- CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÔ PHỎNG VÀ BÀI TOÁN HIỂN THỊ MÔ HÌNH 3D THÁP LUANG. - Khái quát về mô phỏng không gian di tích Tháp Luang. - Vai trò của việc mô phỏng không gian di tích. - Kỹ thuật hiển thị mô hình Impostor. - Kỹ thuật hiển thị mô hình Occlusion – Culling. - Kỹ thuật hiển thị mô hình Bump Mapping. - Xây dựng dữ liệu mô phỏng. - Thiết kế mô hình 3D Tháp Luang. - Hình 3.1 Tháp Luang. - Hình 3.3 Flow diagram Quá trình số hóa vào tái tạo cảnh 3D trong mô phỏng. - Hình 3.7 Workflow xây dựng dữ liệu mô phỏng mức thấp. - Hình 3.8 Workflow quá trình sinh ảnh của cảnh mô phỏng tác động vào người khi. - TỔNG QUAN VỀ MÔ PHỎNG VÀ BÀI TOÁN HIỂN THỊ MÔ HÌNH 3D THÁP LUANG. - 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.. - 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". - 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. - 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”. - 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. - 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.. - trong cuộc sống đều có thể ứng dụng "thực tế ảo". - Khái quát về mô phỏng không gian di tích Tháp Luang 1.2.1. - 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.. - Tháp Luang. - 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. - 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 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. - 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. - 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.. - Delphi, v.v…, tuy nhiên OpenGL cũng có thể được dùng trong ứng dụng đồ họa 2D. - 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. - Có thể nói: Mọi lĩnh vực “có thật”. - Là một công nghệ số hóa hình ảnh, mô phỏng động, công nghệ thực tại ảo đang được ứng dụng trong việc tái hiện lại những hình ảnh các di tích lịch sử đang ngày một xuống cấp và mai một. - Hệ thống này là sự kết hợp các kỹ thuật mô phỏng sử dụng đồ họa 3D với các thiết bị phần cứng. - Ưu điểm của phương pháp này không đòi hỏi sự chạy đua về công nghệ cũng như cấu hình mạnh của phần cứng, hơn nữa có thể thực hiện các mô phỏng phức tạp đòi hỏi sự chính xác cao. - Vì vậy đây là lựa chọn duy nhất cho những ai muốn mô phỏng chính xác các hiện tượng thiên nhiên đúng với bản chất của nó.. - Vì số dữ liệu hình học rất lớn cùng dữ liệu mô phỏng chất liệu kiến trúc,do vậy bắt buộc tiếp cận các kỹ thuật tăng tốc đồ họa 3D với các máy tính hiệu năng cao. - Kỹ thuật hiển thị mô hình Impostor.. - Chẳng hạn như việc sử dụng billboard là mô phỏng cây. - Thay đổi kích thước texture có thể được thực hiện bằng cách gọi glCopyTexImage2D() thay thế cho hàm glTexSubImage2D().. - Kỹ thuật hiển thị mô hình Occlusion – Culling.. - Việc mô hình hóa và mô phỏng các đối tượng trong tòa tháp Luang là rất khó, do độ phức tạp, chi tiết chân thực của tòa tháp. - Với kỹ thuật hiển thị mô hình OC có thể hiển thị các đặc trưng chi tiết có một độ phức tạp chiều sâu cao. - Có thể vẫn sử dụng các tam giác cho rendering, bởi vậy sẽ không là một vấn đề. - Kỹ thuật hiển thị mô hình Bump Mapping.. - Bên cạnh các kỹ thuật hiển thị truyền thống như chọn lọc có loại bỏ và thay thế ảnh 3D bằng ảnh 3D phần mềm mô phỏng còn sử dụng kỹ thuật hiển thị mới đó là bump mapping.. - Cây đổ bóng này có thể hiện, nếu. - Các lập trình viên đồ họa 3D đôi khi sử dụng một chất lượng thấp hơn, kỹ thuật bump mapping nhanh hơn để mô phỏng bump mapping. - XÂY DỰNG MÔ PHỎNG KHÔNG GIAN DI TÍCH. - Ứng dụng cho Tháp Luang Viêng Chăn,chúng tôi xây dựng mô phỏng một số hình ảnh về di tích Tháp Luang trong không gian đồ họa 3D với công nghệ mô phỏng thực tại ảo, 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.. - Xây dựng dữ liệu mô phỏng.. - 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.. - Dữ liệu hình học 3D cho mô phỏng động Tạo lưới định. - 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. - Phần mềm của bất kỳ VR nào cũng phải bảo đảm 2 công dụng chính: Tạo hình và mô phỏng. - 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. - Không gian Tháp Luang được xây dựng bằng cách tẩm phủ các kiến trúc bề mặt bằng công nghệ mô phỏng. - Hình 3.8 Workflow quá trình sinh ảnh của cảnh mô phỏng tác động vào người khi thị sát của phần mềm sinh cảnh. - 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. - 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:. - Hệ thống phát triển phần mềm Mô phỏng – Thực tại ảo. - Phần mềm Mô phỏng không gian di tích. - 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. - Thiết kế mô hình 3D Tháp Luang.. - Có nhiều loại cây có thể sử dụng. - 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 Tháp Luang là một nút nhóm của mô phỏng 3D, có thể chứa đựng các nút.. - 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. - 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 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. - Hình 3.11 Modelling tạo ra mô hình 3D mô phỏng một trụ hình tháp nhỏ. - 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).. - 4) Ứng dụng công nghệ VR lập trình với C#, và Unity 3D Game Engine để xây dựng phần mềm mô phỏng không gian di tích Tháp Luang. - 1) Tìm hiểu thêm về quá trình hình thành và phát triển di tích lịch sử, văn hóa Tháp Luang , một số khu di tích lịch sử khác để xây dựng và phát triển thêm các phần mềm mô phỏng khác.. - [1] Nguyễn Văn Huân , Vũ Đức Thái, Kỹ thuật lập trính mô phỏng thế giới thực Morfit 3D.. - [4] Nguyễn Văn Trường, Trung tâm Công nghệ Mô phỏng – HVKTQS. - “Hệ thống thời gian thực và ứng dụng trong kỹ thuật mô phỏng”, Recognizing 3D object for automatic toolpath generation an verification.. - [5] Công ty cổ phần phát triển công nghệ và hệ thống mô phỏng W2G, “Mô phỏng không gian phổ cổ Hà Nội”.. - [6] Nguyễn Văn Trường, Trung tâm Công nghệ Mô phỏng – HVKTQS “Impostor và Occlusion Culling”. - [7] Nguyễn Văn Trường, Trung tâm Công nghệ Mô phỏng –HVKTQS, “Giới thiệu nhanh về Scenengraph API của cộng đồng mã nguồn mở (Tiếng việt)”.. - [8] Nguyễn Văn Trường, Trung tâm Công nghệ Mô phỏng –HVKTQS, “Bump mapping”. - [9] Nguyễn Văn Trường, Nguyễn Văn Đức, Trung tâm Công nghệ Mô phỏng – HVKTQS, “Tái hiện các di tích lịch sử bằng công nghệ thực tại ảo”.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt