Nghiên cứu một số hiệu ứng bóng và ánh sáng trong xây dựng các ứng dụng thực tại ảo Trịnh Xuân Hùng Trường Đại học Công nghệ Luận văn Thạc sĩ ngành: Công nghệ phần mềm; Mã số: 60 48 10 Người hướng dẫn: PGS.TS.Đỗ Năng Toàn Năm bảo vệ: 2011 Abstract: Sơ lược về thực tại ảo và hiệu ứng bóng - ánh sáng. Trình bày những vấn đề cơ bản về thực tại ảo, ứng dụng thực tại ảo. Đề cập đến một số lý thuyết cơ bản về ánh sáng, nguồn sáng, và các mô hình của chúng. Trình bày một số hiệu ứng bóng - ánh sáng trong ứng dụng thực tại ảo. Tập trung trình bày hai hiệu ứng chính của ánh sáng khi đến và tương tác với bề mặt đối tượng đó là “hiệu ứng bóng bề mặt”, và “hiệu ứng bóng đổ”. Với mỗi loại hiệu ứng đều có những phương pháp, mô hình thể hiện khác nhau, mà phần nội dung này của luận văn cũng đề cập đến. Giới thiệu về một chương trình thử nghiệm “Huấn luyện bắn súng” được xây dựng nhằm thể hiện cho các kết quả Keywords: Công nghệ thông tin; Công nghệ phần mềm; Hiệu ứng bóng; Thực tại ảo; Tin học Content Trong những năm gần đây, thực tại ảo là một lĩnh vực được quan tâm phát triển, nó đang ngày càng chứng tỏ vai trò của mình trong sự phát triển của công nghệ thông tin nói riêng và các lĩnh vực của đời sống, xã hội nói chung. Hiện nay thực tại ảo đang được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau, có thể kể đến như: Quân sự, giáo dục, kỹ thuật - xây dựng, giải trí vv Một trong những yêu cầu quan trọng của các ứng dụng thực tại ảo là phải thể hiện theo thời gian thực các hiệu ứng bóng - ánh sáng. Mỗi hiệu ứng bóng - ánh sáng lại có những mô hình, phương pháp thể hiện khác nhau. Ty vậy, chưa có một mô hình cũng như phương pháp nào phù hợp cho mọi đối tượng, mọi hiệu ứng. Do đó, việc tìm hiểu và nghiên cứu các hiệu ứng bóng - ánh sáng và bản chất của chúng là một việc cần thiết, có ý nghĩa trong xây dựng và phát triển các ứng dụng thực tại ảo nói riêng và ứng dụng mô phỏng nói chung. Xuất phát từ hoàn cảnh đó, luận văn lựa chọn đề tài “Nghiên cứu một số hiệu ứng bóng và ánh sáng trong xây dựng các ứng dụng thực tại ảo” nhằm hệ thống hóa các mô hình, phương pháp thể hiện hiệu ứng bóng – ánh sáng trong ứng dụng thực tại ảo nói riêng và trong các ứng dụng mô phỏng thời gian thực nói chung. Cấu trúc của luận văn bao gồm “Phần mở đầu”, “Phần kết luận” và ba chương nội dung, cụ thể: Chương 1: Sơ lược về thực tại ảo và hiệu ứng bóng - ánh sáng. Phần này trình bầy những vấn đề cơ bản về thực tại ảo, ứng dụng thực tại ảo, đồng thời cũng đề cập đến một số lý thuyết cơ bản về ánh sáng, nguồn sáng, và các mô hình của chúng từ đó làm cơ sở cho các nội dung được trình bày trong “Chương 2”. 2 Chương 2: Một số hiệu ứng bóng - ánh sáng trong ứng dụng thực tại ảo. Đây là chương nội dung chính của luận văn. Nó tập trung trình bày hai hiệu ứng chính của ánh sáng khi đến và tương tác với bề mặt đối tượng đó là “hiệu ứng bóng bề mặt”, và “hiệu ứng bóng đổ”. Với mỗi loại hiệu ứng đều có những phương pháp, mô hình thể hiện khác nhau, mà phần nội dung này của luận văn cũng đề cập đến. Chương 3: Chương trình thử nghiệm. Đây là chương học viên giới thiệu về một chương trình thử nghiệm “Huấn luyện bắn súng” được xây dựng nhằm thể hiện cho các kết quả đã được trình bày, tổng hợp trong luận văn. References Tiếng Việt Đề tài “Ứng dụng công nghệ thực tại ảo trong bảo tàng các di sản”, Đề tài cấp Viện KH&CN Việt Nam 2004-2006. Đặng Văn Đức, Lê Hải Khôi, Vũ Đức Thi, "Công nghệ thực tại ảo và ứng dụng", Báo cáo khoa học tại Hội nghị khoa học 30 năm thành lập Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Trịnh Xuân Hùng, Lê Hải Khôi, Đỗ Năng Toàn, Trần Thanh Hiệp, Trịnh Hiền Anh, Hà Xuân Trường “ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THỰC TẠI ẢO TRONG BẢO TÀNG CÁC DI SẢN” Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia về “Các vấn đề chọn lọc của CNTT”, Đà Lạt 15- 17/6/2006, tr 356-367 Trần Thanh Hiệp, Đỗ Năng Toàn, Phạm Tấn Năm, Trịnh Hiền Anh (2005), “Một kỹ thuật tiếp cận trong tạo mô hình 3 chiều”, Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia về “Các vấn đề chọn lọc của CNTT”, Hải Phòng 25-27/8/2005, tr 631-642. Lê Hải Khôi, Đỗ Năng Toàn, Phạm Thế Anh, Trịnh Xuân Hùng (2005), “Một cách tiếp cận cho hiển thị hình ảnh 3 chiều”, Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia về “Các vấn đề chọn lọc của CNTT”, Hải Phòng 25-27/8/2005, tr 396-404. Huỳnh Quyết Thắng, Lê Tấn Hùng, “Kỹ thuật đồ họa”. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật năm 2000. Tiếng Anh Forsyth Ponce “Computer Vision A Modern Approach” Van Oosterom, A; Strackee, J (1983). "The Solid Angle of a Plane Triangle". IEEE Trans. Biom. Eng. BME-30 (2): tr 125–126. http://mathforum.org/library/drmath/view/63767.html Rusinkiewicz, S "A Survey of BRDF Representation for Computer Graphics". Retrieved 2007-09-05. 3 Wolfgang Heidrich “High Quality Shadingand Lighting for Hardware accelerated Rendering” Erlangen–1999 Phong Bùi Tường, “Illumination for computer generated pictures”, Communications of ACM 18 (1975), no. 6, tr 311–317. Addison Wesly “OpenGL Shading Language, Second Edition”, January 25, 06 Ikrima Elhassan, “Shadow Algorithms” , 20-02-2007. A.Schilling (Editors) M.Doggett, W.Heidrich, W.Mark, “An Optimized Soft Shadow Volume Algorithm with Real - Time Performance” Graphics Hardware (2003) Andrew Poulin, Woo, Pierre Fournier, Alain, “A Survey of shadow algorithms”, IEEE CG&A, 1990. T.Akenine-Möller and U. Assarsson, ”On Shadow Volume Silhouettes”,” submitted to Journal of Graphics Tools, 2003. U.Assarsson and T.Akenine-Möller, “A Geometry-Based Soft Shadow Volume Algorithm using Graphics Hardware”, to appear in SIGGRAPH 2003. AILA,T., AND AKENINE-M OLLER, T.2004. “A hierarchical shadow volume algorithm”. In Proceedings of Graphics Hardware 2004, Eurographics Association, Eurographics, tr 15–23. ALDRIDGE, G., AND WOODS, E. 2004. “Robust, geometry independent shadow volumes”. In Proc.2nd Int. Conf. on Comp. graphics and Interactive Techniques in Austalasiaand Southeast Asia (Graphite), ACM Press, vol.2, ACM, tr 250–253. Samuel Hornus, Jared Hoberock, Sylvain Lefebvre, John C. Hart. “ZP+: correct Z-pass stencil shadows”. ACM Symposium on Interactive 3D Graphics and Games - April 2005 W.Heidrich, S.Brabec, and H-P. Seidel, ”Soft Shadow Maps for Linear Lights”, 11th Eurographics Workshop on Rendering, pp. 269-280, 2000. Andrew V.Nealen, “Shadow Volume and Shadow Mapping, Recent Development in Real-time Shadow Rendering”, University of British Columbia, 2000. . “Nghiên cứu một số hiệu ứng bóng và ánh sáng trong xây dựng các ứng dụng thực tại ảo nhằm hệ thống hóa các mô hình, phương pháp thể hiện hiệu ứng bóng – ánh. về thực tại ảo, ứng dụng thực tại ảo. Đề cập đến một số lý thuyết cơ bản về ánh sáng, nguồn sáng, và các mô hình của chúng. Trình bày một số hiệu ứng bóng