Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết giới thiệu về công nghệ thực tế ảo và các cách tiếp cận để xây dựng mô hình 3D, những giải pháp xây dựng phần mềm thực tế ảo ứng dụng trên các thiết bị di động. Tiếp theo sẽ nêu các bước tiến hành thực hiện dự án từ các phần mềm như 3DSMAX, Unity.. nhằm mô hình hóa mô hình 3D trên công nghệ thực tế ảo.
Tạp chí Khoa học Viện Đại học Mở Hà Nội 55 (05/2019) 41-47 41 XÂY DỰNG MƠ HÌNH 3D TRONG THỰC TẾ ẢO ỨNG DỤNG MỘT SỐ PHÒNG CHỨC NĂNG TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI BUILDING 3D MODEL IN VIRTUAL REALITY APPLICATIONS AT SOME DEPARTMENTS AT HANOI OPEN UNIVERSITY Trần Duy Hùng*‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡‡ Ngày tòa soạn nhận báo: 2/11/2018 Ngày nhận kết phản biện đánh giá: 3/5/2019 Ngày báo duyệt đăng: 24/5/2019 Tóm tắt: Ngày mơ hình 3D tái ngày thực tế nhờ vào phát triển công nghệ đồ họa Việc sử dụng ứng dụng đồ họa kết hợp với công nghệ thực tế ảo để tạo sản phẩm diễn lĩnh vực văn hóa, giải trí, trị, khoa học, quốc phòng…Trong thực tế ảo việc xây dựng đối tượng 3D (3 chiều) vô quan trọng, đối tượng 3D giúp cho giới thực ảo giống với thực tế đáp ứng nhu cầu khắt khe người Bài báo giới thiệu công nghệ thực tế ảo cách tiếp cận để xây dựng mơ hình 3D, giải pháp xây dựng phần mềm thực tế ảo ứng dụng thiêt bị di động Tiếp theo nêu bước tiến hành thực dự án từ phần mềm 3DSMAX, Unity nhằm mơ hình hóa mơ hình 3D cơng nghệ thực tế ảo Từ khóa: Thực tế ảo, mơ hình 3D, mơ hình hóa, mơ Abstract: Today 3D models have been re-rendered more and more realistic thanks to the rapid development of graphics technology The use of graphics applications combined with virtual reality technology to create products are present in all fields of culture, entertainment, politics, science, defense In virtual reality, the construction of 3D objects is extremely important because 3D objects help the virtual reality world to be more realistic to meet the rigorous needs of people The paper introduces virtual reality technology and approaches to building 3D models, virtual reality software solutions for mobile applications Next steps will be taken from software such as 3DSMAX, Unity to model 3D models in virtual reality technology Keywords: Virtual reality, 3D model, modelling, simulation * Khoa Công nghệ Thông tin – Trường Đại học Mở Hà Nội 42 Nghiên cứu trao đổi ● Research-Exchange of opinion Tổng quan thực tế ảo mơ hình 3D thực tế ảo 1.1 Thực tế ảo Thực tế ảo hay gọi thực ảo (tiếng Anh Virtual Reality, viết tắt VR) [1][10][11][12] thuật ngữ miêu tả môi trường giả lập người Đa phần môi trường thực ảo chủ yếu hình ảnh hiển thị hình máy tính hay thơng qua kính nhìn ba chiều , nhiên vài mơ có thêm loại giác quan khác khác âm hay xúc giác Đặc điểm công nghệ thực tế ảo gói gọn từ tiếng Anh bắt đầu chữ I (3I) bao gồm: Interactive (Tương tác), Immersion (Đắm chìm), Imagination (Tưởng tượng) khác (Người sử dụng bay, xuyên tường, lại khắp nơi bơi lặn…) Một khía cạnh khác du hành định vị điểm nhìn người dùng Các thành phần hệ thống VR Một hệ thống VR tổng quát bao gồm thành phần: phần mềm (SW), phần cứng (HW), mạng liên kết, người dùng ứng dụng Trong thành phần quan trọng phần mềm (SW), phần cứng (HW) ứng dụng Hình Các thành phần hệ thống VR Hình Mơ tả đặc tính VR Tương tác thời gian thực (real-time interactivity) có nghĩa máy tính có khả nhận biết tín hiệu vào người sử dụng thay đổi giới ảo Cảm giác đắm chìm (immersion) hiệu ứng tạo khả tập trung ý cao cách có chọn lọc vào thơng tin từ người sử dụng hệ thống thực tế ảo Tính tưởng tượng (imagination): có hai khía cạnh tính tưởng tượng giới ảo: du hành bên giới động lực học môi trường Sự du hành khả người dùng để di chuyển khắp nơi cách độc lập, bên môi trường thật Nhà phát triển phần mềm thiết lập áp đặt việc truy cập vào khu vực ảo định, cho phép có nhiều mức độ tự Phần mềm Phần mềm linh hồn VR hệ thống máy tính đại Về mặt nguyên tắc dùng ngơn ngữ lập trình, phần mềm đồ họa để mơ hình hóa (modelling) mơ (simulation) đối tượng VR Phần mềm bảo đảm cơng dụng chính: Tạo hình vào Mơ Các đối tượng VR mơ hình hóa nhờ phần mềm hay chuyển sang từ mơ hình 3D (thiết kế nhờ phần mềm CAD khác AutoCAD, 3D Studio ) Các ngơn ngữ (có thể tìm miễn phí) OpenGL, C++, Java3D, VRML, X3D Phần cứng Chúng bao gồm thiết bị đầu có khả kích thích giác quan để tạo nên cảm giác hữu giới ảo thiết bị đầu vào có khả Nghiên cứu trao đổi ● Research-Exchange of opinion ghi nhận nơi người sử dụng nhìn vào hướng tới Hình Các thiết bị phần cứng Máy tính (PC hay Workstation với cấu hình đồ họa mạnh) Các thiết bị đầu vào (Input devices): Bộ dò vị trí (position tracking), giao diện định vị (Navigation interfaces) Bộ giao diện cử (Gesture interfaces) Các thiết bị đầu (Output devices): gồm hiển thị đồ họa (như hình, HDM ) để nhìn đối tượng 3D Thiết bị âm (loa) để nghe âm vòm (như Hi-Fi, Surround ) Bộ phản hồi cảm giác (Haptic feedback găng tay ) Bộ phản hồi xung lực (Force Feedback) 1.2 Mơ hình 3D Mơ hình 3D [2] cấu trúc liệu mơ tả hình thái 3D đối tượng Hiện để tạo mơ hình 3D có ba phương pháp Một chúng tạo từ phần mềm thiết kế 3D 3D Max [5], AutoCAD [6], SoldWord [7], Sketup [8], Maya [9] v.v thông qua nhà thiết kế 3D hay kiến trúc sư Hai sử dụng lệnh ngơn ngữ lập trình để tạo mơ hình đơn giản Ba sử dụng thiết bị máy qt 3D tạo mơ hình từ vật thể thực Để tạo mơ hình 3D phải hiểu cấu trúc mơ hình 3D, mơ hình 3D thường gồm thành phần tập đỉnh, tập mặt tập UV (trong tập UV thường kết hợp với ảnh chất liệu bên để tạo 43 hình ảnh mơ hình với bề mặt giống với thực tế) Trong mơ hình 3D, tập đỉnh tập vector chiều mà vector điểm không gian chiều Tập đỉnh quy định hình dạng 3D đối tượng, tiếp tập mặt để kết nối đỉnh với từ tạo bề mặt đối tượng Về tập đỉnh tập mặt tạo mơ hình 3D giống với tượng đan màng lưới rỗng bên trong, chúng tạo hình dạng giống lưới dựa quan hệ đỉnh mặt Để có mơ hình giống thật cần xác định texture tập UV để quy định việc sử dụng texture bề mặt đối tượng Như để xác định mơ hình 3D thường phải xác định thành phần tập đỉnh, tập mặt UV Ứng dụng công nghệ thực tế ảo Bài báo tập trung vào việc ứng dụng công nghệ thực tế ảo với phần mềm Unity, 3DSMAX để triển khai ứng dụng vào số phòng chức Đại học Mở Hà Nội nhằm giúp quảng bá nhà trường đến với công chúng áp dụng công nghệ nhiều lĩnh vực sống Bài báo trọng vào việc trình bày cách làm không tập trung vào chi tiết cài đặt phần mềm chi tiết trình thực trình triển khai dự án 2.1 Yêu cầu đặt Đáp ứng cho nhu cầu quảng bá hình ảnh Đại học Mở Hà Nội rộng rãi tới người cách hiệu quả, mang tính cơng nghệ đại bắt kịp với xu hướng công nghệ giới Xây dựng ứng dụng phần mềm áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác đời sống 2.2 Giải pháp mơ hình ứng dụng 2.2.1 Giải pháp đề xuất 44 Nghiên cứu trao đổi ● Research-Exchange of opinion Thiết kế mơ hình phòng E-learning mơ giống phòng thực, người dùng dễ dàng tham quan thiết bị mobile Nghiên cứu ứng dụng đồ họa để thiết kế hình ảnh dạng khơng gian chiều mơ phòng ảo Tiến hành thiết kế phòng ảo ứng dụng đồ họa 2.2.2 Mục tiêu Quảng bá hình ảnh Đại học Mở Hà Nội rộng rãi tới người Giảm thiểu hạn chế phòng chức Trường Áp dụng công nghệ, thiết bị di động phổ biến nước giới Đưa ứng dụng áp dụng vào nhiều lĩnh vực khác đời sống khoa học… 2.2.3 Mơ hình ứng dụng Cơng nghệ thực tế ảo xu hướng tất yếu tương lai, giúp người có hội trải nghiệm việc giới ảo sống động chân thực giới thực Và ứng dụng phổ biến công nghệ thực tế ảo sống Những lĩnh vực mang tính ứng dụng cao VR: - Ứng dụng Gaming, Movie - Ứng dụng đào tạo y tế - Ứng dụng quân - Ứng dụng ngành công nghiệp xe - Ứng dụng giáo dục - Ứng dụng ngành khoa học vũ tru - Ứng dụng ngành xây dựng, kiến trúc… Với khả ứng dụng không giới hạn, tiềm công nghệ thực tế ảo không dừng lại số lĩnh vực y tế, phim ảnh hay du lịch kể trên, mà thay đổi nhiều ngành nghề khác tương lai mua sắm trực tuyến, thể thao, báo chí Triển khai nghiên cứu dự án và các công cụ hỗ trợ 3.1 Nghiên cứu dự án Đây dự án lớn, cần nhiều nhân lực chuyên gia thiết kế đồ họa, lập trình mobile thời gian để hoàn thiện Giai đoạn - khảo sát: Thực khảo sát thông qua việc lấy ý kiến trực tiếp cán thực công việc liên quan tới phòng e-learning Đại học Mở Hà Nội Giai đoạn – thiết kế hình ảnh và sở liệu lưu trữ: Sử dụng phương pháp tổng hợp ý kiến khác nhau, kết hợp với phương pháp loại trừ dư thừa để đưa thiết kế tốt cho phòng elearning phòng họp Giai đoạn – xây dựng ứng dụng smartphone: Sử dụng cơng nghệ lập trình mobile, đưa mơ hình, hình ảnh thiết kế vào thiết bị mobile Giai đoạn – vận hành thử nghiệm cập nhật sửa chữa: Áp dụng phương pháp thử – sai để hoàn thiện hệ thống cách test thử thử nghiệm hệ thống hoạt động mong muốn 3.2 Triển khai dự án - Tiến hành khảo sát chụp tổng thể phòng - Thực vẽ phòng 3DSMAX - Đưa mơ hình phòng dựng 3DSMAX vào UNITY - Tại UNITY tiến hành viết code, điều chỉnh thông số kỹ thuật - Xây dựng ứng dụng phần mềm cho Android tiến hành chạy thử nghiệm - Quá trình thử nghiệm fix lỗi - Phần mềm chạy ổn định Nghiên cứu trao đổi ● Research-Exchange of opinion 45 Card Ổ cứng GTX950M 2G DDR5 1TB Bảng 2: Cấu hình máy tối thiểu thiết kế phần đồ họa - Cần máy tính để lập trình phần ứng dụng UNITY Hình Mơ hình quy trình thực ứng dụng 3.3 Phần mềm các thiết bị hỗ trợ triển khai dự án 3.3.1 Phần mềm Các phần mềm sử dụng STT Tên phần mềm Bản quyền 3DSMAX Miễn phí UNITY Miễn phí Photoshop, Maya Miễn phí Bảng 1: Các phần mềm triển khai 3.3.2 Các thiết bị hỡ trợ - Cần máy tính để thiết kế phần khơng gian mơ hình phòng e-learning, phòng họp, sử dụng phần mềm 3DSMAX, Photoshop, Maya STT Thành phần Bộ vi xử lý RAM STT Thành phần Bộ vi xử lý RAM Card HDD Mô tả Core i7 – 4720HQ 8GB GTX960M TB Bảng 3: Cấu hình máy tối thiểu - Cần thiết bị để chạy thử nghiệm sau hoàn thành + điện thoại Samsung Galaxy Note STT Thành phần Mô tả Hệ điều hành Android v6.0 CPU Exynos 5433 nhân RAM GB Bộ nhớ 32GB Bảng 4: Thông số máy SS Note + Kính thực tế ảo (VR Box) Sau hồn thành chương trình dùng VR Box để thử nghiệm chương trình Nếu có lỗi quay lại để chỉnh sửa đến mong muốn Mô tả Core i5 6300HQ Skylake 8GB Hình Kính VR Nghiên cứu trao đổi ● Research-Exchange of opinion 46 Một số kết Hình Mơ hình phòng họp sáng…trên sở xây dựng phần mềm thực tế ảo mơ phòng E-learning phòng họp Đại học Mở Hà Nội Nội dung báo mang tính chất thực nghiệm cao Qua trình tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu trình thực tiễn làm việc, triển khai thành công ứng dụng áp dụng trực tiếp phòng e-learning phòng họp Đại học Mở Hà Nội sử dụng công nghệ thực tế ảo (Virtual Reality) phần mềm 3DSMAX, UNITY phần mềm hỗ trợ khác Thời gian tiếp tục nghiên cứu thử nghiệm để đưa ứng dụng áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác Tài liệu tham khảo: Hình Mơ hình phòng họp nhìn kính VR Hình Mơ hình phòng E-learning [1] Steven M Lavalle, Virtual Reality [2] J.C.Carr, R.K.Beatson, J.B.Cherrie, T.J.Mitchell, W.R.Fright, B.C.McCallum, T.R.Evans (2001), Reconstruction and Representation of 3D Objects with Radial BasicFunctions [3] Riccitiello, John (October 23, 2014) "John Riccitiello sets out to identify the engine of growth for Unity Technologies (interview)" VentureBeat (Interview) Interview with Dean Takahashi [4] "What's new in Unity 5.0" Unity Technologies Hình Mơ hình phòng E-learning nhìn kính VR Kết luận Bài báo giới thiệu cơng nghệ thực tế ảo, quy trình xây dựng phần mềm thực tế ảo kỹ thuật liên quan như: Xây dựng mơ hình, điều khiển, tích hợp ánh [5] 3ds Max 2010, Kelly LMurdock, Gernal M Weinberg [6] Beginning AutoCad 2014, Chery, R.Shrock [7] SolidWorks 2015 Part II- Advanced Techniques, Paul Tran [8] Architectural Design with SketchUp: Component-Based Modeling, Plugins, Rendering, and Scripting PDF Full Ebook Online, Alexander C Schreyer [9]https://knowledge.autodesk.com/suppor t/maya/learn-explore?sort=score [10] https://www.vrs.org.uk/virtualreality/what-is-virtual-reality.html [11] https://www.vrs.org.uk/ Nghiên cứu trao đổi ● Research-Exchange of opinion [12]https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_ reality Địa tác giả: Khoa Công nghệ Thông tin – Trường Đại học Mở Hà Nội Email: hung_tranduy@yahoo.com 47 ... công nghệ thực tế ảo Bài báo tập trung vào việc ứng dụng công nghệ thực tế ảo với phần mềm Unity, 3DSMAX để triển khai ứng dụng vào số phòng chức Đại học Mở Hà Nội nhằm giúp quảng bá nhà trường. .. quan thực tế ảo mơ hình 3D thực tế ảo 1.1 Thực tế ảo Thực tế ảo hay gọi thực ảo (tiếng Anh Virtual Reality, viết tắt VR) [1][10][11][12] thuật ngữ miêu tả môi trường giả lập người Đa phần môi trường. .. giới ảo sống động chân thực giới thực Và ứng dụng phổ biến công nghệ thực tế ảo sống Những lĩnh vực mang tính ứng dụng cao VR: - Ứng dụng Gaming, Movie - Ứng dụng đào tạo y tế - Ứng dụng quân - Ứng