đồ án ứng dụng công nghệ AR – mô phỏng các công trình kiến trúc việt nam

Mình đã đi đến quyết định sử dụng công nghệ AR để tái tạo và mô phỏng các công trình kiến trúc, các di sản vật thể thông qua AR, ARcore và các phần mềm hoạt họa.. Tìm hiểu và dựng model

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Giảng viên hướng dẫn : ThS.Huỳnh Hồ Thị Mông Trinh

Sinh viên thực hiện:

TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2022

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Giảng viên hướng dẫn : ThS.Huỳnh Hồ Thị Mông Trinh

Sinh viên thực hiện:

TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2022

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

Lời cảm ơn

Trước tiên, cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến cô Huỳnh Hồ Thị Mộng Trinh – giáo viên hướng dẫn môn Đồ án 2 đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn nhóm trong suốt quá trình làm đồ án môn học Nhờ những gợi ý và giúp đỡ của cô, em đã từng bước hoàn thành đồ án môn học Bước đầu tiếp cần đồ án 2 với hướng tiếp cận và công nghệ hoàn toàn khác với đồ án 1 đã làm trước đó nên có thể còn nhiều thiếu sót Em xin tiếp nhận những đóng góp của cô về những mặt cần cải thiện trong tương lại Em xin chân thành cảm

Mục lục

Chương I Tổng quan 7

1 Hiện trạng 7

2 Mục đích 7

3 Phạm vi sử dụng 7

4 Hướng tiếp cận 7

Chương II Tổng quan công nghệ 8

1 AR là gì? 8

2 Ứng dụng thực tế của AR 8

2.1 Giáo dục và đào tạo 8

2.2 Giải trí 9

2.3 Gaming 9

2.4 Bán hàng 9

3 AR core 10

4 Nguyên lý hoạt động 10

Chương III Triển khai 11

1 Công cụ hỗ trợ 11

2 Đối tượng mô phỏng 11

3 Dựng vật thể bằng Unity 11

4 Dựng vật thể bằng Blender 13

5 Trình chiếu vật thể thông qua AR core 18

6 App demo 20

Chương IV Kết luận 20

1 Kết quả 20

2 Hạn chế 20

3 Định hướng 21

Tư liệu tham khảo 22

xu hướng thờ ơ, xa rời truyền thống, lịch sử, văn hóa của dân tộc Ngoài ra còn có hiện tượng du nhập văn hóa không lành mạnh dẫn đến hiện tượng lệch lạc về nhận thức Vấn

đề đặt ra là làm thế nào khuyến khích mọi người tìm hiểu lịch sử, văn hóa dân tộc đồng thời nâng cao tinh thần bảo vệ truyền thống văn hóa của đất nước, của quê hương

2 Mục đích

Sau quá trình tìm hiểu về văn hóa Việt Nam và tìm hiểu về công nghệ AR và AR core Mình đã đi đến quyết định sử dụng công nghệ AR để tái tạo và mô phỏng các công trình kiến trúc, các di sản vật thể thông qua AR, ARcore và các phần mềm hoạt họa

Tìm hiểu và dựng model 3D theo một trong 2 phương án:

 Thông qua các ảnh chụp từ các góc khác nhau và xây dựng hoặc sử dụng phần mềm để chuyển từ các hình ảnh sang vật thể 3D

 Dựng vật thể thông qua quét camera như Project Tango của Google

 Phương án khả thi nhất và dễ nhất là thông qua tư liệu hình ảnh trên internet và dựng vật thể thông qua các phần mềm hỗ trợ hoạt họa vật thể 3D như Unity, Blender,…

smartphone vào thế giới thực để tăng cường sự trải nghiệm Người dùng có thể thoải mái tương tác với những nội dung ảo ngay trong đời thực, như chạm vào, tóm lấy, Điển hình trò chơi Pokemon Go là một minh chứng rõ nhất

Công nghệ AR khác với VR( Virtual Reality) về các ứng dụng trong thực tế Về mặt định nghĩa và cách dùng trong thực tế VR là một công nghệ vàng trong phát triển game

và giải trí nhờ khả năng tách đôi không gian thực và ảo AR thì ngược lại, lồng ghép thông tin ảo vào trong thế giới thực để thể hiện sự tương tác của người dùng với vật thể

ảo Tức là với AR, người dùng có thể chạm vào hoặc tạo một lớp phủ hình ảnh ngay trên vật thể như các ứng dụng filter ảnh

2 Ứng dụng thực tế của AR

Với những ưu điểm của mình thì công nghệ AR ngày nay đang được ứng dụng rộng rãi Trên thực tế, hầu như mọi ngành nghề đều đang tìm cách tiếp cận và áp dụng trong việc làm mới hoặc cải tiến quy trình

Nhìn chung công nghệ AR được sử dụng phổ biến trong các lĩnh vực sau:

2.1 Giáo dục và đào tạo

Các hướng dẫn và bài giảng tích hợp AR sẽ trở nên trực quan và sinh động hơn, cho phép hoàn thành các mục tiêu mới nhanh hơn và dễ dàng hơn so với các phương pháp truyển thống( thông qua tài liệu, sách hướng dẫn, hình ảnh,…) Khi ngày nay mỗi gia đình hầu như đều có đủ khả năng hỗ trợ cho con em các thiết bị thông minh để hỗ trợ việc học thì việc áp dụng rộng rãi công nghệ AR vào trong giáo dục đang trở nên phổ biến và dễ dàng hơn bao giờ hết, tiềm năng đào tạo thông qua AR sẽ ngày càng lớn hơn

9

2.2 Giải trí

Giải trí cũng là một lính vực được hưởng lợi từ sự phát triển của công nghệ AR Nhờ vào công nghệ trình chiếu của AR có thể dễ dàng thể hiển một hình chiếu 3 chiều của bất kì vật thể nào thậm chí là cả con người Các buổi lưu diễn trong tương lai của các ca sĩ, ban nhạc cũng có thể hoàn toàn được thay thế bởi công nghệ AR

2.3 Gaming

Có thể ai trong chúng ta cũng đều ít nhất 1 lần nghe qua về tựa game Pokemon Go Trò chơi đã tạo nên một cơn sốt trên thị trường game thế giới vào những năm 2017 và đến tận bây giờ nó vẫn có một sức hút tương đối lớn đối với game thủ Sự phổ biến của các tựa game AR là một kết quả tất yếu bởi vì chơi game là một trong những ứng dụng ban đầu mà chúng ta nghĩ đến khi nói về công nghệ AR

Game AR có một số đặc điểm nhận biết sau:

 Không gian mở rộng gấp nhiều lần so với game trên AR AR cực kì linh hoạt

và không hạn chết không gian hoạt động

 Các nhiệm vụ, hành động đều được hiển thị trên thiết bị

 Do không yêu cầu thiết bị chuyên biệt nên game AR hiện tại có độ phủ sóng tương đối rộng so với game VR nhất là sau sự ra mắt của Pokemon Go Game

AR có thể được chơi ngay trên hầu hết các thiết bị smartphone hiện tại Các thiết bị này có camera với cảm biến đủ mạnh, có thể dễ dàng nhận biết và phân biệt được môi trường xung quanh người chơi

2.4 Bán hàng

Với khả năng của AR, bạn có thể “dùng thử” hoặc xem trước sẳn phẩm mà mình muốn đặt mua Chẳng hạn, bạn muốn mua một món đồ nội thất, bạn thắc mắc không biết hình dạng thực tế thế nào, có phù hợp với không gian của nhà mình hay không, và màu sắc nào thì hợp Thông qua AR, bạn có thể chiếu mô phỏng món đồ đó vào vị trí bạn muốn đặt, chọn màu sắc cho nó,…Việc trải nghiệm trước hàng hóa này giúp cho trải nghiệm mua sắm online của bạn trở nên trực quan và tốt hơn Một số hàng hóa khác như kính, mũ, cũng có thể được thử ngay trên người của bạn Trong bối cảnh Thương mại

10

điện tử đang phát triển vượt bậc, các ứng dụng AR phục vụ việc mua sắm đang dần trở lành tiêu chuẩn cho các doanh nghiệp và nhiều nhãn hàng

Các hãng công nghệ lớn đều đang phát triển công nghệ AR

Google từng đẩy mạnh Project Tango - Hệ thống cảm biến camera giúp quét và tái tạo vật thể 3D trên nền tảng AR

Apple đã công bố và giới thiệu ARKit để phục vụ việc tạo các ứng dụng AR trên hệ sinh thái các thiết bị của Apple

3 AR core

ARCore là một nền tảng của Google dùng để trải nghiệm thực tế ảo tăng cường ARCore sử dụng các API khác nhau, giúp điện thoại của bạn có thể cảm nhận được môi trường xung quanh, hiểu được thế giới thực và tương tác với các thông tin trong thế giới thực Một số API đã có sẵn trên Android và iOS để cho phép chia sẻ trải nghiệm về AR Các công nghệ cơ bản đi sau phát triển nó cũng giống như những công nghệ dành cho Tango Để tạo sự khởi đầu thuận lợi, Google đã cung cấp ARCore SDK để các nhà phát triển thử nghiệm với các ứng dụng AR mới Hơn nữa, các nhà phát triển có thể sử dụng các công cụ như Blocks và Tilt Brush tương thích với ARCore để dễ dàng tạo nội dung 3D tuyệt vời cho các ứng dụng AR khác nhau

Với ARCore, bạn có thể sử dụng điện thoại để chỉ ra các tòa nhà hoặc góc phố cụ thể Kết hợp điều này với Dịch vụ Định vị Trực quan (VPS) và bạn có thể hiện thực hóa bất

kỳ công cụ hỗ trợ AR nào và quay lại với nó vào thời điểm sau Sử dụng ARCore,

Google cũng đã phát hành một bản dựng thử nghiệm tập trung vào AR của Chromium, cùng với một trình duyệt dựa trên iOS sử dụng ARKit của Apple

AR core hoạt động tốt trên các thiết bị android có API từ 7.0 trở lên

Ưu điểm của AR core: Mang lại tính thực cho trải nghiệm người dùng

Nhược điểm: Hiệu năng sử dụng thấp và yêu cầu kết nối đủ mạnh

4 Nguyên lý hoạt động

AR sẽ hoạt động bằng cách tổng hợp các dữ liệu, âm thanh, hình ảnh đã được mã hóa bằng phần mềm và được hiển thị trên màn hình các thiết bị điện tử chạy trên hệ điều hành

11

Android hay iOS giúp tái hiện các đồ vật 3D ngay trong môi trường bạn đang ở Chúng ta

có thể nhìn thấy tất cả những thông tin vốn không thể nhìn thấy được bằng mắt thường hoặc chơi game có sự tương tác với môi trường thật bên ngoài hoặc có thể hóa thân thành các nhân vật hoạt hình đáng yêu…nhờ vào công nghệ AR

Nhìn chung AR core sẽ hoạt động theo 3 nguyên lý cơ bản sau:

 Motion tracking giúp điện thoại hiểu được và theo dõi được vị trí của nó so với thế giới thực

 Environmental understanding giúp điện thoại phát hiện được kích cỡ và vị trí của tất cả các bề mặt: ngang, dọc và các góc cạnh bề mặt như mặt đất, mặt bàn hay bức tường

 Light estimation giúp điện thoại ước lượng được điều kiện ánh sáng của môi trường

Chương III Triển khai

2 Đối tượng mô phỏng

Các công trình kiến trúc tiêu biểu của kiến trúc Việt Nam

12

13

4 Dựng vật thể bằng Blender

Ưu điểm: Blender là một phần mềm chuyên để thực hiện hoạt họa 3D và hoàn toàn được miễn phí Blender cung cấp các công cụ để có thể dễ dàng tạo ra một vật thể 3D sát với thực tế nhất Các Assets, Material cũng có thể được get ngay trên Blender mà không phải tìm kiếm và tải xuống thủ công từ Internet Từ blender cũng có thể dễ dàng xuất ra object

và sử dụng trên Unity game editor

Nhược điểm: Project xuất ra có kích thước khá lớn Khi chuyển object tử blender sang unity có thể bị lỗi assets hoặc material

14

15

16

17

18

5 Trình chiếu vật thể thông qua AR core

Thông qua Editor là Visual studio, ta có thể dựng nên tính năng hiển thị vật thể theo vị trí

đã chọn( Placement)

19

20

6 App demo

Link demo: https://www.youtube.com/watch?v=w7zhln6_-HY

Chương IV Kết luận

1 Kết quả

Hoàn thành được demo app và trình chiếu trên điện thoại

2 Hạn chế

Chưa tạo được giao diện cụ thể cho ứng dụng

Object quá lớn có thể làm app bị đứng, cracks

Việc chuyển đổi object từ Blender sang Unity có thể khiến object bị lỗi material