PHỎNG VÀ BÀI TOÁN HIỂN THỊ MÔ HÌNH 3D THÁP LUANG Theo cách truyền thống, việc tương tác với máy tính được thực hiện thông qua các thiết bị như bàn phím, chuột hay Joystick/Trackball/ Keyboard/Styplus để cung cấp thông tin đầu vào và sử dụng khối hiển thị trực quan để nhận thông tin đầu ra từ hệ thống. Với sự ra đời của các hệ thống thực tại ảo, các phương thức giao tiếp mới được phát triển cho phép người sử dụng tương tác một cách tích cực với máy tính. Công nghệ VR hiện đang rất phát triển trên thế giới. Hiện nay, ở nước Công hòa Dân chủ Nhân dân Lào, công nghệ VR đang dần được chú ý bởi những thế mạnh của nó chẳng hạn như cho phép tạo và hiển thị được dữ liệu lớn. Điều này rất quan trọng cho những ứng dụng như là tạo thiết kế đô thị, ứng phó với các tình huống khẩn cấp, du lịch, giải trí, quản lý giao thông, xây dựng những dự án quy mô lớn, và giáo dục. Trong những lĩnh vực này, thì việc trực quan hóa tương tác của mô hình là sự tối quan trọng cho sự phân tích chiều sâu của tập hợp dữ liệu. Mục đích của hệ thống là mô phỏng các hiệu ứng quan sát và cảm nhận khi thị sát trên một khu vực nhất định. Hệ thống này là sự kết hợp các kỹ thuật mô phỏng sử dụng đồ hoạ 3D với các thiết bị phần cứng. 1.1. Tổng quan về Thực tại ảo. 1.1.1. Thực tại ảo. Thực tại ảo (Virtual reality_VR) là một hệ thống mô phỏng trong đó đồ họa máy tính được sử dụng để tạo ra một thế giới "như thật". Hơn nữa, thế giới "nhân tạo" này không tĩnh tại, mà lại phản ứng, thay đổi theo ý muốn (tín hiệu vào) của người sử dụng (nhờ hành động, lời nói,..). Điều này xác định một đặc tính chính của VR, đó là tương tác thời gian thực. Thời gian thực ở đây có nghĩa là máy tính có khả năng nhận biết được tín hiệu vào của người sử dụng và thay đổi ngay lập tức thế giới ảo. Người sử dụng nhìn thấy sự vật thay đổi trên màn hình ngay theo ý muốn và bị thu hút bởi sự mô phỏng này. Tương tác và khả năng thu hút của VR góp phần lớn vào cảm giác đắm chìm, cảm giác trở thành một phần của hành động trên màn hình mà người sử dụng đang trải nghiệm. Nhưng VR còn đẩy cảm giác Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
2 này "thật" hơn nữa nhờ tác động lên tất cả các kênh cảm giác của con người. Trong thực tế, người dùng không những nhìn thấy đối tượng đồ họa 3D nổi, điều khiển (xoay, di chuyển,..) được đối tượng trên màn hình (như trong game), mà còn sờ và cảm thấy chúng như có thật. Ngoài khả năng nhìn (thị giác), nghe (thính giác), sờ (xúc giác), các nhà nghiên cứu cũng đã nghiên cứu để tạo các cảm giác khác như ngửi (khứu giác), nếm (vị giác). Tuy nhiên hiện nay trong VR các cảm giác này cũng ít được sử dụng đến. Như vậy: “Thực tại ảo là công nghệ sử dụng các kỹ thuật mô hình hoá không gian ba chiều với sự hỗ trợ của các thiết bị đa phương tiện hiện đại để xây dựng một thế giới mô phỏng bằng máy tính” Hình 1.1 Một hệ thống VR tại Viện Fraunhofer (CHLB Đức) 1.1.2. Lịch sử phát triển của Thực tại ảo. VR – Thực tại ảo là một thuật ngữ mới xuất hiện khoảng đầu thập kỷ 90, nhưng ở Mỹ và châu Âu VR đã và đang trở thành một công nghệ mũi nhọn nhờ khả năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực (nghiên cứu và công nghiệp, giáo dục và đào tạo cũng như thương mại, giải trí,…) tiềm năng kinh tế cũng như tính lưỡng dụng (trong dân dụng, quân sự) của nó. VR không phải là một phát minh mới, mà ngay từ năm 1962 Morton Heilig (Mỹ) đã phát minh ra thiết bị mô phỏng SENSORAMA. Tuy nhiên cũng như nhiều ngành công nghệ khác, VR chỉ thực sự được phát triển ứng dụng rộng rãi trong những năm gần đây nhờ vào sự phát triển của tin học (phần mềm) và máy tính (phần cứng). Thuật ngữ “virtual reality – thực tại ảo được đưa ra bởi Jaron Lanier (người sáng lập công ty VPL Research, tại Redwood – California, một trong những công ty đầu tiên cung cấp các sản phẩm cho môi trường ảo). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
3 Sự hình dung liên quan đến các tác động đầu ra mà máy tính tạo ra về thị giác, thính giác hay các giác quan khác khi người sử dụng tương tác với thế giới bên trong máy tính. Thế giới này có thể là các mô hình được thiết kế với sự trợ giúp của máy tính, là sự mô phỏng hay là cách nhìn nhận một cơ sở dữ liệu. Hệ thống có thể có tính động, các mô phỏng vật lý hay các hoạt cảnh. 1.1.3. Ứng dụng của Thực tại ảo. Tại các nước phát triển, chúng ta có thể nhận thấy VR được ứng dụng trong mọi lĩnh vực: Khoa học kỹ thuật, kiến trúc, quân sự, giải trí, du lịch,... và đáp ứng mọi nhu cầu: Nghiên cứu- Giáo dục- Thương mại-dịch vụ. Y học, du lịch là lĩnh vực ứng dụng truyền thống của VR. Bên cạnh đó VR cũng được ứng dụng trong giáo dục, nghệ thuật, giải trí, du lịch ảo (Virtual Tour), bất động sản... Trong lĩnh vực quân sự, VR cũng được ứng dụng rất nhiều ở các nước phát triển. Bên cạnh các ứng dụng truyền thống ở trên, cũng có một số ứng dụng mới nổi lên trong thời gian gần đây của VR như: VR ứng dụng trong sản xuất, VR ứng dụng trong ngành rôbốt, VR ứng dụng trong hiển thị thông tin (thăm dò dầu mỏ, hiển thị thông tin khối, ứng dụng cho ngành du lịch, ứng dụng cho thị trường bất động sản....) VR có tiềm năng ứng dụng vô cùng lớn. Có thể nói tóm lại một điều: Mọi lĩnh vực "có thật " trong cuộc sống đều có thể ứng dụng "thực tế ảo" để nghiên cứu và phát triển hoàn thiện hơn. 1.2. Khái quát về mô phỏng không gian di tích Tháp Luang 1.2.1. Di tích lịch sử Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào là một trong những quốc gia có nhiều danh lam thắng cảnh, với nhiều di tích lịch sử cần phải được bảo tồn, duy trì và quảng bá đến các bạn bè trên thế giới, đến từng người dân. Đây là một trong những việc làm hết sức cần thiết để gìn giữ những di sản văn hóa quý báu. 1.2.2. Vai trò của việc mô phỏng không gian di tích Một thực tế hiện nay, nhiều người dân trong nước cũng như trên thế giới có nghe, có biết Nước Lào có nhiều di tích quý báu như Tháp Luang Viêng Chăn Tuy nhiên, họ mới chỉ dừng lại ở việc nghe, biết mà chưa nhìn thấy tận mắt, chứng kiến tận mắt hay có thể nhìn thấy tổng thể qua hình ảnh hay video,… Đây là một vấn đề cần phải được giải quyết. Việc nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tiên tiến, khoa Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
4 học kỹ thuật, công nghệ thông tin mà cụ thể là kỹ thuật đồ họa máy tính, Thực tại ảo là việc làm hết sức cần thiết và có ý nghĩa. Vì việc ứng dụng Công nghệ như Thực tại ảo sẽ giúp cho chúng ta có thể quảng bá, giúp người dân trong nước và trên thế giới xem, ngắm và thăm quan về các di tích lịch sử như Tháp Luang Viêng Chăn qua internet một cách thuận tiện, dễ dàng và nhanh chóng, tiết kiệm chi phí,.. cho những người dân ở xa không có khả năng đến được tận nơi để thăm quan, chẳng hạn như những người dân của Việt Nam. Có câu rằng “một hình ảnh bằng cả nghìn lời nói”, điều đó thật không phủ nhận, vì rõ ràng nếu hiển thị thông tin chỉ với các ký hiệu, chữ cái, chữ số không thôi thì không thể hấp dẫn và dễ hiểu khi có thêm biểu diễn đồ họa. Kỹ thuật đồ họa cũng là công cụ không thể thiếu trong các ngành khoa học kỹ thuật, giáo dục nghệ thuật, giải trí, quảng cáo...(để diễn đạt máy móc thiết bị, cấu trúc cơ thể, thông tin thiên văn địa lý, hình ảnh minh họa..). Chính vì vậy, đồ họa hay Thực tại ảo là một vấn đề được quan tâm trong ngành công nghệ thông tin. Thông qua việc tìm hiểu về vai trò và ứng dụng của công nghệ thực tại ảo, em thấy công nghệ thực tại ảo đem lại hiệu quả rất lớn trong việc bảo tồn và phục chế di tích văn hóa. Tuy nhiên, ở Lào ứng dụng công nghệ Thực tại ảo còn khá mới mẻ và chưa phát triển nhiều. Mục đích của Luận văn này là cung cấp một sự lựa chọn mới, thay cho những tấm ảnh hoặc sơ đồ của các di tích lịch sử như Tháp Luang Viêng Chăn vốn khá khô cứng, đồng thời giúp những người muốn tìm hiểu lịch sử của Thủ đô Viêng Chăn được tận mắt đắm chìm trong không khí linh thiêng của quá khứ dân tộc bằng công nghệ thông tin hiện đại. Công nghệ này cho phép phục chế những di sản đang gặp nguy hiểm, với bầu không khí và bối cảnh của di tích lịch sử. Với công nghệ mô phỏng thực tại ảo sẽ tạo ra sự 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. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
5 1.2.3. Giới thiệu về Tháp Luang. Thạt Luổng tiếng Lào có nghĩa là tháp lớn, được xây dựng vào năm 1566 dưới triều vua Xệt Tha Thi Lạt, sau khi nhà vua dời đô từ Luông Pha Băng về Viêng Chăn. Thạt được đặt tên là “Cheđiloka Chulamạni” có nghĩa “Tháp ngọc trên thế giới”, nhưng nhân dân vẫn quen gọi là Phrạ Thạt Luổng để mô tả sự vĩ đại, to lớn của ngôi tháp. Thạt Luổng vốn được xây trên một ngôi đền cũ, cách Viêng Chăn 2km, đây là một trong những tháp Phật lớn nhất ở Lào với diện tích đáy là 90m x 90m, cao 45m. Cấu trúc mô hình Thạt Luổng được chia làm ba phần: - Phần dưới cùng là bệ tháp, mỗi cạnh dài 69m (từ phía Tây, Đông) và 68m (từ phía Bắc Nam), cả 4 cạnh được ốp bằng 323 phiến đá. - Tầng thứ hai, mỗi cạnh dài 48m, vòng quanh cả 4 cạnh được tạo hình những hoa sen lớn với 120 cánh. Tiếp giáp giữa tầng hai và tầng ba có 30 tháp nhỏ bao quanh. Các tháp nhỏ này có hình dáng tương tự như thạt trung tâm. - Tầng trên cùng là khối trung tâm thạt, có hình dáng quả bầu, được đặt trên một khối hình bán cầu trang trí bằng những hình cánh sen đang nở tung ra bốn phía. Toàn bộ khối trung tâm được phủ một màu vàng rực rỡ. Hình 1.2 Tháp Luang Viêng Chăn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
6 Hình 1.3 Kiến trúc của Tháp Luang(http://anhbaochi.org/thap-luong/) Tháp Luang Tầng dưới Tầng 2 Tầng 3 Nhà nhỏ Cửa Lá Sim Ma Tháp nhỏ Nhà nhỏ Cửa Tháp lớn Hoa sen lớn Cửa Đường hầm Hình 1.4 Mô tả phân cấp Tháp Luang Theo truyền thuyết của người Lào kể rằng vào năm 236 Phật lịch ( thế kỷ thứ III Tr.CN), năm nhà sư Lào sau khi thụ học xong ở Ấn Độ, khi trở về quê, họ đem theo chiếc xương đầu gối của Đức Phật. Năm nhà sư đến mường Viêng Chăn (Vientiane), xin Châu mường cho dựng tháp Thạt Luổng để cất giữ xá lị Phật. Châu mường đồng ý cho dựng ngôi tháp Đại Phật tích (tháp Thạt Luổng). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
7 Vào năm 1563, sau một loạt chiến thắng chống quân xâm lược Miến Điện (nay Myanmar), vua Xẹtthảthilạt, vì lí do chiến lược, đã dời đô từ Luang Prabang về Vientiane. Tại đây ông cho dựng nhiều thành quách, lâu đài, cung điện. Năm 1566, nhà vua cho xây Thạt Luổng trên nền ngôi chùa cũ, cách Vientiane 2 km. Năm 1911, một học giả Pháp tên là Henri Parmentier phát hiện ra cổng chính của ngọn tháp đã trùm lên che lấp ngọn tháp cũ. Tháp Thạt Luổng là kiến trúc chính của chùa Thạt Luổng và là một trong những tháp Phật giáo lớn nhất ở Lào. Chân đế rộng (90 x 90) m, cao 45 m. Trung tâm tháp là một khối lớn uy nghi vươn cao. Đế của khối trung tâm là một đài sen hình vuông, đang nở tung cánh vàng ra 4 phía. Trên đài sen là bệ cao có bình đồ vuông. Chân bệ là những bậc vuông, càng lên cao càng nhỏ dần, để rồi phìn ra ở trên thành một gờ nổi lớn. Từ gờ nổi này nở ra một khối gồm 4 mặt lớn, hơi ngả ra ngoài để giữ vững cho hình quả bầu thon ở phía trên. Quả bầu cũng được tạo bởi 4 khối cong lớn thắt dần lại ở miệng. Miệng bầu đỡ một tháp nhỏ có đỉnh nhọn cao. Toàn bộ khối trung tâm đều được quét mầu vàng. Cả khối mầu vàng được dựng trên một khối gần như bán cầu, cao to. Khối này cũng có bình đồ vuông và có 4 mặt cong nhỏ dần, thu lại ở đỉnh. Quanh chân của khối cong lớn ấy là 30 ngọn tháp nhỏ nhọn mầu vàng có hình dáng như đỉnh lớn trung tâm. Những tháp nhỏ mầu vàng này được dựng trên các bệ hình chóp cụt 4 cạnh mầu trắng. Các tháp nhỏ hình khối gần như bán cầu và đỉnh nhọn mầu vàng tạo thành khối trung tâm của Thạt Luổng. Khối này rất đồ sộ, có bình đồ gần vuông. Mặt Nam dài 54,26m, mặt Đông 52m, mặt Bắc 54,62m. mặt Tây 52,58m. Chạy quanh các tháp nhỏ là hồi lang vuông lộ thiên rộng, có lan can cao ở phía ngoài. Trên dãy lan can là 228 hình lá nhỏ, nhọn. Giữa mỗi lá nhỏ đó , có một khám nhỏ đặt tượng Phật đứng, nhỏ bằng đất nung. Thạt Luổng gồm 4 cửa, có tường cao bao quanh. Trong đó cửa phía Đông là cửa giả, 3 cửa còn lại có tam cấp dẫn xuống khu hồi lang bên dưới. Hồi lang tiếp theo phía dưới rộng hơn có hai bậc. Lan can bao quanh cũng được trang trí ở trên bằng các hình lá nhọn và các tháp ở góc. Trên 4 trục chính có 4 ngôi chùa nhỏ, mái nhọn hai lớp làm cổng thông giữa hồi lang với sân rộng phía dưới. Mỗi chùa cổng có tam cấp trang trí bằng hình quái vật Macara hoặc rắn Naga. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
8 Khu sân phía dưới rộng, tạo thành dãy hồi lang vuông lớn lộ thiên bên dưới. Thạt Luổng là mô hình tháp Phật giáo có nguồn góc từ Ấn Độ. Không chỉ cấu trúc gồm 3 phần mà khối thân hình bán cầu của Thạt Luổng đã gợi lại hình dáng tháp Sanchi ( thế kỷ thư III Tr. CN của Ấn Độ). Nhưng hình dáng vút cao của đỉnh Thạt Luổng lại mang dáng dấp của tháp Thái Lan thế kỷ XV – XVIII. Ngoài ra có một vài yếu tố của tháp Myanmar: Chân tháp được tạo bời những vòng hồi lang liên tiếp, tháp nhỏ bao quanh tháp trung tâm. Nhưng rõ ràng các yếu tố ảnh hưởng ngoại lai đó ở tháp Thạt Luổng đã tạo ra một kiến trúc tháp mang đậm bản sắc rất Lào, không hề giống bất kỳ một kiểu tháp Phật giáo nào. 1.3. Một số phương pháp và công cụ phần mềm giúp dựng mô hình 3D. VR là một hệ mô phỏng có tương tác hai chiều và xử lý thời gian thực, đặc biệt với kỹ thuật Stereo 3D cho phép người quan sát được chìm đắm trong không gian ảo. Để xây dựng hệ VR thì việc xây dựng mô hình 3D là khâu quan trọng đầu tiên. Cho đến nay, nhìn chung có 2 xu hướng để thực hiện mô phỏng hình 3D:  Cách thứ nhất: thể hiện các mô hình 3D nhờ các ngôn ngữ lập trình truyền thống như C#, Cách này không đòi hỏi sự chạy đua về công nghệ cũng như cấu hình mạnh của phần cứng, hơn nữa nó có thể thực hiện các mô phỏng phức tạp đòi hỏi sự chính xác cao.Tuy nhiên nó không được nhiều người sử dụng vì đó không phải là công việc đơn giản, nó đòi hỏi trình độ lập trình cao, các thuật toán phức tạp, mất nhiều thời gian và nhất là rất khó trong việc tạo ra những cảnh rộng lớn. Mặc dù ít được ưa thích nhưng đôi khi nó lại là lựa chọn duy nhất cho những ai muốn mô phỏng chính xác các hiện tượng thiên nhiên đúng với bản chất của nó. Tuy nhiên nó chỉ phù hợp với những mô phỏng có quy mô nhỏ, phù hợp với việc học tập.  Cách thứ hai: sử dụng các công cụ mô phỏng đã được xây dựng sẵn. Cách này không đòi hỏi trình độ lập trình cao, không tốn nhiều thời gian thực hiện, nó phù hợp với các mô phỏng có tính chất mô hình không yêu cầu độ chính xác cao. Một nhược điểm là nó yêu cầu cấu hình hệ thống mạnh để cài đặt và chạy chương trình, nhất là khi kết xuất. Tuy nhiên, hiện nay cách này đang rất phổ biến, rất được Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
9 ưa chuộng, nhất là trong các công việc làm Game 3D, Web3D, Phim 3D.v.v... Một số bộ công cụ mô phỏng thông dụng là: 3DsMax, Maya, Autocad, Painter3D, VirtualML, Softimage, Renderman, Houdili, Lightware, Flash.v.v... Trạng thái đối tượng mô phỏng có 2 dạng chính: mô phỏng tĩnh và mô phỏng động.  Mô phỏng tĩnh: Là dạng mô phỏng chỉ thể hiện được mô hình tĩnh, trong kết quả mô phỏng không có sự chuyển động, không có sự biến đổi. Đây là dạng mô phỏng thường chỉ áp dụng cho các vật tĩnh. Đây là dạng mô phỏng đơn giản nhất.  Mô phỏng động: mô phỏng động được tách thành 2 loại, đó là mô phỏng động theo thời gian thực và mô phỏng động không theo thời gian thực: - Mô phỏng động theo thời gian thực: là dạng mô phỏng đối tượng có sự chuyển động hoặc có tính chất thay đổi theo thời gian, không gian, và khi có tương tác thì hệ phải đáp ứng sự kiện đó trong một khoảng thời gian nhất định (quá thời gian đó thì kết quả không còn có ý nghĩa). Đây là dạng mô phỏng phức tạp nhất, khó khăn nhất. Nhưng đó lại là một đặc tính của Virtual Reality. - Mô phỏng động không theo thời gian thực: Đây là dạng mô phỏng không quan tâm tới thời gian đáp ứng của yêu cầu. Nó phù hợp cho xây dựng các hệ mô phỏng không có sự tương tác nhiều, không cần đáp ứng thời gian. Để thực hiện mô phỏng sự vật ta lại có 2 phương pháp chính: Phương pháp giả mô phỏng và phương pháp mô phỏng thật.  Phương pháp giả mô phỏng là ta dùng các kỹ thuật xử lý ảnh để tạo ra những đối tượng và những hiệu ứng giả đánh lừa mắt nhìn của con người. Ví dụ, như biến đổi ảnh không gian 2D thành hình ảnh của vật như trong không gian 3D, hay các phương pháp Texture.  Phương pháp mô phỏng thật là dùng các kỹ thuật tạo đối tượng và hiệu ứng dựa trên cơ sở khoa học là các thuật toán biểu diễn tính chất vật lý của đối tượng và các hàm biến đổi để thể hiện đối tượng một cách chính xác. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, vì thế tuỳ vào mức độ quan trọng của đối tượng trong hệ mà ta có thể chọn phương pháp phù hợp để xây dựng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
10 1.4. Phần mềm đồ họa.  3DS max. 3DS Max là một ứng dụng mạnh, tích hợp các mô hình 3 chiều, hoạt cảnh, và tạo cảnh 3D (rendering). Môi trường dễ học của nó cho phép các nghệ sĩ nhanh chóng tạo dựng một cách nhanh chóng các sản phẩm. 3DS Max thường được sử dụng để tạo phim và các đoạn video nghệ thuật, phát triển game, thiết kế sản phẩm đa phương tiện multimedia….. 3DS Max là đang dẫn đầu các phần mềm trong lĩnh vực thiết kế trực quan, phát triển game, thiết kế các hiệu ứng ảo và đào tạo. Khóa học hướng dẫn các bạn từ làm chủ giao diện, thao tác điều khiển sau đó tiến tới làm việc với qui trình chuẩn của một sản phẩm 3D tĩnh là : Modelling (dựng hình) – Mapping&Shading (Gán vật liệu) – Lighting (thiết lập ánh sáng) – Rendering (kết xuất ảnh). Hình 1.5 giao diện phần mềm 3DS max  Thư viện xử lý đồ họa OpenGL. OpenGL là một tiêu chuẩn kỹ thuật đồ họa nhằm mục đích tạo ra một giao diện lập trình ứng dụng đồ họa 3D được phát triển đầu tiên bởi Silicon Graphic, Inc. OpenGL đã trở thành một chuẩn công nghiệp và các đặc tính kỹ thuật của OpenGL do Uỷ ban kỹ thuật ARB. OpenGL cho phép phát triển các ứng dụng đồ họa sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau như C/C++, Java, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
11 Delphi, v.v…, tuy nhiên OpenGL cũng có thể được dùng trong ứng dụng đồ họa 2D. Giao diện lập trình này chứa khoảng 250 hàm để vẽ các cảnh phức tạp từ những hàm đơn giản và được ứng dụng rộng rãi trong các trò chơi điện tử. Ngoài ra còn được dùng trong các ứng dụng CAD, thực tại ảo, mô phỏng khoa học, mô phỏng thông tin, phát triển trò chơi. OpenGL sử dụng hệ tọa độ theo quy tắc bàn tay phải. 1.5. Các ứng dụng cơ bản của đồ họa 3D. Đồ hoạ 3D đang được nghiên cứu ứng dụng trong mọi lĩnh vực một cách mạnh mẽ hiện nay là: Khoa học kỹ thuật, kiến trúc, quân sự, giải trí, du lịch, địa ốc... và đáp ứng mọi nhu cầu: Nghiên cứu - Giáo dục - Thương mại - dịch vụ. Bên cạnh các ứng dụng truyền thống ở trên, cũng có một số ứng dụng mới nổi lên trong thời gian gần đây của đồ hoạ 3D như: đồ hoạ 3D ứng dụng trong sản suất, trong ngành rôbốt, trong hiển thị thông tin (thăm dò dầu mỏ, hiển thị thông tin khối, …) đồ hoạ 3D có tiềm năng ứng dụng vô cùng lớn. Có thể nói: Mọi lĩnh vực “có thật” trong cuộc sống đều có thể ứng dụng “thực tế ảo” để nghiên cứu và phát triển hoàn thiện hơn. Một lĩnh vực đầy hứa hẹn là việc sử dụng trưng bày ảo 3D trong giáo dục - giải trí, cụm từ này đang được sử dụng rộng rãi, nó thể hiện cho một nền giáo dục hiện đại không theo khuôn phép truyền thống, điều đó có nghĩa là vừa có thể học và vừa có thể giải trí trong khi học sinh đang tham gia một kịch bản nhập vai nào đó hoặc có thể tham gia một trò chơi... trên thực tế tương tác nhập vai có thể nắm bắt được sự chú ý của người sử dụng hệ thống, cùng một lúc có thể cung cấp nhiều thông tin không giống như phương pháp trước đây khi sử dụng hệ thống không phải là đa phương tiện. Ngoài ra, trưng bày ảo 3D là một cách thể hiện rất hiện đại của sự tương tác giữa người dùng và máy tính nó không dừng lại ở việc người dùng chỉ sử dụng máy tính với những mục đích cho công việc, mà nó còn mở ra vô vàn những thứ hấp dẫn khác với người sử dụng hệ thống mà người dùng như đang hóa thân thành nhân vật được khám phá nhiều nơi mà mình chưa biết. Trên đây là khái niệm chung nhất về trưng bày ảo 3D, nó có rất nhiều ưu điểm và một sự thể hiện rất tốt cho trưng bày ảo chính là phòng truyền thống ảo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn
12 3D. Về mặt bản chất, phòng truyền thống ảo là một bản sao của phòng truyền thống thực. Như vậy chúng ta thấy được ý nghĩa to lớn của việc ứng dụng đồ hoạ 3D, bởi những vấn đề khó khăn mà nếu không có đồ hoạ 3D thì có thể nói là khó lòng mà giải quyết, hay nếu có thể giải quyết được thì hiệu quả không cao và chi phí sẽ rất tốn kém. Còn khi ứng dụng đồ hoạ 3D vào, thì những vấn đề đó trở lên hết sức đơn giản, và hiệu quả của nó mang lại thì thực sự là to lớn, kể cả vật chất lẫn tinh thần. Hình 1.6 Các ứng dụng của kỹ thuật đồ họa 1.6. Phầ n cứng đồ hoa ̣ (Graphics Hardware). Các thành phần phần cứng của hệ đồ hoạ tương tác: - CPU: thực hiện các chương trình ứng dụng. - Bộ xử lý hiển thị : thực hiện công việc hiển thị dữ liệu đồ hoạ. - Bộ nhớ hệ thống : chứa các chương trình và dữ liệu đang thực hiện. - Gói phần mềm đồ hoạ (Graphics Package): cung cấp các hàm đồ hoạ cho chương trình ứng dụng. - Phần mềm ứng dụng (Application Program): phần mềm đồ hoạ ứng dụng. - Bộ đệm ( Frame buffer): có nhiệm vụ chứa các hình ảnh hiển thị. - Bộ điều khiển màn hình (Video Controller): điều khiển màn hình, chuyển dữ liệu dạng số ở frame buffer thành các điểm sáng trên màn hình. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. lrc.tnu.edu.vn