Tìm hiểu công nghệ và ứng dụng của thực tế ảo

Thực tế ảo là một khái niệm mới xuất hiện vào khoảng đầu những năm 90, nhưng tại Mỹ và Châu Âu thực tế ảo đã trở thành 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, thương mại và giải trí, ... ) và tiềm năng kinh tế cũng như công dụng kép (dân dụng và quân sự) của nó. Do tầm quan trọng và tính hữu dụng to lớn của nó nên việc nghiên cứu về thực tại ảo là vô cùng cần thiết. Và trên cơ sở đó có thể xây dựng một ứng dụng thực tế ảo hoàn chỉnh.

Chính vì vậy em đã chọn đề tài tốt nghiệp: “Tìm hiểu công nghệ và ứng dụng của thực tại ảo”.

TỔNG QUAN VỀ THỰC TẠI ẢO

Thực tế ảo là gì ?
Lịch sử phát triển của công nghệ thực tế ảo
Các đặc tính chính của VR
Các thành phần một hệ thống VR

Phần cứng (Hardware)
Phần mềm (Software)

Các thiết bị cơ bản

Thiết bị định hướng và chuyển động
Thiết bị tương tác và phản hồi

Một số ứng dụng chính của VR

Quân sự
Giáo dục
Xây dựng
Y học

Sử dụng màn hình này, người ta có thể thấy một thế giới ảo xuất hiện như thế giới thực. Giao diện cử chỉ giống như găng tay dữ liệu, cho phép người dùng điều khiển đối tượng. Về nguyên tắc, bất kỳ ngôn ngữ lập trình hoặc phần mềm đồ họa nào cũng có thể được sử dụng để mô hình hóa và mô phỏng các đối tượng VR.

Ở các nước phát triển, chúng ta có thể thấy VR được ứng dụng trong mọi lĩnh vực: Khoa học công nghệ, kiến trúc, quân sự, giải trí, v.v.

TÌM HIỂU VỀ CÔNG CỤ 3DMAX

Tổng quan về 3dmax

Giới thiệu
Một số khái niệm cơ bản
Các phép biến đổi hình dạng
Các phép biến đổi hình học

Gán vật liệu – vật liệu

Cửa sổ biên tập chất liệu
Các kiểu vật liệu đơn giản
Thao tác với các ảnh map

Ánh sáng light và camera

Ánh sáng light
Camera

Kết xuất tập tin

Xuất tập tin ra mô hình
Xem trước khi xuất tập tin

Cuối cùng, một đối tượng - một đối tượng là một tập hợp của nhiều yếu tố tạo nên một hình thức phức tạp. Khi mở, chúng hoạt động như các đường dẫn - đường dẫn giúp tạo các đối tượng 3D và hoạt ảnh. Các đối tượng phức hợp: Các đối tượng được tạo trong 3Dmax được bao phủ bởi nhiều mặt được gọi là các đối tượng phức hợp.

Khi một đối tượng được tạo, bất kỳ phần nào của đối tượng đều có thể được thao tác từ đỉnh của mặt đến phần tử. Viewport: Viewport dùng để hiển thị 1 hoặc nhiều hình chiếu - hình chiếu đối tượng hoặc hình chiếu - cảnh lên màn hình. Hộp giới hạn: Hộp giới hạn, còn được gọi là hộp giới hạn, là một khung bao quanh bất kỳ đối tượng phức tạp nào.

Và cũng có thể thiết lập các đối tượng được tạo theo thứ tự sao chép (copy), thể hiện hoặc tham chiếu. Lệnh căn chỉnh được sử dụng để căn chỉnh một đối tượng với một đối tượng khác, có thể là vị trí, xoay hoặc kích thước. Tạo đối tượng 3D từ hình đã chọn bằng cách xoay đối tượng quanh một trục xác định.

Tạo hiệu ứng hình thang bằng cách thu nhỏ một bên của hình học, sau đó chỉ định phạm vi thu nhỏ và áp dụng một đường cong. Áp dụng hiệu ứng xoắn giống như cái mở nút chai cho đối tượng. Đối tượng được xoay quanh trục đã chọn và theo góc xoay đã xác định.

Môi trường xung quanh: Rất hiếm khi được sử dụng, nhưng khi được sử dụng trong ảnh bitmap, ảnh sẽ xuất hiện khi đối tượng ở trong bóng tối.

NGÔN NGỮ VRML

Giới thiệu về VRML

VRML là gì ?
Định nghĩa về VRML
Lịch sử ra đời và phát triển của VRML
Đặc điểm cơ bản của VRML

VRML đã trở thành ngôn ngữ tiêu chuẩn cho mô phỏng thế giới 3D tương tác trên web. Với mục tiêu xây dựng một định dạng tiêu chuẩn cho phép mô tả thế giới thực trên máy tính cho phép nó chạy trên Web, VRML đã trở thành một tiêu chuẩn ISO vào năm 1997. VRML ra đời vào mùa xuân năm 1994 tại hội nghị WWW được tổ chức bởi The World Wide Web lần đầu tiên được tổ chức tại Geneva, Thụy Sĩ.

Tim Berners-Lee và Dave Raggett đã tổ chức một phiên gọi là Birds of a Feather (BOF) để mô tả giao diện thực tế ảo trên WWW. Nhiều người tham gia phiên BOF đã mô tả nhiều dự án đã triển khai xây dựng các công cụ trực quan hóa đồ họa 3D cho phép thực hiện nhiều thao tác web hữu ích. Các thành viên này nhất trí về việc các công cụ này cần có một ngôn ngữ chung, chung để định dạng, xác định mô tả của thế giới 3D và các siêu liên kết WWW.

Ngay sau cuộc họp BOF, tổ chức danh sách gửi thư www-vrml được thành lập để tập trung sản xuất phiên bản đầu tiên của VRML. Việc hưởng ứng lời mời của tổ chức kéo dài một tuần, và hơn một nghìn khách tham dự. Tại cuộc họp của Chủ tịch, Mark Pesce đã công bố ý tưởng của ông về việc trình bày một phiên bản dự thảo cấu trúc VRML đã có tại Hội nghị Mùa xuân năm 1994, được tổ chức chỉ 5 tháng trước đó.

Đệ trình của Đồ họa Silicon có tên là Thế giới Di chuyển tới tổ chức Yêu cầu Đề xuất cho một phiên bản mới. VRML được thiết kế đặc biệt để hiển thị thế giới 3D và không phải là phần mở rộng của HTML.

Các vấn đề cơ bản của VRML

Các thành phần cơ bản của VRML
Công cụ hiển thị VRML
Tập tin của VRML

Độc lập với phần cứng: có thể chạy trên các máy tính của các nhà sản xuất khác nhau. Khả năng mở rộng: Có thể chấp nhận các lệnh mới do người dùng thêm hoặc chỉ định. HTML có thể hiển thị các đối tượng tĩnh và động, các đối tượng đa phương tiện và các siêu liên kết khác đến các phương tiện khác như văn bản, âm thanh, phim và hình ảnh.

Để hiển thị các tệp VRML, chúng tôi sử dụng Máy khách Cortona VRML của Parallrl Graphics. Các tính năng của ứng dụng khách Cortona VRML Ứng dụng khách Cortona VRML sẽ hiển thị toàn bộ mô hình 3D trên máy tính một cách hoàn hảo như khi nó được tạo. Các tệp VRML có thể được tạo theo nhiều cách khác nhau: sử dụng trình soạn thảo văn bản như Nopepad để chỉnh sửa, sau đó lưu tệp với phần mở rộng .

Hoặc bạn có thể chỉnh sửa trên trình chỉnh sửa dành riêng cho VRML như VRML Pad và chạy ứng dụng trực tiếp. Scene graph: chứa các nút mô tả đối tượng và các thuộc tính liên quan. Nguyên mẫu: cho phép người dùng mở rộng một tập hợp các nút kiểu VRML.

Các định danh loại này có thể được bao gồm trong tệp (trong đó chúng được sử dụng) hoặc được xác định bên ngoài (tệp đó). Quản lý sự kiện: một số nút có thể tạo ra các sự kiện để đáp ứng với những thay đổi của môi trường do tương tác của người dùng.

Tìm hiểu chi tiết về VRML

Xây dựng các đối tượng hình học cơ bản
Xây dựng một số hình phức tạp
Các phép biến đổi trong VRML
Màu sắc trong VRML
Nhóm node
Một số phương pháp vẽ trong VRML
Texture Mapping
Script

Trẻ em : Các đối tượng được vẽ trong phần này sẽ bị ảnh hưởng bởi các biến đổi trong nút Biến đổi. Các mục riêng lẻ có thể được kết hợp thành các mục phức tạp. Một nút trong một nhóm có thể có bất kỳ số lượng nút con nào được đặt trong hộp con.

Anchor: cho phép định nghĩa một tập hợp các đối tượng và cách liên kết tới một url, chẳng hạn như một siêu liên kết tới một thế giới VRML khác, tới một trang HTML hoặc tới một số dữ liệu mà toàn bộ trình duyệt có thể đọc được. Khi bạn nhấp vào một trong các đối tượng bên trong nút Anchor, toàn bộ trình duyệt sẽ đưa bạn đến địa chỉ url. Khi bạn di chuột qua một đối tượng chứa trong một nút, bạn có thể nhìn thấy url của nó.

Transform: định nghĩa một hệ tọa độ mới cho các đối tượng trong cùng một nhóm. Inline: Hàm Inline cho phép ta gọi trực tiếp một đối tượng bên ngoài tệp vào trong tệp hiện tại. Bạn có thể mô hình hóa mọi chi tiết cấu trúc nhỏ của một đối tượng.

Trong một phiên bản Script, có thể có các trường hoặc thuộc tính, nhưng không giống như các thẻ khác, trong thẻ script, chúng ta có thể xác định các sự kiện mà thẻ này có thể nhận và gửi các sự kiện. Ngoài ra, thẻ script có thể được sử dụng để tạo các thủ tục khởi tạo và tắt máy. Một thẻ script có thể chấp nhận bất kỳ sự kiện nào có giá trị là các biến kiểu eventIn.

Các biến này là chỉ đọc, có nghĩa là chúng ta không thể đặt giá trị trực tiếp cho bất kỳ biến nào thuộc loại này.

ỨNG DỤNG VRML TRONG VIỆC XÂY DỰNG MÔ

Bài toán

Yêu cầu đặt ra và hướng giải quyết

Một số kỹ thuật xây dựng mô hình

Kế thừa sử dụng mô hình gốc
Sử dụng cảm biến
Kết quả đạt được

ỨNG DỤNG VRML TRONG XÂY DỰNG MÔ HÌNH SÀN KÍNH CHO CỔ ĐIỂN. Sử dụng nút Inline: xây dựng một tòa nhà cần nhiều cửa sổ, vì vậy chỉ cần xây dựng cửa sổ một lần và lưu nó trong tệp "ban.wrl". Sử dụng DEF: trong một bản dựng cũng sử dụng hộp, chúng ta có thể sử dụng hàm DEF để xác định hộp và khi sử dụng, chúng ta sẽ gọi nó tại vị trí mới.

Để ứng dụng trông chân thực hơn, ứng dụng cho phép người dùng không chỉ quan sát mà còn có thể thao tác, điều khiển như đóng mở cửa, di chuyển đồ vật,... Để làm được điều này, việc sử dụng các cảm biến được hỗ trợ trong VRML. Sử dụng cảm biến chuột để tạo hiệu ứng đóng mở cửa bằng tay.

Công nghệ thông tin có mặt trong mọi lĩnh vực của cuộc sống và tác dụng của nó là điều ai cũng mong đợi. Đặc biệt là trong lĩnh vực thực tế ảo, một lĩnh vực khá mới nhưng có tầm quan trọng rất lớn. Cũng giống như các lĩnh vực công nghệ thông tin khác, thực tế ảo có ngôn ngữ riêng của nó, đó là VRML.

Có thể nói thực tế ảo đóng vai trò vô cùng quan trọng bởi những bài toán hóc búa khó giải nếu không có thực tế ảo. Nhưng khi thực tế ảo được áp dụng, vấn đề đó trở nên dễ dàng hơn với ít chi phí và thời gian hơn.