Luận văn Thạc sĩ Khoa học máy tính: Nghiên cứu một số kỹ thuật hiện thị mô hình 3D và ứng dụng hiện thị mô hình 3D di tích Patuxay

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:64

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chính của luận văn là tìm hiểu một số kỹ thuật hiển thị mô hình 3D như: Kỹ thuật hiển thị mô hình Impostor, kỹ thuật hiển thị mô hình Occlusion – Culling, kỹ thuật hiển thị mô hình Bump Mapping. Ứng dụng phần mềm 3Ds max trong thiết kế mô hình 3D. Sử dụng các dữ liệu ảnh thu thập và các công cụ liên quan tạo nên khu di tích trong PATUXAY. 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: Nghiên cứu một số kỹ thuật hiện thị mô hình 3D và ứng dụng hiện thị mô hình 3D di tích Patuxay

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∞∞𑃰∞∞∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ KAMOUBONH VONGPHACHANH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KỸ THUẬT HIỆN THỊ MÔ HÌNH 3D VÀ ỨNG DỤNG HIỆN THỊ MÔ HÌNH 3D DI TÍCH PATUXAY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên, năm 2018
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∞∞𑃰∞∞∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ KAMOUBONH VONGPHACHANH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KỸ THUẬT HIỆN THỊ MÔ HÌNH 3D VÀ ỨNG DỤNG HIỆN THỊ MÔ HÌNH 3D DI TÍCH PATUXAY Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 84 80 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Hướng dẫn khoa học: TS. VŨ ĐỨC THÁI Thái Nguyên, năm 2018
i LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan luận văn tốt nghiệp với tên đề tài “Một số KỸ thuật hiện thị mô hình 3D và ứng dụng hiện thị mô hình 3D di tích PATUXAY” là do em triển khai thực hiện dưới sự hướng dẫn của cán bộ hướng dẫn khoa học. Các nội dung tham khảo có trích dẫn đầy đủ, các sản phẩm phần mềm do em tự thiết kế cài đặt . Nếu có gì sai em xin chịu mọi hình thức kỉ luật theo quy chế đào tạo. Thái Nguyên, ngày 06 tháng 08 năm 2017 HỌC VIÊN THỰC HIỆN KAMOUBONH VONGPHACHANH
ii LỜI CẢM ƠN 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 hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn, em 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. 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. Thái Nguyên, ngày 20 tháng 06 năm 2018 HỌC VIÊN THỰC HIỆN KAMOUBONH VONGPHACHANH
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................... v CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÔ PHỎNG VÀ BÀI TOÁN HIỂN THỊ MÔ HÌNH 3D ..................................................................................................................... 1 1.1. Tổng quan về Thực tại ảo ................................................................................1 1.1.1. Thực tại ảo là gì ........................................................................................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 hình 3D .................................................................................3 1.3. Số hóa hiển thị mô hình 3D .............................................................................4 1.3.1. Hệ trục tọa độ động ..................................................................................6 1.3.2. Hệ trục tạo độ tĩinh ...................................................................................8 1.3.3. Đóng gói trạng thái ...................................................................................9 1.3.4. Các phép biển đổi đồ thị .........................................................................13 1.4. Di tích PATUXAY ........................................................................................15 CHƯƠNG 2 MỘT SỐ KỸ THUẬT HIỂN THỊ MÔ HÌNH 3D............................... 18 2.1. Kỹ thuật hiển thị mô hình Impostor ...............................................................18 2.1.1. Tạo một Impostor ...................................................................................20 2.1.2. Dựng Impostor ........................................................................................21 2.2. Kỹ thuật hiển thị mô hình Occlusion – Culling. ............................................22 2.3. Kỹ thuật hiển thị mô hình Bump Mapping. ...................................................27 2.3.1. Bump mapping .......................................................................................27 2.3.2. Kỹ thuật sử dụng môi trường ánh xạ bump mapping. ............................35
iv CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG HIỆN THỊ MÔ HÌNH CHO PATUXAY ...................... 37 3.1. Tổng quan về di tích PATUXAY ..................................................................37 3.2. Phát triển ứng dụng mô phỏng công trình PATUXAY bằng công nghệ thực tại ảo……………………………………………………………………………..39 3.3. Cài đặt mô phỏng ..........................................................................................46 3.3.1. Dựng hình 3D (Modelling 3D). ..............................................................47 3.3.2. Thiết kế môi trường. ...............................................................................49 3.4. Một số giao diện chương trình. ......................................................................50 KẾT LUẬN ............................................................................................................... 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 55
v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Một hệ thống VR tại Viện Fraunhofer (CHLB Đức) .................................. 2 Hình 1.2: Giao diện phần mềm 3DS max ................................................................... 5 Hình 1.3: Hệ trục tọa độ Trục _Axis ........................................................................... 6 Hình 1.4: Hệ tọa độ World .......................................................................................... 8 Hình 1.5: Hệ tọa độ Screen ......................................................................................... 8 Hình 1.6: Hệ tọa độ World .......................................................................................... 9 Hình 1.7: Đóng gói trạng thái ................................................................................... 10 Hình 1.8: MAX cung cấp ba loại điều chỉnh điểm chốt ........................................... 13 Hình 1.9: Use Selection Center( tâm của tập chọn) .................................................. 14 Hình 1.10: Use Transform Coordinate Center (tâm của hệ tọa độ phép biến đổi) ... 14 Hình 1.11: PATUXAY.............................................................................................. 16 Hình 1.12: Kiến trúc của PATUXAY ....................................................................... 17 Hình 2.1: Rendering the imposter ............................................................................. 18 Hình 2.2: Từ đối tượng 3D đến kỹ thuật ảnh giả mạo .............................................. 19 Hình 2.3: Hai hộp giới hạn Impostor ........................................................................ 20 Hình 2.4: khung giới hạn cho Texture ...................................................................... 21 Hình 2.5: Dựng hình đặc, khung dây, và sự phức tạp độ sâu ................................... 22 Hình 2.6: Trước khi Occlusion Culling. ................................................................... 23 Hình 2.7: Shadow volumes ....................................................................................... 23 Hình 2.8: Một ảnh hoa văn phức tạp ......................................................................... 26 Hình 2.9: Bề mặt các viên gạch trong văn miếu ...................................................... 28 Hình 2.10: Cây đổ bóng ............................................................................................ 29 Hình 2.11: Không gian tiếp tuyến ............................................................................. 31 Hình 2.12: Sự phản xạ của tia sáng trên bề mặt ........................................................ 32 Hình 2.13: Ảnh hoa văn ............................................................................................ 34 Hình 3.1: Khải hoàn môn Patuxay dấu tích một thời kì lịch sử ................................ 37 Hình 3.2: Patuxay dấu tích một thời kì lịch sử ......................................................... 38 Hình 3.3: Ảnh khu sơn Patuxay ................................................................................ 39
vi Hình 3.4: Mô hình quản lý dữ liệu của hệ thống ...... Error! Bookmark not defined. Hình 3.5: Flow diagram Quá trình số hóa vào tái tạo cảnh 3D trong mô phỏngError! Bookmar Hình 3.6: Flow diagram xây dựng mô hình và xác định vị trí kiến trúcError! Bookmark not de Hình 3.7: Flow diagram định vị vị trí kiến trúc trên di tíchError! Bookmark not defined. Hình 3.8: Flow diagram tạo vật liệu và ảnh phủ cho mọi mức chi tiết cảnh 3DError! Bookmark Hình 3.9: Workflow xây dựng dữ liệu mô phỏng mức thấpError! Bookmark not defined. Hình 3.10: Workflow quá trình sinh ảnh của cảnh mô phỏng tác động vào ngườiError! Bookm Hình 3.11: Sơ đồ mô tả quan hệ giữa các hệ thống của sản phẩm thực tại ảoError! Bookmark n Hình 3.12: Mô tả phân cấp Tháp Luang ................................................................... 47 Hình 3.13: Modelling tạo ra mô hình 3D mô phỏng một trụ hình tháp nhỏ trên tầng cao.. 48 Hình 3.14: Mô hình 3D sau khi áp vật liệu ............................................................... 49 Hình 3.15: Dựng hình 3D vào Unity......................................................................... 50 Hình 3.16: Trên tầng cao của PATUXAY ................................................................ 51 Hình 3.17: Các cột và xung quanh ........................................................................... 52 Hình 3.18: Mô hình 3D PATUXAY nhìn từ trên xuống ......................................... 53
1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÔ PHỎNG VÀ BÀI TOÁN HIỂN THỊ MÔ HÌNH 3D 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 là gì 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
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. 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
3 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). 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 hình 3D Bài toán mô phỏng: Có hai dạng bài toán tối ưu mô hình 3D thường được nhắc đến trong lĩnh vực mô phỏng 3D với đầu vào và đầu ra cùng là mô hình 3D nhưng mang những đặc điểm khác nhau giữa mô hình trước tối ưu và sau tối ưu. Thứ nhất, là tối ưu về mặt hình ảnh. Ở đó, với đầu vào là một mô hình 3D đã được thiết kế hoặc thu từ máy
4 quét người xử lý cần nâng cao chất lượng hình ảnh của mô hình. Khi đó chúng ta cần chú ý tới việc tối ưu chất lượng hình ảnh hoặc lưới của mô hình, điều này dẫn tới các bài toán xử lý về ánh sáng, góc cạnh để khi render thu được hình ảnh chân thực nhất có thể. Trên thực tế quá trình tối ưu này dẫn tới một trường phái thiết kế siêu thực. Ở đó những nhà thiết kế có thể thay thế nhân vật thực bằng nhân vật thiết kế ảo. Thứ hai, là tối số lượng lưới (mặt và đỉnh trong mô hình) với bài toán này đầu vào là một mô hình 3D (thường là mô hình thu được từ máy quét) và đầu ra là mô hình đó với số lượng lưới giảm đi nhưng vẫn đảm bảo hình dạng và hình ảnh của đối tượng không thay đổi nhiều giữa trước và sau tối ưu. Trong nội dung luận văn tập trung vào giải quyết bài toán thứ hai. Tức là nghiên cứu các kỹ thuật làm giảm lưới mô hình 3D nhưng vẫn đảm bảo giữ được hình dạng và hình ảnh của đối tượng sau khi render. 1.3. Số hóa hiển thị mô hình 3D Đồ họa máy tính 3D thường được nói đến là mô hình (model) 3D. Ngoài các đồ họa được kết xuất, model được chứa trong các tập tin dữ liệu đồ họa. Tuy nhiên, có sự khác biệt. Model 3D là đại diện toán học của bất kỳ đối tượng ba chiều. Một mô hình không phải là một kỹ thuật đồ họa cho đến khi nó được hiển thị. Một mô hình có thể được hiển thị trực quan như là một hình ảnh hai chiều thông qua một quá trình gọi là kết xuất 3D, hoặc được sử dụng trong mô phỏng máy tính phi đồ họa và tính toán. 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
5 hình) – Mapping&Shading (Gán vật liệu) – Lighting (thiết lập ánh sáng) – Rendering (kết xuất ảnh). Hình 1.2: Giao diện phần mềm 3DS max  Thư viện xử lý đồ họa OpenGL. OpenGL là mộ t tiêu chuẩ n kỹ thuậ t đ ồ họ a nhằ m mụ c đ ích tạ o ra mộ t giao diệ n lậ p trình ứ ng dụ ng đ ồ họ a 3D đ ư ợ c phát triể n đ ầ u tiên bở i Silicon Graphic, Inc. OpenGL đ ã trở thà nh mộ t chuẩ n công nghiệ p và các đ ặ c tính kỹ thuậ t củ a OpenGL do Uỷ ban kỹ thuậ t ARB. OpenGL cho phép phát triể n các ứ ng dụ ng đ ồ họ a sử dụ ng nhiề u ngôn ngữ lậ p trình khác nhau như C/C++, Java, Delphi, v.v…, tuy nhiên OpenGL cũ ng có thể đ ư ợ c dùng trong ứ ng dụ ng đ ồ họ a 2D. Giao diệ n lậ p trình nà y chứ a khoả ng 250 hà m đ ể vẽ các cả nh phứ c tạ p từ nhữ ng hà m đ ơ n giả n và đ ư ợ c ứ ng dụ ng rộ ng rãi trong các trò chơ i đ iệ n tử . Ngoà i ra còn đ ư ợ c dùng trong các ứ ng dụ ng CAD, thự c tạ i ả o, mô phỏ ng khoa họ c, mô phỏ ng thông tin, phát triể n trò chơ i. OpenGL sử dụ ng hệ tọ a đ ộ theo quy tắ c bà n tay phả i.
6 1.3.1. Hệ trục tọa độ động Hệ trục tọa độ Trong không gian 3D, phạm vi nhỏ nhất có thể (chiếm chỗ) là điểm. Mỗi điểm được xác định bằng một bộ duy nhất gồm ba thông số, gọi là tọa độ. Ví dụ, tọa độ 0, 0, 0 xác định tâm điểm của không gian 3D, cũng còn gọi là gốc tọa độ. Mỗi điểm trong không gian máy tính có ba giá trị tọa độ, đại diện cho vị trí tại chiều cao, chiều rộng, chiều sâu của điểm đó. Như vậy mỗi tọa độ đại diện cho một trục riêng trong không gian máy tính. Trục _Axis Trục là một đường thẳng tưởng tượng trong không gian máy tính nhằm xác định một hướng. Ba trục chuẩn trong MAX gọi là trục X, Y, và Z (xem hình). Trong MAX bạn có thể xem như trục X là chiều rộng, trục Y là chiều dài, và trục Z là chiều cao. Giao điểm của ba trục này trong MAX là gốc tọa độ (0, 0, 0). Nếu bạn vẽ một điểm cách xa môt đơn vị dọc theo phía bên phải của trục X, điểm đó sẽ là 1, 0,0 (một đơn vị có thể là đơn vị bất kỳ nào bạn muốn – như là một foot, một inch, một milimet, hoặc một centimet). Nếu bạn dịch chuyển điểm đó thêm một đơn vị nữa về cùng một hướng, tọa độ của nó sẽ là 2, 0, 0 và v. v… Nếu bạn đi về phía trái của gốc tọa độ, điểm đầu tiên sẽ là –1, 0, 0, điểm tiếp theo sẽ là (–2, 0, 0) v. v… Tương tự như vậy cho các trục khác, khi bạn di chuyển lên phía trên của trục Y, toạ độ mang giá trị dương, ngược lại là giá trị âm… Hình 1.3: Hệ trục tọa độ Trục _Axis Trục là một đường thẳng tưởng tượng trong không gian 3D nhằm xác định một hướng. Ba trục chuẩn dùng trong MAX được gọi là X, Y, và Z. .
7 Khi bạn xoay một đối tượng, ba yếu tố ảnh hưởng đến kết quả là: - Hệ tọa độ hiện hành (World, View, Local hay Screen...) - Vị trí của điểm làm tâm xoay (còn gọi là điểm chốt_Pivot Point) - Trục nào được chọn để xoay đối tượng quanh nó. Điều này cũng đúng khi sử dụng các lệnh thu phóng không đồng nhất, và lệnh nén… Các phép biến đổi (Tranform) dựa vào các trục (Axis) và vùng nhìn (Viewport) Đây là một vấn đề cơ bản rất quan trọng trong MAX, hầu hết các phép biến đổi như di chuyển (move), xoay (rotate), và thu phóng (scale) đều sử dụng hệ tọa độ vùng nhìn (View Coordinate) như hệ tọa độ mặc định của chúng. Với hệ tọa độ view này các trục được thể hiện tại các vùng nhìn phẳng (Top, Front, Left…) theo cách như sau: trục X_ngang, trục Y_dọc, và trục Z thì vuông góc với hai trục XY, đây chính là hệ trục tọa độ Screen trong MAX. Tại vùng nhìn phối cảnh (Perspective), hệ tọa độ lại thể hiện trục X chiều ngang, trục Y chiều sâu (chiều dài), và trục Z là dọc (chiều cao, đây là hệ toạ độ thế giới World trong MAX. Tại các vùng nhìn phẳng bạn có thể di chuyển đối tượng theo hai trục X, hoặc Y, nhưng trục Z thì không (điều này hay gây bối rối cho các bạn mới làm quen với MAX, vì không hiểu sao với công cụ di chuyển, mà lại không xê dịch được đối tượng! một giải thích đơn giản ở đây, là với hệ tọa độ view thì đối tượng tại các vùng nhìn phẳng không thể di chuyển theo trục Z được, bởi vì bạn không thể lôi đối tượng ra khỏi màn hình vi tính! Trục Z vuông góc với hai trục X, Y và hướng ra trước mặt bạn!… trong khi tại vùng phối cảnh perfective thì không gặp trở ngại gì với cả ba trục…) Hệ tọa độ World: sử dụng trục đứng trong các vùng luôn là trục Z, ngang là X, và chiều sâu là trục Y.
8 Hình 1.4: Hệ tọa độ World Hệ tọa độ Screen: sử dụng trục đứng trong các vùng luôn là trục Y, ngang là X, và hiều sâu là trục Z Hình 1.5: Hệ tọa độ Screen Hệ tọa độ View: là sự kết hợp giữa hệ tọa độ World và Screen Tại các vùng nhìn trực giao (top, bottom, front, back, left, right) các trục được sử dụng như tại hệ tọa độ Screen. Tại các vùng nhìn phối cảnh 3D (Perfective, User, Camera) thì các trục lại được sử dụng như tại hệ tọa độ World Hệ tọa độ Local (cục bộ): hệ tọa độ này sử dụng các tọa độ cục bộ của đối tượng được chọn, thực sự hữu dụng khi phương hướng của một đối tượng không còn giống với hệ tọa độ World nữa. Hệ tọa độ Pick: là hệ tọa độ linh hoạt nhất trong 3dsMax, nó cho phép sử dụng hệ tọa độ của bất cứ đối tượng nào bạn chọn trong khung cảnh. Hệ tọa độ Parent: làm việc y như hệ tọa độ Pick, nhưng các đối tượng trong cảnh phải được liên kết với nhau. Các đối tượng con sẽ sử dụng hệ trục tọa độ của đối tượng cha. Nếu một đối tượng không có cha, các toạ độ thế giới World, sẽ được sử dụng, bởi theo mặc định, một đối tượng không được kết nối sẽ là con của thế giới. 1.3.2. Hệ trục tạo độ tĩinh Trong 3d Max và VIZ có nhiều các hệ trục tọa độ.Hệ trục tọa độ rất quan trong quá trình thiết kế và di chuyển đối tượng.Mỗi hệ trục có một chức năng khách nhau trong các lệnh di chuyển,xoay và thu phóng đối tượng.
9 Các mặt phẳng làm việc là các mặt phẳngXY,XZ,YZ của các hệ trục tọa độ đó.Mặt phẳng này chưa điểm gốc của đối tượng và hình phác tạo nên đối tượng đó. CÁC HỆ TRỤC TỌA ĐỘ các hệ trục tọa độ trong 3dsMax và VIZ gồm:Viêw,Screen,World,Local,Gimbal,Working,và Pick. Hệ tọa độ World: hệ tọa độ chung cho tất cả các đối tượng trong khung cảnh. Hệ trục này không đổi, luôn có trục đứng là trục Z, ngang là X,và chiều sau là trục Y trong tất cả vùng nhình. Hình 1.6: Hệ tọa độ World 1.3.3. Đóng gói trạng thái Nếu là người mới làm quen với Max thì có lẽ bạn sẽ cảm thấy rối mắt vì kiểu bố trí của Max khác hẳn với các chương trình khác mà bạn đã từng gặp. Nếu trước khi đến với Max mà bạn đã biết qua về Photoshop và quen với các công cụ của nó thì bạn sẽ thất vọng vì kiểu trình bày các công cụ của Max, nó "quá phức tạp" đơn giản là vì 3D>2D mà. Nhưng bạn yên tâm khi đã quen rồi thì bạn sẽ thấy nó rất tiện lợi. Bạn có nhớ khi lần đầu tiên làm quen với Photoshop bạn đã dùng công cụ gì không? Và đã tạo ra được cái gì trong lần đầu tiên ấy? Còn mình thì lần đầu tiên mình đã "mò ra" công cụ cái chổi lông để vẽ ra được những đường cong ngoằn
10 ngèo, còn lần đầu với Max thì không tạo ra được thứ gì cả trong lần đầu gặp mặt cả, chính vì vậy mà mình quyết tâm học Max cho bằng được! Hình 1.7: Đóng gói trạng thái Sau đây là phần giao diện chỉnh của 3d Studio Max version 7.0-8.0 1. Menu bar (menu hệ thống) 2. Window/Crossing selection toggle 3. Snap tools (các công cụ bắt dính) 4. Command panels (bảng lệnh) 5. Object categories 6. Rollout (bảng cuộn) 7. Active viewport (khung nhìn hiện hành) 8. Viewport navigation controls (các điều khiển đối với khung nhìn) 9. Animation playback controls 10. Animation keying controls 11. Absolute/Relative coordinate toggle and coordinate display 12. Prompt line and status bar 13. MAXScript mini-listener 14. Track bar
11 15. Time slider (thanh trượt thời gian) 16. Main toolbar (thanh công cụ chính) - Menubar Chứa các menu: File, Edit, Tools, Group , Views, Create, Modifiers, Character, Reactor, Amination, GraphEdittors, Rendering, Customize, MAXScript, Help. Một số lệnh thông dụng như File, Edit, Views, Tools thì chúng ta quá quen thuộc rồi. Còn những menu khác thì có lẽ hơi lạ đối với các bạn lần đầu làm quen với MAX Mình sẽ giới thiệu sơ qua về chức năng của một số menu: + Group: đây là menu bao gồm các lệnh để nhóm đối tượng. + Create: bao gồm các lệnh để tạo ra các hình 2D, 3D và một số dạng hình học khác. + Modifiers: chứa các lệnh hiệu chỉnh. + Reactor: chứa các lệnh để tạo ra hay áp dụng tính chất của vật như: mềm, cứng, thể rắn, lỏng, khí.... + Character: chứa các lệnh để tạo ra sự chuyển động của hệ thống: vd: các cử động của tay, chân, bước đi... + Animation: chứa các lệnh liên quan đến trạng thái động. + Rendering: chứa các lệnh liên quan đến hậu cảnh, ảnh nền, các hiệu ứng (sương mù, khói...). + Customize: các tùy chọn thiết lập cho Max. + MaxScript: hoạt động theo kiểu tệp tin batch của HĐH MS-DOS. - Tab panel Bảng tập hợp các thanh công cụ khác nhau: a) Main toolbar: Thanh công cụ chính của Max, chứa một số lệnh thông dụng qua các icon. b) Command panel * Geometry: Chứa các lệnh tạo các đối tượng 3D: khối hộp (Box), khối cầu (Shepre), khối chóp (Cone)...
12 - Khi bạn chọn nút Geometry sẽ có một danh sách xổ xuống bên dưới nút đó, liệt kê nhiều loại khối hình học khác mà bạn có thể tạo ra như: khối hộp, khối cầu, khối chóp, khối ống, khối trụ, ấm trà... Khi click lệnh bất kỳ thì sẽ xuất hiện thanh cuộn ở dưới hộp Parameters cho phép bạn nhập các giá trị như chiều cao (Height), chiều rộng (Width), chiều dài (Length) và nhiều thông số khác nữa. Vì các thông số cho một đối tượng đôi khi cần nhiều thanh cuộn, các thanh cuộn trong một vài trường hợp có thể trở nên dài hơn sức chứa của màn hình, do vậy bạn có thể dùng mouse để cuốn thanh cuộn lên hoặc xuống bằng cách click và drag theo chiều đứng vào bất kỳ chỗ nào trống của bảng cuộn. * Shape: chứa các lệnh để tạo các đối tượng 2D: đường thẳng (Line), hình tròn (Circle), hình chữ nhật (Rectangle) * Light & Cameras: chứa các lệnh tạo ánh sáng và camera. * Helpers: chứa các lệnh về các đối tượng trợ giúp, như tạo lưới riêng, tạo các Gizmo để diễn tả lửa cháy... * Space Warp: chứa các lệnh dùng để tạo một số hiệu ứng đặc biệt như: bom nổ, gió, sóng... * System: chứa các lệnh liên quan đến chuyển động, ví dụ sự chuyển động của của cánh tay, bước chân...  Thiết lập khung nhìn Khi khởi động Max bạn sẽ thấy có 4 khung nhìn mặc định là Top, Front, Left và Perspective (khung nhìn phối cảnh). Để định kiểu hiển thị đối tượng cho 1 khung nhìn thì ta Click chuột phải vào tên của 1 khung nhìn bất kỳ trong các khung nhìn. Sau đó chọn các thiết lập hiển thị sau: + Smooth Highlight: tô đối tượng theo dạng mịn và bóng. + WireFrame: hiển thị đối tượng dưới dạng khung nhìn đơn. + Smooth: hiển thị đối tượng dưới dạng mịn. + Facets Highlight: hiển thị đối tượng dưới dạng phẳng và bóng. + Edged Faces: hiển thị đối tượng dưới dạng khung nhìn Edge.