Nhánh đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ đa phương tiện trong lĩnh vực giáo dục đào tạo có nhiệm vụ nghiên cứu xây dựng phần mềm đa phương tiện mô phỏng các thí nghiệm ảo phục vụ giảng
Trang 1CHƯƠNG TRÌNH KC 01
ĐỀ TÀI MÃ SỐ KC 01-14 -& -
ĐỀ TÀI THUỘC CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC 01
MÃ SỐ KC 01.14
NGHIÊN CỨU PHÁT TRI ỂN ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN
BÁO CÁO NHÁNH:
Báo cáo tham luận hội thảo
“ Ứng dụng công nghệ Multimedia trong
giáo dục đào tạo”
6352-13
20/4/2007
HÀ NỘI, 4/2005
Đề tài KC01-14 Viện công nghệ thông tin – ĐHQGHN
TÀI LIỆU:
Báo cáo tham luận hội thảo
“ Ứng dụng công nghệ Multimedia trong
giáo dục đào tạo”
Hà nội 3/2005
DANH SÁCH CÁC BÁO CÁO CỦA CHƯƠNG TRÌNH HỘI THẢO
“ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MULTIMEDIA TRONG GIÁO DỤC ĐÀO TẠO”
1 Một số vấn đề trong xây dựng các thí nghiệm ảo Vật lí, Hoá học,
Sinh học
2 Triển khai dạy thí điểm các thí nghiệm ảo Vật lí - Những kết quả
bước đầu
3 Triển khai dạy thí điểm các thí nghiệm ảo Sinh học - Những kết quả
bước đầu
4 So sánh đánh giá một số công cụ xây dựng dữ liệu multimedia
5 Các phương pháp tạo ánh sáng trong thí nghiệm ảo
6 Một số modul điều khiển tương tác với Lingo
7 Quy trình tạo các đối tượng 3 chiều bằng phần mềm 3DS Max
8 Phương pháp tạo chất liệu thuỷ tinh cho các dụng cụ trong thí nghiệm
Trang
2
12
16
19
30
39
49
61
“MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG XÂY DỰNG CÁC THÍ NGHIỆM ẢO VẬT LÍ, HOÁ HỌC, SINH HỌC”
Nguyễn Đình Hoá
Viện Công nghệ thông tin - Đại học quốc gia Hà nội
Mục tiêu và nhiệm vụ
Đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu phát triển ứng dụng công nghệ đa phương tiện” mã
số KC.01–14 do Viện CNTT-ĐHQG HN là cơ quan chủ trì đề tài và PGS TSKH Nguyễn Cát Hồ làm chủ nhiệm
Đề tài có 3 nhánh nghiên cứu tương ứng trong 3 lĩnh vực y tế, văn hoá và giáo dục đào tạo
Nhánh đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ đa phương tiện trong lĩnh vực giáo dục đào tạo có nhiệm vụ nghiên cứu xây dựng phần mềm đa phương tiện mô phỏng các thí nghiệm ảo phục vụ giảng dạy một số môn học trong nhà trường phổ thông và nghiên cứu các công cụ hỗ trợ
Các nội dung nghiên cứu cụ thể bao gồm Xây dựng 24 thí nghiệm ảo chọn lọc từ trong chương trình các môn học Vật lí, Hoá học, Sinh học ỏ cấp phổ thông trung học
Xây dựng kho dữ liệu các yếu tố đồ họa số hóa cơ bản (tĩnh và video) phục vụ cho việc phát triển các thí nghiệm mô phỏng
Tổ chức thực hiện việc thực nghiệm sư phạm và kiểm nghiệm để chứng minh tính hiệu quả của phương thức thực nghiệm ảo trong thực tế giảng dạy ở trường phổ thông trung học
Việc thực hiện nhánh đề tài này do hai nhóm chuyên môn đảm nhiệm 1- Nhóm thứ nhất là một tập thể các nhà sư phạm thuộc Viện Khoa học giáo dục do PGS.TS Vũ Trọng Rĩ phụ trách Nhóm này chịu trách nhiệm lựa chọn các bài thí nghiệm, viết kịch bản các thí nghiệm và xúc tiến giảng dạy thí điểm
2- Thứ hai là nhóm công nghệ Multimedia thuộc Viện CNTT- ĐHQG HN gồm các cán bộ chuyên ngành công nghệ thông tin, chịu trách nhiệm xây dựng phần mềm mô
Trang 2dựng thí nghiệm ảo
Báo cáo này trình bày quá trình nghiên cứu của nhóm thứ 2, nhóm chuyên viên CNTT
về multimedia thuộc Viện CNTT-ĐHQG HN Báo cáo sẽ trình bày những khó khăn
thách thức khi thực hiện nhiệm vụ của đề tài, các bước chuẩn bị và tiến hành nghiên cứu,
và các kết quả đạt được
Mục tiêu đặt ra cho nhánh đề tài:
Tổng số thí nghiệm ảo cần xây dựng: 24, trong đó 8 thí nghiệm về Vật lí, 8 thí nghiệm
về Hoá học, 8 thí nghiệm về Sinh học
Các sản phẩm khoa học, cụ thể là các phần mềm thí nghiệm ảo dùng trong giảng dạy
phải bảo đảm các đòi hỏi về chất lượng, có tính khoa học, tính sư phạm, tính thẩm mỹ
cao
Một cách chi tiết có thể nêu các yêu cầu cụ thể như dưới đây
Về thể hiện nội dung: đảm bảo tính sư phạm, trình bày được bản chất vấn đề; tính
chân thật, đúng đắn, gần hiện thực
Về kĩ thuật: khai thác tối đa sức mạnh của công nghệ đa phương tiện kết hợp chữ viết,
hình ảnh, chuyển động, âm thanh để diễn tả trực quan Tính tương tác cao để giáo viên và
học sinh thực hành trên máy tính Giao diện người dùng thân thiện, dễ sử dụng
Về mỹ thuật: Hài hoà về hình khối, màu sắc, đẹp mắt và hấp dẫn
Về công nghệ: sử dụng các công nghệ tiên tiến đã được chuẩn hoá Sử dụng đồ hoạ 3D
để tăng tính trực quan và chân thật, làm nổi bật ưu điểm và hiệu quả của công nghệ đa
phương tiện
Các vấn đề kĩ thuật công nghệ
Mô hình thí nghiệm ảo
Trước hết cần quan niệm đúng đắn thế nào là thí nghiệm ảo
Thí nghiệm ảo không phải là một đoạn hoạt hình hay vi deo tường thuật lại minh hoạ
quá trình tiến hành thí nghiệm
4
dữ liệu như văn bản, hình ảnh, âm thanh, video
Các thí nghiệm ảo phải có khả năng tương tác cao Giáo viên và học sinh thực sự có thể “làm thí nghiệm” như trước một bàn thí nghiệm Các đối tượng trong cho phép người
sử dụng trực tiếp điều khiển Giáo viên có thể sử dụng chuột để chọn lấy các dụng cụ thí nghiệm trên giá, thực hiện thao tác từng bước theo kịch bản đề ra, nhịp độ có thể nhanh hay chậm tuỳ ý, có thể làm lại thao tác
Bản thân mỗi thí nghiệm ảo là một chuỗi các thao tác phức tạp, gồm nhiều cảnh khác nhau
Có những thí nghiệm đòi hỏi xử lí có phần “thông minh”, có nhiều khả năng lựa chọn khác nhau đưa đến các tình huống khác nhau Một ví dụ thí là thí nghiệm về đo dòng điện Các cách lắp đặt nguồn điện, thiết bị đo và nối dây khác nhau có thể đưa đến tình huống đúng hoặc sai, sai từ lỗi nhẹ đến lỗi có hậu quả nghiêm trọng (gây cháy nổ)
Tính đa dạng của các thí nghiệm
Do đặc thù của các môn học Vật lí, Hoá học, Sinh học về các lĩnh vực rất khác nhau nên sản phầm thí nghiệm ảo cũng phong phú và đa dạng
Các thí nghiệm Vật lý yêu cầu tính chính xác về hình khối, đảm bảo tỷ lệ về kích thước, chính xác các chuyển động, công thức tính toán đúng đắn
Các thí nghiệm Hoá học đòi hỏi phải mô tả trung thành các phản ứng hoá học, do đó yêu cầu chính xác về màu sắc: màu của các hoá chất, của lửa cháy, khói bốc lên; yêu cầu chính xác về hình dạng: các dạng kết tủa khác nhau, dạng mây, dạng hạt, khuyếch tán… Môn Sinh học yêu cầu nhiều hình vẽ giải phẫu học phức tạp, các quá trình mô phỏng hoạt động của các cơ quan nội tạng, các quá trình sinh học khó diến tả trực quan và cũng khó thực hiện tương tác
Phương pháp nghiên cứu và phát triển sản phẩm
Để tiến hành một đề tài nghiên cứu khoa học thành công cần phải có phương pháp nghiên cứu đúng đắn Sau khi đã xác định được những vấn đề kĩ thuật công nghệ phức tạp như nêu trên, cần có phương pháp đúng đắn để giải quyết
Trước hết, cần tìm hiểu các công nghệ liên quan, so sánh đánh giá các tính năng và lựa
chọn công nghệ phù hợp nhất Nghiên cứu phát triển sản phẩm trên cơ sở công nghệ và
kỹ thuật hiện đại, tuân theo các chuẩn mới
Nghiên cứu các sản phẩm đa phương tiện cùng loại đã có, nghiên cứu để nắm được
phương pháp phát triển, tìm ra các ưu điểm nhược điểm, rút kinh nghiệm vận dụng vào
sản phẩm của mình
Nghiên cứu nắm vững nội dung khoa học và sư phạm của mỗi thí nghiệm để có thể
trình bày được bản chất vấn đề, đảm bảo chân thật, sát với hiện thực Tìm hiểu thực tế
các phòng thí nghiệm, công cụ thí nghiệm, việc giảng dạy thực hành thí nghiệm ở nhà
trường
Làm thử sản phẩm, rút kinh nghiệm trên cơ sở bản mẫu trực quan, xây dựng quy trình
chuẩn hoá dần từng bước
Tìm hiểu công nghệ và lựa chọn công cụ phát triển
Việc xây dựng sản phẩm multimedia yêu cầu tích hợp rất nhiều loại dữ liệu như văn
bản, hình ảnh, âm thanh, video Đồng thời trong các sản phẩm multimedia phải có các
tương tác theo kịch bản
Nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu các công cụ làm đồ hoạ 2 chiều, 3 chiều, các công cụ
biên tập, tìm hiểu ngôn ngữ lập trình Lingo dành riêng để phát triển tương tác trong các
sản phẩm đa phương tiện
Các công cụ làm đồ hoạ 2 chiều
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều công cụ xây dựng đồ hoạ 2 chiều Chúng rất đa
dạng và phong phú Có những phần mềm có đầy đủ các chức năng, cững có những phần
mềm chỉ có một vài chức năng Dưới đây là danh sách các phần mền đồ hoạ 2 chiều:
Photoshop, Paint Shop Pro, QuarkXpress, Corel KnockOut, Illustrator, Eye Candy,
Photoshop Elements, Freehand, Canvas, Photosuit,
Nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu 4 công cụ chính, đó là
Adobe PHOTOSHOP
Paint Shop Pro
QuarkXpress
Corel KNOCKOUT
So sánh các công cụ xử lý Video
Nhóm nghiên cứu đã so sánh Adobe Premiere
Final Cut Pro After Efects Cleaner Roxio Videowave
Công cụ đồ hoạ 3 chiều
Các công cụ đồ hoạ 3D đã được tìm hiểu nghiên cứu Bryce 3D
InfiniD 3D Studio Max Soft Image Maya
Các phần mềm tổng hợp dữ liệu và xây dựng ứng dụng Multimedia
Authorware 6.0 Macromedia Flash Macromedia Director
Tìm hiểu các sản phẩm multimedia hiện có
Trang 3Việt nam không nhiều Nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu hơn 10 CD sản phẩm loại này
Bộ phần mềm gia sư dạy học các môn toán, lý, hoá, sinh, sử, địa cho học sinh phổ
thông trên các đĩa CD của NXB Trẻ, 2003
Thí nghiệm vật lý chứng minh : Nhiệt động lực học, vật lý phân tử “ giao động cơ học
và sóng “ Của Phạm Xuân Kế và Lăng Đức Sỹ-khoa vật lý Đại học sư phạm Hà nội
Bộ phần mềm Sách giáo khoa điện tử Khoa học tự nhiên lớp 9: Hóa học, Sinh học,
Vật lý, NXB Giáo Dục, 2000
Phần mềm Quang hình học: Mô phỏng và thiết kế, ĐHSP Hà Nội, 2003
Phần mềm dạy học Vật lý trong trường Trung học cơ sở, ĐHSP Hà Nội, 2003
02 đĩa CD thí nghiệm sinh vật của Đức về tế bào
Khảo sát thực tế
Đọc sách giáo khoa các môn học Vât lí, Hoá học, Sinh học chương trình lớp 8, lớp 9
do NXB Giáo dục ấn hành
Đọc sách giáo khoa các môn học Vât lí, Hoá học, Sinh học chương trình cải cách do
các nhà sư phạm của Viện KHGD cung cấp
Tham quan phòng thí nghiệm, chụp ảnh các đồ dùng thí nghiệm, quay vi deo một số
thí nghiệm
Sưu tầm tài liệu hình ảnh minh hoạ từ nguồn Internet
Một số khó khăn
Khó khăn chủ quan
Đề tài nghiên cứu là dịp đầu tiên phối hợp cộng tác giữa các nhà sư phạm với các
chuyên viên CNTT để làm ra một sản phẩm khoa học ứng dụng CNTT vừa có tính giáo
dục cao vừa chứa đựng những tính năng ưu việt của công nghệ đa phương tiện
Các nhà khoa học sư phạm chuyên môn giỏi chưa biết được khả năng của CNTT đến
đâu Việc xây dựng kịch bản cho một sản phẩm phần mềm do đó có nhiều khó khăn, đòi
8
của các kịch bản giai đoạn đầu phản ánh những khó khăn này
Các kĩ thuật viên CNTT chưa có kiến thức chuyên môn và khả năng sư phạm về các môn học
Cả hai nhóm đều chưa có kinh nghiệm trong việc xây dựng kịch bản Chưa có một ngôn ngữ chung thống nhất Sự phối hợp với nhau phải dựa vào mô tả trực quan, trên cơ
sở bản mẫu thí điểm, sửa chữa hoàn thiện dần
Khó khăn khách quan
Lựa chọn sử dụng công nghệ 3D để có tính trực quan cao, có hình khối, có nhiều góc nhìn là cần thiết để đảm bảo các yêu cầu của sản phẩm thí nghiệm ảo Tuy nhiên, công nghệ đa phương tiện đã phức tạp, trong đó kĩ thuật 3D lại phức tạp hơn nữa Việc xây dựng sản phẩm đa phương tiện yêu cầu tích hợp nhiều loại dữ liệu như văn bản, hình ảnh, âm thanh, video Người phát triển sản phẩm cần nắm vững tính chất, đặc điểm của từng loại dữ liệu, biết cách xử lí chúng thành thạo để có thể tích hợp nhiều thành phần, nhiều đối tượng thành một thể thống nhất Sự đồng bộ chính xác là rất quan trọng nhưng cũng khó thực hiện, đòi hỏi tỉ mỉ, chi tiết
Các đối tượng 3D đòi hỏi xây dựng khá công phu (có thể xem các báo cáo trong phần Xemina chuyên đề về vấn đề này) Từ xây dựng bộ xương, chọn chất liệu đắp da thịt cho
nó, tạo bóng tuỳ theo nguồn sáng, tạo chuyển động cho từng bộ phận hoà hợp với chuyển động tổng thể của toàn đối tượng là một quá trình tỉ mỉ Thậm chí tốc độ xử lí của máy tính cũng phải đủ cao thì mới có khả năng thực hiện Kích cỡ tệp lớn, thời gian Rendering lâu
Các giải pháp xây dựng các đối tượng cho thí nghiệm ảo
Đối tượng 3D:
được sử dụng đối với hầu hết các đồ dùng chính trong các thí nghiệm Hoá học và một
số thí nghiệm Vật lý, vì đây là phần chính tập trung sự chú ý của người xem, đòi hỏi phải thể hiện với độ chính xác cao.Ví dụ các ống nghiệm, lọ bình thuỷ tinh, các hiện tượng chuyển động gây chú ý như lửa, khói, kết tủa,…
Công cụ xây dựng: sử dụng phối hợp các chương trình thiết kế 3D hiện có như 3DS
Max, InfiniD, Bryce 3D
Đối tượng dạng 2D:
dùng để thể hiện các vật thể nền cho các tương tác, sử dụng nhiều trong các thí nghiệm
Vật lý
Công cụ xây dựng là các phần mềm Paint Shop Pro, Photoshop
Cách xây dựng đơn giản hơn: xuất phát từ các hình mô tả trong tài liệu hoặc sưu tầm,
từ các ảnh chụp trong các phòng thí nghiệm, chỉnh lại hình dạng, kích thước, gia công
mầu sắc, xử lí ánh sáng Cách làm này có ưu điểm xây dựng rất nhanh Các đối tượng 2D
cũng cho phép dễ tạo ra các tương tác trong các thí nghiệm ảo
Đối tượng dạng giả 3D:
Đây là các đối tượng bản chất là 2D nhưng được xử lí trong môi trường 3D, xử lý
thêm các phần bóng, ánh sáng, mầu sắc tựa như 3D
Mục đính sử dụng chính là trong các thí nghiệm Sinh học Nó thường dùng để mô
phỏng các hiện tượng trong các quá trình sinh học ở người và động vật
Cách xây dựng: Xây dựng các đối tượng trên máy tính, hoặc từ các ảnh chụp cảnh
thực, chuyển các đổi tượng thành ảnh vector, xử lý ánh sáng, xử lý mầu, chỉnh lại kích cỡ
và hình dáng
Các đối tượng giả 3D cho phép khai thác ưu điểm của của cả hai loại Đối tượng có
chất lượng cao hơn 2D và kích cỡ lại nhỏ có thể chạy trên máy tính cấu hình thấp tương
đối nhanh, chấp nhận được, dễ xây dựng chuyển động và tạo các tương tác tốt
Có thể nói lựa chọn sử dụng đối tượng giả 3D vào những phần thích hợp là một ý sáng
tạo trong xây dựng sản phẩm
Kết luận
Một số sản phẩm thí nghiệm ảo đã hoàn thành cho đến nay đã được thử nghiệm trong
giảng dạy ở các trường THPT Các sản phẩm được thực hiện nhìn chung đảm bảo yêu
cầu trung thành với ý đồ sư phạm, có tính mỹ thuật trội hơn, đặc biệt nhiều thí nghiệm
Vật lí, Hoá học có khả năng tương tác cao hơn nhiều sản phẩm cùng loại Đây không phải
là các hình ảnh minh hoạ mà thực sự là các thí nghiệm ảo, cho phép giáo viên học sinh thử “làm thí nghiệm”
Các sản phẩm được xây dựng tuân thủ các chuẩn công nghệ Các dữ liệu Multimedia như movie, ảnh đều có khuôn dạng chuẩn quốc tế và chuẩn công nghiệp như: Mov, Avi, Mpeg1,2,4, Jpeg, Gif
Giao diện người dùng chuẩn hoá chung trong toàn bộ loạt sản phẩm, tiện dùng và mỹ thuật hài hoà Các thí nghiệm đều có phần làm mẫu, có tính chất hướng dẫn sử dụng, người xem dễ dàng làm theo
Sản phẩm phần mềm được đóng gói mã hoá dưới dạng mã máy, có biện pháp chứng thực bản quyền Các gói dễ dàng cài đặt và chạy trên các nền hệ điều hành phổ dụng Windows NT, Windows 9X và 2000
Trang 4Phụ lục 1
DANH SÁCH CÁC THÍ NGHIỆM ẢO
Thí nghiệm sinh học
Sự phân bào nguyên phân (nguyên nhiễm)
Sự phân bào giảm phân (giảm nhiễm)
Quá trình tự nhân đôi của ADN
Quá trình tổng hợp chuỗi Axit amin
Tim và mạch máu
Hoạt động hô hấp
Tiêu hóa ở ruột non
Bài tiết nước tiểu
Hấp thu chất dinh dưỡng và thải phân
Thí nghiệm Vật lí
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Xác định điện trở
Chuyển động cơ học
Mắt- mắt cận thị, mắt viễn thị
Ảnh của vật tạo bởi thấu kính hội tụ
Từ trường, Đường sức từ trường
Thí nghiệm Hoá học
Tính chất vật lí và tính chất hoá học chung của kim loại
Tính chất hoá học của muối
12
Tính chất vật lý và hóa học của axit sunfuric Giới thiệu những dụng cụ hóa học trong nhà trường phổ thông Pha chế dung dịch theo nồng độ
THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG THÍ NGHIỆM ẢO TRONG TRƯỜNG
PHỔ THÔNG VÀ CÁC KẾT QUẢ BAN ĐẦU
Lê Minh Hà
Trường THCS Lê Quý Đôn, quận Cầu Giấy, Thành phố Hà Nội
Bộ môn vật lý là một bộ môn được xây dựng từ các hiện tượng tự nhiên, từ các thí
nghiệm kiểm nghiệm, giải thích các hiện tượng thiên nhiên, phát triển tư duy khoa học,
trên cơ sở đó áp dụng vào đời sống, kỹ thuật và công nghệ tiên tiến Đặc thù của bộ môn
vật lý là trên cơ sở những thí nghiệm, thông qua thực hành cụ thể rút ra phương pháp
nghiên cứu và những luận cứ khoa học Vì vậy, phần thí nghiệm thực hành đối với bộ
môn vật lý là rất quan trọng và không thể thiếu được trong quá trình giảng dạy Đặc biệt,
đối với các em học sinh THCS, bước đầu làm quen với công việc nghiên cứu vật lý thông
qua các thí nghiệm thực hành, bên cạnh phần lý thuyết, thì phần trực quan lại càng có tầm
quan trọng, nó không những hỗ trợ tích cực cho bài giảng, giúp cho học sinh hiểu và nắm
chắc kiến thức, mà còn tạo được hứng thú trong giờ học
Hiểu rõ tầm quan trọng đó, trong những năm vừa qua, một mặt hàng năm , Bộ và
sở GD&ĐT, các cấp, các ngành có chương trình đào tạo, tập huấn bồi dưỡng, nâng cao
trình độ cho giáo viên nói chung và giáo viên môn vật lý nói riêng, đổi mới chương trình
sách giáo khoa, cải tiến phương pháp dạy và học, bên cạnh đó, còn tạo mọi điều kiện cơ
sở vật chất với khả năng có thể cao nhất, tăng cường trang thiết bị dạy học, dụng cụ thí
nghiệm , tạo tiền đề tốt cho hoạt động dạy và học
Trong những năm vừa qua, giáo viên chúng tôi đã cố gắng rất nhiều trong hoạt
động dạy và học, bằng cách thiết kế bài giảng có câu hỏi gợi mở để học sinh thấy đích mà
vươn tới Vì vậy tiết nào cũng phải có đồ dùng dạy học Học sinh phấn khởi vì được trực
tiếp làm thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng, được tự mình tìm ra quy luật tự nhiên Tuy
nhiên, để có được một tiết dạy như vậy còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, cộng với sự
nhiệt tình hết mình, tìm tòi, sáng tạo của giáo viên mới có thể mang lại kết quả tốt đẹp
Một mặt dụng cụ thí nghiệm mang lại hiệu quả và hỗ trợ rất tốt cho bài học, mặt khác
nếu thí nghiệm, vì những lý do khác nhau lại không cho kết quả như mong muốn sẽ gây
mất hứng thú cho học sinh, tác động không tốt đến bài giảng, nếu không muốn nói là
phản tác dụng.Thí dụ như bộ quang học rất khó tạo ra được hai tia sáng song song Sự
tạo thành ảnh của các thấu kính cũng khó thu được được hình ảnh rõ nét Nguyên nhân
là do chất lượng đồ dùng dạy học của chúng ta chưa cao Một số thí nghiệm khác không gây được ấn tượng cho học sinh , thí dụ như hiện tượng dẫn nhiệt, mắt thường không thể nhận biết được sự truyền nâng lượng Một nguyên nhân khác nữa cũng làm cho thí nghiệm trong điều kiện thông thường không thể thực hiện được: Thời gian, đối với một tiết học chỉ giới hạn trong 45 phút, vừa phải truyền đạt kiến thức cơ bản, vừa phải tiến hành thí nghiệm, với điều kiện thực tế một số trường hiện nay, khó mà thực hiện được nếu không kéo dài thời gian của một tiết học Hoặc có thí nghiệm, trên thực tế không thể thực hiện được vì độ an toàn quá thấp, quá nguy hiểm , như thí nghiệm về hiện tượng đoản mạch Vì vậy thí nghiệm ảo đã giúp cho giáo viên rất nhiều trong hoạt động dạy học Nó hỗ trợ trong những trường hợp mà thí nghiệm trong điều kiện bình thường không thể thực hiện được, vừa tiết kiệm được thời gian, vừa cho học sinh tiếp xúc với phương pháp dạy và học tiên tiến, hiệu quả của giờ học được nâng cao
Dưới đây là hai bài sử dụng thí nghiệm ảo cụ thể trong một số bài mà tôi đã thực hiện trong thời gian qua:
Bài 1 Thấu kính hội tụ:
Học sinh nhìn được bao quát ảnh của vật thay đổi so với thấu kính
Học sinh hiểu rõ và biết được cách dựng ảnh
Sau đó học sinh có thể giải thích được đặc điểm của ảnh khi vị trí của vật thay đổi mà giáo viên không cần mất thời gian chờ học sinh vẽ được trên lớp các trường hợp thay đổi
vị trí vật mới thấy hiện tượng
Bài 2 Thực hành xác định điện trở của dây dẫn:
Khi dạy bài này, tôi nhận thấy, kịch bản xây dựng tốt, thể hiện được các bước cần tiến hành của một thí nghiệm điện Tạo cho học sinh có thói quen kiểm tra sơ đồ mạch điện, kiểm tra mạch điện trước khi đóng mạch
Khi sử dụng thí nghiệm ảo, học sinh vẫn mắc những lỗi như khi làm thí nghiệm thật: Mắc sai vị trí các thiết bị, có chương trình kiểm tra giúp cho học sinh khắc sâu được kiến thức
Đầu dây không vào đúng chốt của dụng cụ, dây dẫn cũng bị mất như khi thực hiện mắc dây thật - dây không nối chặt, dẫn đến tiếp xúc kém, thì coi như không có điện
Trang 5Mỗi thí nghiệm làm xong, ghi lại kết quả, rồi mới được làm thí nghiệm tiếp
Kết quả thí nghiệm phải thực hiện đủ bốn lần, mới sang được chương trình vẽ đồ thị
Kết quả thí nghiệm được vẽ trên đồ thị.Thể hiện đồ thị qua kết quả thực tế, nếu bỏ qua
sai số thì đồ thị là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ
Qua hai bài áp dụng thí nghiệm ảo như trên, tôi có một vài nhận xét như sau:
1 Ưu điểm:
Làm phong phú các phương pháp tiến hành thí nghiệm
Giải quyết được các thí nghiệm mà trong điều kiện bình thường không thể thực hiện
được
Rèn cho học sinh kỹ năng tiến hành thí nghiệm Trong thí nghiệm thật học sinh có thể
làm tắt, dễ gây nguy hiểm, thí dụ như không kiểm tra mạch điện đã đóng mạch …
An toàn, nhẹ nhàng, hấp dẫn, kịch tính, khiến cho học sinh khắc sâu kiến thức
Giáo viên và học sinh có điều kiện làm quen với những phương pháp dạy và học tiên
tiến
Giáo viên và học sinh dễ sử dụng
2 Khó khăn:
Một số giáo viên chưa thành thạo khi sử dụng vi tính Cần được bổ túc thêm
Tiết dạy phải trong phòng vi tính
Phải có Projector
3 Đề nghị:
Đối với chương trình “Thí nghiệm ảo’, cần xem xét đến điều kiện thực tế của các
trường học hiện nay
Bài thực hành “xác định điện trở” có thể thêm một phần điện trở bằng cái quạt máy, dể
học sinh có thể thực hiện bài này cho bài số 15 : “xác định công suất của đèn và công
suất của quạt”
16
mong rằng, qua cuộc hội thảo này, Trường ĐHQG sẽ có những chương trình phù hợp với hoàn cảnh thực tế hiện nay, hỗ trợ một cách tích cực và hiệu qủa nhất thày trò chúng tôi trong hoạt động dạy và học
TRIỂN KHAI DẠY THÍ ĐIỂM CÁC THÍ NGHIỆM ẢO SINH HỌC &
NHỮNG KẾT QUẢ BƯỚC ĐẦU
Phạm Thanh Hiền
Trường THCS Trưng Vương Hà Nội
Hiện nay, sự nghiệp giáo dục và đào tạo đang đổi mới trước yêu cầu phát triển
của nền kinh tế xã hội và công nghệ thông tin Hướng đổi mới của ngành giáo dục là đào
tạo những con người mới năng động, sáng taọ, chủ động trong học tập, dễ thích ứng với
cuộc sống và lao động Bên cạnh việc dạy cho học sinh nắm vững những nội dung cơ bản
về kiến thức, giáo viên còn dạy cho học sinh biết suy nghĩ, tư duy, sáng tạo và biết tạo ra
các nhu cầu nhận thức cho học sinh trong quá trình học tập Để đạt được các mục tiêu
giáo dục kể trên, nhất thiết phải có sự đổi mới về nội dung và phương pháp dạy học Góp
phần vào đổi mới phương pháp dạy học có sự tham gia tích cực của các phương tiện dạy
học, đặc biệt là các thiết bị hiện đại như máy tính, Projector… được đưa vào sử dụng để
khai thác triệt để các ưu thế của chúng
Sinh học là khoa học thực nghiệm, phương pháp đặc trưng của dạy học Sinh học
là phương pháp quan sát và thí nghiệm thực hành; nhưng trong thực tế có những hiện
tượng, những quá trình sinh lí xáy ra trong cơ thể người, không thể quan sát, tìm hiểu trực
tiếp được, hoặc có những thí nghiệm phức tạp khó tiến hành (vì điều kiện thiết bị, đối
tượng thí nghiệm, kĩ năng của giáo viên và thời gian hạn hẹp trong khuôn khổ 1 tiết
học…) Vì vậy, chúng tôi đã thiết kế các thí nghiệm ảo sinh học để mô phỏng một cách
chân thực các hiện tượng, các quá trình sinh lí đó trong một số bài học ở sách giáo khoa
Sinh học 8 Sau một thời gian triển khai dạy thí điểm các thí nghiệm ảo Sinh học, chúng
tôi có những nhận xét sau:
1 Những ưu điểm
Thiết kế thí nghiệm ảo sinh học kết hợp các yếu tố: màu sắc, ánh sáng, âm thanh và sự
chuyển động của các hình ảnh sẽ tạo ra những hình ảnh động gần sát thực; khắc phục
được những hạn chế của các hình vẽ trong SGK và các thiết bị dạy học “tĩnh” khác VD:
Mô phỏng sự hoạt động của tim trong sơ đồ chu kì co dãn của tim ở bài “Tim và mạch
máu” trang 56 Khi nghiên cứu hình ảnh động này, học sinh sẽ trình bày được các pha co
dãn trong chu kì hoạt động của tim, nêu lên được thời gian làm việc và thời gian nghỉ ngơi của từng ngăn tim trong chu kì hoạt động và mô tả được hoạt động của các van tim,
sự vận chuyển máu theo 1 chiều khi qua tim
Qua nghiên cứu hình ảnh động về sự hoạt động của các cơ hô hấp trong bài “Hoạt động hô hấp” trang 68, học sinh sẽ kể tên được các cơ tham gia vào quá trình hô hấp và
sẽ nêu lên được nguyên nhân dẫn đền sự lưu thông khí qua phổi là sự hoạt động của các
cơ hô hấp
Khi nghiên cứu hoạt động tiêu hoá ở các thí nghiệm ảo trong các bài của chương Tiêu hoá, học sinh sẽ nêu lên được các quá trình tiêu hoá; vai trò, diều kiện hoạt động, tính đặc hiệu của các enzim trong quá trình tiêu hoá và kết quả của các quá trình tiêu hoá đó Thiết kế và sử dụng các thí nghiệm ảo sinh học vẫn thể hiện rõ sắc thái của bộ môn khoa học thực nghiệm này là lấy quan sát và thí nghiệm làm điểm xuất phát cho quá trình nhận thức hoặc thông qua quan sát và thí nghiệm - thí nghiệm ảo để tìm hiểu mối quan hệ nhân quả để đi tới kiến thức cần lĩnh hội
Các thí nghiệm ảo sinh học giúp học sinh tiếp nhận thông tin một cách nhanh chóng, giáo viên không phải giảng giải hay thuyết trình nhiều
Các thí nghiệm ảo được xây dựng sẽ kích thích sự tò mò gây hứng thú cho học sinh trong quá trình lĩnh hội kiến thức một cách tích cực khiến các em thêm yêu thích môn học
Xây dựng và sử dụng các thí nghiệm ảo sẽ làm tăng tính thực hành trong các giờ dạy lí thuyết, tăng số lượng các thí nghiệm trong dạy học bộ môn mà SGK không đề cập
Sử dụng các thí nghiệm ảo sinh học đã đáp ứng được các yêu cầu của quá trình dạy học: hình thành kiến thức mới, rèn luyện kĩ năng bộ môn, ôn tập củng cố khắc sâu kiến thức và đổi mới cách kiểm tra, đánh giá đối với học sinh
Thiết kế và sử dụng các thí nghiệm ảo sẽ áp dụng được với nhiều lớp học, sử dụng trong nhiều năm
2 Những mặt hạn chế:
Tính chân thực của thí nghiệm ảo bị hạn chế vì chưa có sức thuyết phục mạnh mẽ đối với học sinh
Thiết kế thí nghiệm ảo công phu, đồi hỏi nhiều thời gian và kĩ thuật tin học
Trang 63 Những đề nghị:
Bồi dưỡng, năng cao trình độ tin học cho giáo viên để có thể tự thiết kế và xây dựng
các thí nghiệm ảo
Nên kết hợp sử dụng các hình ảnh được ghi lại từ các thí nghiệm thực mà khâu chuẩn
bị đòi hỏi nhiều thời gian để tăng tính thuyết phục cho học sinh khi quan sát
Xây dựng thí nghiệm ảo cho một bài học cụ thể cần thể hiện tinh thần đổi mới phương
pháp dạy học theo hướng hoạt động khám phá (học sinh cần nêu dự đoán, dự kiến các
phương án kiểm tra tính đúng đắn của sự đoán, biết lựa chọn phương án có cơ sở khoa
học…, kết quả thí nghiệm sẽ là sự khẳng định hay bác bỏ các dự đoán đó của học sinh)
Tăng cường cơ sở vật chất: thiết bị hiện đại; xây dựng phòng học bộ môn cho các
trường tham gia dạy thí nghiệm ảo
Nên triển khai mô hình dạy học sử dụng các thí nghiệm ảo sinh học một cách đại trà
Sau đây là một tiết học minh hoạ có sử dụng các thí nghiệm ảo sinh học trong bài 17
“Tim và mạch máu” (SGK Sinh học 8 – trang 56)
20
SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ CÔNG CỤ XÂY DỰNG DỮ LIỆU
MULTIMEDIA Phan Thế Hùng
Viện Công nghệ thông tin, Đại học Quốc gia Hà nội
Tóm tắt: Bài báo này nhằm đánh giá, so sánh một số công cụ xây dựng dữ liệu
multimedia phổ biến trên thị trường đồng thời xác định công cụ cần sử dụng cho đề tài nhánh KC01-14 “ Xây dựng thí nghiệm ảo”
GIỚI THIỆU CHUNG
Ngày này các sản phẩm multimedia là được áp dụng nhiều trong thực tế bởi tính thân thiện và tiện lợi của nó đổi với người dùng Các ứng dụng multimedia đang được triển khai rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giáo dục, y tế, trò chơi điện tử, mô phỏng, mua bán điện tử Quá trình phát triển một ứng dụng Multtimedia liên quan đến các khá nhiều lĩnh vực như số hoá, bằng thông của hệ thống mạng, nghệ thuật, tâm lý Để sản phẩm multimedia trở thành một sản phẩm có giá trị thực cao, một sản phẩm multimedia bao giờ cũng có hai thành phần: khung chương trình và yếu tố dữ liệu Việc xây dựng dữ liệu cho sản phẩm mang ý nghĩa quyết định cho sản phẩm multimedia
Hiện nay trên thị trường khá nhiều công cụ cho phép xây dựng dữ liệu multimedia, mỗi công cụ có các tính năng và đặc thù riêng Việc nghiên cứu làm chủ công nghệ đa phương tiện liên quan đến lĩnh vực ứng dụng của đề tài là một mục tiêu đã được đặt ra trong nội dung tổng thể của đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đa phương tiện vào một số lĩnh vực cần thiết, bức xúc trong lĩnh vực giáo dục, y tế và văn hoá mang lại hiệu quả ứng dụng cao
Trong phần này chúng tôi trình bày về các công cụ xây dựng dữ liệu Text, hình ảnh hai chiều (2D), hình ảnh 3 chiều (3D), video, và công cụ tích hợp các dữ liệu multimedia
từ đó xác định công cụ cần thiết để xây dựng các thí nghiệm ảo chọn lọc theo chương trình phổ thông trung học với các nội dung về:
[1] Vật lý: Điện trở, từ trường, xác định điện trở, quang học, tiêu cự và xác định tiêu cự
[2] Hoá: Các tính chất axit, tính chất lý-hoá của kim loại, tính chất chung của oxit, bazơ và muối; thí nghiệm tách và tạo chất ;
[3] Sinh học: Thí nghiệm Menden, Quá trình phân bào, nhiễm sắc thể, công nghệ tế bào, hoạt động hô hấp, tuần hoàn, hấp thụ chất dinh dưỡng
- CÁC PHẦN MỀM TẠO RA DỮ LIỆU MULTIMEDIA
Các phần mềm tạo ảnh
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều công cụ xây dựng đồ hoạ 2 chiều Chúng rất đa
dạng và phong phú Có những phần mềm có đầy đủ các chức năng, cũng có những phần
mềm chỉ có một vài chức năng Chúng ta có thể điểm qua một số phần mềm phổ biến
hiện nay đó là: Photoshop, Paint Shop Pro, QuarkXpress,Corel KnockOut, Illustrator,
Eye Candy, Photoshop Elements, Freehand, Canvas, Photosuit Chúng ta có thể đánh
giá so sánh một số sản phẩm chính trong số các sản phẩm trên
Phần mềm Adobe PHOTOSHOP
Đây là phần mềm của hãng Adobe Nó đã có mặt trên thị trường tương đối lâu Nó là
phần mềm được các nhà thiết kế ảnh và những người chuyên nghiệp hâm mộ Nó là phần
mềm soạn thảo, biên tập hình ảnh tốt nhất so với các chương
trình soạn thảo ảnh nâng cao khác trên thị trường
Thế mạnh đặc trưng của phần mềm Adobe PHOTOSHOP
đó là tính đầy đủ Chương trình có cho phép tạo các bảng mẫu
mầu truy cập nhanh, thay đổi các tham số ảnh Công cụ bút vẽ
của Adobe PHOTOSHOP rất đầy đủ Chúng ta có thể thay đổi
các tham số cho bút vẽ như mầu sắc, hình dạng nét bút, độ mờ, độ cứng của nét bút tạo ra
một thế giới thực hơn trước Với các tham số động và bảng mẫu các nét bút phong phú nó
tạo nên sự tương đương với bút vẽ trong phần mềm Corel Bút sao hình này cho phép
sửa chữa nhanh những khuyết tật nhỏ của ảnh Công cụ cho phép chuyển đổi mầu nhưng
vẫn giữ nguyên các sắc thái về ánh sáng
Adobe Photoshop là phần mềm soạn thảo ảnh hàng đầu với các đặc tính cao cấp về
soạn thảo ảnh, tính ổn định, giao diện đẹp và thân thiện, thuận lợi cho việc in ấn và xuất
bản web Adobe Photoshop là phần mềm tốt cho bất cứ ai làm công việc xử lý, soạn thảo
ảnh và ảnh cho Web Hạn chế lớn nhất của phần mềm này đó là giá cả Điều này một
phần phản ánh sản phẩm này hướng vào đối tượng người dùng chuyên nghiệp
Phần mềm Paint Shop Pro
Phần mềm Paint Shop Pro của hãng Jasc Software Chỉ với giá khoảng $500, bạn có
thể nhận được chương trình này có thể nói tốt như Photoshop Ví dụ điển hình là các
công cụ vẽ ảnh vector của Paint Shop Pro kết hợp chặt chẽ trong chương trình Mask rất
dễ học cũng như dễ sử dụng Điều này đã đánh bại Photoshop
Chương trình này có điểm đặc trưng là: Việc đóng gói và các công cụ là rất đầy đủ và chuyên nghiệp Tính năng soạn thảo ảnh dễ dàng và phù hợp cho người soạn thảo ảnh ở tất cả các mức kỹ năng
Soạn thảo ảnh là một công việc rất khó cho hầu hết các nhà thiết kế bởi vì phải học cách phối hợp hợp lý các công cụ trong phần mềm soạn thảo ảnh
Thật may mắn, Paint Shop Pro có đầy đủ tính năng thể hiện khả năng nghệ thuật của bạn Phiên bản 7.0 có thêm những lệnh cho phép bỏ nhược điểm mắt đỏ trên ảnh, những vết xước nhỏ trên ảnh
Paint Shop Pro hỗ trợ cả đối tượng bitmap và đối tượng vector
Nhiều người biên tập ảnh bầy giờ đã có thể sử dụng cả đối tượng bitmap và vector trong Paint Shop Pro để tạo ra thế giới thực
Bộ duyệt cho phép xem trước các hiệu ứng làm cho việc thêm các hiệu ứng vào ảnh là
dễ dàng hơn Chúng ta có thể thay đổi dễ dàng các tham số trong các hiệu ứng áp dụng cho ảnh bằng cách sử dụng các thanh trượt đồng thời chúng ta cũng có thể xem ngay được các hiệu ứng đó bằng bộ duyêt Trong Paint Shop Pro có trên 80 bộ lọc như Spiky Halo or Buttonize Ví dụ khi chúng ta tạo các hiệu ứng cho nút, chúng ta có thể thay đổi mầu sắc, độ bóng, mức độ trộn giữa các mầu
Để hỗ trợ những người làm ảnh cho Web, Paint Shop Pro có phần mềm Animation Shop 3.0 hỗ trợ việc tạo ảnh cho web (ảnh dạng PNG, JPEG, GIF) Chương trình tối ưu hoá các ảnh này bằng cách đưa ra các chỉ số nén thích hợp cho từng hoàn cảnh Ví dụ có thể đặt chế độ nén cao cho các ảnh trên Web sử dụng đường truyền modem 28.8KB, 33.6KB, 56KB, Paint Shop Pro cho phép tạo bản đồ liên kết cho hình ảnh, cắt hình ảnh thành nhiều phần
Một số hạn chế đối với Paint Shop Pro là việc nó không sẵn sàng cho MAC Đây là một hạn chế chính của Paint Shop Pro
Paint Shop Pro là một lựa chọn tốt cho cả những người không chuyên cũng như chuyên nghiệp Với giá cả thấp, giao diện thân thiện, công cụ đầy đủ Paint Shop Pro thực
sự là một phần mềm soạn thảo ảnh mạnh
Công cụ xử lý Video
Cũng như các công cụ xử lý ảnh, các công cụ xử lý Video cũng rất đa dạng và phong phú nhưng mức độ của nó thấp hơn Hiện này các chương trình xử lý video được xây dựng theo hướng chuyên nghiệp cao đồng thời có sự kết hợp chặt với phần cứng nhằm mục đính xử lý video trong thời gian thực Có thể kể ra đây một số chương trình xử lý
Trang 7đây là các đặc điểm và tính năng một số của phần mềm trên
Phần mềm Adobe Premiere 6.5
Adobe Premiere 6.5 là chương trình soạn thảo video chuyên nghiệp cho phép hiển thị video, audio và xử lý trong thời gian thực Đặc biệt nó có bộ tạo kỹ xảo hình ảnh và chuyển cảnh Tuy nhiên chương trình này chưa được hỗ trợ tốt trên máy hệ thống máy MAC như PC Thế mạnh đặc trưng
Đây là sản phẩm hỗ trợ khách hàng rất cao.Việc cài đặt được hướng dẫn rất chi tiết Chỉ cần cho đĩa CD-ROM vào là có thể theo từng bước
để cài đặt Sách hướng dẫn được viết chi tiết và đầy đủ Khi khởi động chương trình,
người dùng có thể đặt các định dạng video mà họ muốn khởi tạo, từ các kiểu video đơn
giản cho Web đến các Video chất lượng rất cao Sau đó cửa sổ timeline hiển thị cho phép
nhóm các đoạn video lại Nếu người dùng đã sử dụng các sản phẩm khác của Adobe, khi
làm việc với Premiere họ sẽ thấy giao diện của nó rất thân thiện
Premiere 6.5 hỗ trợ cho rất nhiều các thiết bị DV ngoài như máy quay, bàn dựng
DVCAM Ví dụ thông qua cổng giao tiếp IEEE 1394 người dùng có thể lấy dữ liệu vào
từ video, soạn thảo bằng Premiere 6.5 sau đó in trực tiếp ra băng thông qua cổng giao tiếp
này (toàn bộ phần điều khiển nằm trong phần mềm Premiere 6.5)
Với Premiere 6.5 người dùng có thể tìm thấy rất nhiều công cụ soạn thảo mạnh và đầy
đủ Bên trong chương trình có hỗ trợ chuẩn DirectX, audio plug-in Các công cụ kéo thả
video, audio trực tiếp trên các kênh của cửa sổ timeline Có thể cắt dán, soạn thảo video,
audio trực tiếp trên các kênh này trong thời gian thực Tuy nhiên sau đó bạn phải thực
hiện quá trình rendering để tạo ra các video thực Quá trình này cũng không cần một
chương trình khác mà nó đã được tích hợp ngay trong phần mềm này
Đặc biệt trong Premiere còn tích hợp bộ tạo kỹ xảo, bộ chuyển cảnh và bộ tạo tiêu đề
(có sẵn trên 90 font chữ tạo tiêu đề)
Thí nghiệm kiểm tra quá trình render và hiển thị video của Premiere trên máy tính có
cầu hình Pentium4 1.7GHz, 256 MB RAM, kết quả video thu được có chất lượng rất tốt
mặc dù trong đoạn video đó có các hiệu ứng chồng mờ, chuyển cảnh và tiêu đề So với
24
này Tuy nhiên nó cũng có điểm hạn chế: đó là cửa sổ hiển thị không theo chuẩn NTSC Premiere có khả năng soạn thảo riêng audio, và chuyển thành các định dạng âm thanh khác nhau như MP3, WAV Với bộ mã hoá Adobe MPEG và chương trình chuyển video DVDit có thể tạo ra một clip DVD hoàn chỉnh
Hiện nay đã có 3 cải tiến lớn trong Premiere 6.5 để tương thích với chuẩn video QuickTime 6 đó là: xử lý các hiệu ứng video trong thời gian thực, có thể đưa trực tiếp text vào video bằng công cụ thiết kế tiêu đề, có kênh riêng tạo DVD
Kết luận: Premiere có các công cụ soạn thảo hoàn hảo, quá trình soạn thảo, hiển thị và render trong thời gian thực Bộ tạo kỹ xảo đa dạng, khả năng tương tác với các thiết bị
DV tốt Có thể chuyển các video clip thành các chuẩn MPEG1(VCD, SVCD), MPEG2(DVD), MPEG4 Premiere được đánh giá là chương trình soạn thảo phim tốt nhất hiện nay cho máy tương thích IBM-PC
Phần mềm Final Cut Pro
Phần mềm này năm ngoái được đánh giá ở mức độ cao trong các phần mềm soạn thảo Video Nó cũng giống như phần mềm Adobe Premiere và Vegas Video
có các công cụ soạn thảo chính xác, giao diện đẹp và
sự cấu thành tốt Version 3.0 đã có các bước tiến xa hơn với việc xử lý các hiệu ứng trong thời gian thực, phân tích tín hiệu video, sửa chữa mầu trong thời gian thực và các đặc tính mới khác Những ưu điểm này làm cho sản phẩm video của người dùng chuyên nghiệp hơn Nhưng Final Cut chưa dừng ở
đó vì các hiệu ứng của nó phụ thuộc vào bộ xử lý của MAC Có thể nói Final Cut Pro 3.0
là chương trình soạn thảo video mạnh nhất, đầy đủ nhất và chuyên nghiệp nhất trong các phần mềm soạn thảo video cho hệ thống máy MAC hiện nay
Sau khi cài đặt bạn có thể đặt kết nối với máy quay DV camera thông qua cổng FireWire, lấy và gửi dữ liệu video qua đó Khi bạn bắt đầu chạy Final Cut Pro 3.0, bạn sẽ nhận được một thông báo và một cửa sổ chính hiển thị các công cụ Ở đây cung cấp các thông tin về video từ kênh mầu đến các lớp tín hiệu Tuy đây chỉ là một công cụ nhỏ nhưng nó cho bạn ý tưởng tốt trong việc kiểm tra các lỗi hình ảnh của video hoặc mức độ phù hợp mầu sắc trong các video clip khác nhau
Tính năng kéo, thả: Sự khác biệt trong việc soạn thảo của Final Cut Pro so với các
chương trình khác như Adobe Premiere là chương trình nay cho phép nhập trực tiếp các
tệp video từ cửa sổ Window hoặc từ trình Explore vào thẳng cửa sổ soạn thảo video của
Final Cut Pro Khi người dùng đặt các video chồng lên nhau trong cửa sổ timeline
chương trình tự động tạo hiệu ứng mờ chồng tốt nhất với các video clip trước đó
Xử lý các hiệu ứng trong thời gian thực: Một trong các điểm mạnh nhất của Final Cut
Pro đó là có thể hiển thị video, hiệu ứng video, lọc trong thời gian thực mà không cần đến
quá trình render hoặc hiển thị đen trắng Thật đáng tiếc là bạn chỉ có thể chọn được 12
trong số 60 chuyển cảnh và 1 trong số 75 kỹ xảo (filter) là có thể làm việc trong thời gian
thực còn các cái khác vẫn cần thời gian để xử lý Cũng như vậy nếu có nhiều kỹ xảo hoặc
nhiều chuyển cảnh Với bộ xử lý đơn G4, bạn không thể đồng thời tạo nhiều hơn hai kỹ
xảo
Final Cut Pro hiển thị các video rất tốt, ngay cả khi sử dụng bộ xử lý tốc độ thấp
667 MHZ Đặc biệt chương trình này có 3 công cụ điều chỉnh mầu sắc: Lọc (filter) trong
thời gian thực, điều chỉnh độ sáng tối và mức độ hoà hợp ánh sáng hình ảnh trong video
Một đặc điểm nữa, công cụ quản lý thiết bị cho phép bạn chuyển đổi bất kỳ kiểu file ( từ
chuẩn DV sang chuẩn HDTV) thành kiểu OfflineRT của Final Cut Pro's Kiểu OfflineRT
là một dạng dữ liệu nén với kích cỡ nhỏ bằng 5 lần so với dữ liệu video thực trên đĩa
cứng
Giá của phần mềm Final Cut Pro 3.0 trên $5000 Nếu so sánh với Adobe Premiere thì
đây không phải là giá quá cao
Để có thể hiển thị video, các hiệu ứng video trong Final Cut Pro cần có thêm thiết bị
RTMac card Thiết bị này có thể tăng khả năng tạo hiệu ứng trong thời gian thực của hệ
thống Nếu bị giới hạn về không gian đĩa, có thể lựa chọn chế độ định dạng OfflineRT
Đây là một định dạng mở rộng của PhotoJPEG, như vậy có thể thu video với khuôn hình
320 x 240 và sử dụng tỷ lệ nén thấp Với định dạng này người dùng có thể thu 40 phút
phim mà chỉ cần đến 1GB đĩa cứng (bình thường thu 40 phút phim cần 4,5GB) Điều này
rất tốt cho những người dùng sử dụng máy labtop G4 (MAC) để soạn thảo video
Nhược điểm của Final Cut Pro 3: giới hạn với các thiết bị phần cứng Chương trình
này không làm việc với các thiết bị phần cứng khác như Pinnacle’s CineWave, Matrox’s
RTMac, and Digital Voodoo cards Bên cạnh đó khả năng plug-in phần cứng của chương
trình này cũng rất kém
Kết luận: Có thể nói răng Final Cut Pro 3 là chương trình soạn thảo video tốt với các công cụ rất mạnh cho việc thực hiện soạn thảo trong thời gian thực trong môi trường MAC Final Cut Pro 3 là chương trình rất phù hợp cho việc soạn thảo và xử lý video trên các máy tính độc lập (trên 1 MAC) Chương trình này chạy rất tốt, hoàn hảo và nhanh nếu trên máy tính có 2CPU
Nêu người dùng cần xử lý video trên hệ thống may Mac thì Final Cut Pro 3 là một lựa chọn đúng đắn
Công cụ xây dựng các đối tượng 3 D
Hiện nay, có rất nhiều chương trình xử lý 3D khác nhau như Bryce 3D, InfiniD, 3D Max, Soft Image, Maya Các chương trình 3D thường được phát triển từ các hãng riêng biệt không theo một chuẩn nhất định do đó việc chuyển đổi dữ liệu giữa cac phần mềm này gần như là không thực hiện được
Phần mềm Bryce 3D
Bryce 3D là phần mềm tạo ảnh hoạt hình trong không gian
3 chiều Bryce 3D là phần mềm cho phép chúng ta tạo ra môi trường ảo sống động Một ý niệm hoàn hảo đến mức khó tin
về hoạt hình 3 chiều, âm thanh nổi, những bức ảnh và đồ họa tuyệt đẹp Bryce 3D cho phép chúng ta thao tác trên ba hệ trục tọa độ khác nhau: hệ trục tọa độ cửa sổ làm việc, hệ trục toạ
độ của riêng từng đối tượng và hệ trục tọa độ của Camera
Thế mạnh của chương trình này là tạo ra được các cảnh thực với các chất liệu và đối tượng phức tạp như cảnh trời, biển, sông nước, núi non, cây cối Với công cụ 3D tương đối trực quan cho phép chúng ta xử lý nhanh các cảnh Bryce 3D cung cấp cho người dùng các bảng chất liệu, mầu sắc và ánh sáng khá đa dạng và phong phú Nhưng việc tuỳ biến là chưa cao Chương trình cho phép chúng ta render trực tiếp toàn cảnh hoặc một phần của cảnh Việc xử lý này giúp cho người sử dụng có thể kiểm tra nhanh, chính xác các đối tượng trong cảnh
Nhược điểm của phần mềm này là thao tác với các đối tượng này là rất phức tạp, tốn rất nhiều thời gian Tạo cảnh chuyển động trong Bryce 3D còn quá đơn điệu và thiếu nhiều tính năng
Kết luận:Chương trình Bryce 3D là chương trình tốt cho việc tạo cảnh tự nhiên, phông nền Nó không thực sự tốt cho việc xây dựng các ứng dụng 3D đầy đủ và phức tạp
Trang 8Infini-D là phần mềm của hãng MetaCreation, đây là một hãng chuyên phát triển các
phần mềm thao tác trong lĩnh vực đồ hoạ 3 chiều Phần mềm
Infini-D cho chúng ta khả năng tạo ra các đối tượng 3 chiều
một cách chuyên nghiệp
Các kỹ thuật tạo mô hình đối tượng của Infini-D: tạo các đối tượng dạng Primitive, Extrusion, Lathe, Polygon mesh,
Paramertic serface, Meta ball, Particle system, Fractal modal
Từ các mô hình đối tượng này có thể tạo ra các đối tượng
phức tạp bằng cách dùng các phép toán cộng, trừ, lấy phần bù giữa các đối tượng để tạo
ra các đối tượng mức cao hơn
Infini-D cho phép chúng ta tuỳ biến các thông số của các đối tượng 3 D Như vậy
chúng ta có thể chỉnh chính xác về kích cỡ hình dạng, thuộc tính cho các đối tượng này
Cũng như Bryce 3D phần mềm này có thể tạo ra rất nhiều chất liệu bề mặt cho các đối
tượng
Với 4 cửa sổ hiển thị đối tượng 3D, người dùng có thể kiểm soát được toàn bộ không
gian studio cũng như vị trí, thứ tự của các đối tượng trong studio này
Chế độ hiển thị Render của Infini-D cũng rất phong phú Người dùng có thể đặt các
chế độ hiển thị khác nhau cho từng mặt phẳng, hoặc toàn không gian 3D Các chế độ hiển
thị của Infini-D: wireframes, Flat shading, Gouraud shading, Phong shading, Ray
tracing Ví dụ chế độ wireframes: hiển thị dạng lưới, như vậy sẽ làm tăng tốc độ soạn
thảo Ngược lại chế độ Ray tracing rất chậm nhưng lại là chế độ hiển thị không gian và
các đối tượng 3D chính xác nhất cả về mầu sắc, chất liệu, ánh sáng
Infini-D cũng như các nhiều phần mềm 3D khác, tính mở của nó không cao Nó
không cho phép input các tệp được xây dựng từ các phần mềm 3D khác vào trừ định
dạng EPS
Phần mềm này cho phép chúng ta xuất các kết quả ra thành dạng video và ảnh với sự
tuỳ chọn về chất lượng và khuôn hình Đây cũng là một điểm mạnh của Infini-D so với
các phần mềm 3 D thông thường
Thế mạnh của chương trình này là việc tạo ra các đối tượng 3D
Phần mềm 3D Studio Max
28
như Infini D tạo các đối tượng dựa trên các đối tượng và phép xử lý cơ bản dạng Primitive, Extrusion, Lathe, Polygon mesh, Paramertic serface, Meta ball, Particle system, Fractal modal Không gian làm việc cũng gồm có 4 cửa sổ hiển thị các mặt phẳng trong Studio
Bộ tuỳ chọn mầu sắc, đặt tham số cho các đối tượng 3D như độ trong, độ cứng của 3D Studio Max là rất đa dạng và phong phú Người sử dụng có thể dễ dàng đặt các thuộc tính cho đối tượng 3D theo nhóm Các hiệu ứng là cong, văn xoắn theo các trục trong 3D Studio Max là khá dễ dàng và thuận tiện
Các công cụ xây dựng các đối tượng tạo không gian như ánh sáng, camera cũng như việc điều khiển các công cụ này không phức tạp như trong Infini –D Studio Max không những có thể tạo ra các đối tượng 3D mà nó còn tạo ra các cảnh tự nhiên như Bryce3D Tính mở trong phần mềm này khá cao Nó cho phép sử dụng lại các tệp có định dạng 3D từ một số chương trình khác như AutoCAD, các định dạng EPS Bạn có thể vẽ kỹ thuật trên AutoCAD sau đó đưa các tệp này vào 3D Studio Max để sử dụng lại thành một cảnh thực
Khả năng hiển thị (Render) của 3D Studio Max là rất cao Với một máy tính PII 300 chúng ta đã có thể Render trực tiếp các đối tượng trên cửa sổ 3D Studio Max Tốc độ hiển thị nhanh hơn nhiều so với Infini D Việc hỗ trợ hệ điều hành cũng như các thiết bị của 3D max cũng rất tốt, ngoài ra nó còn hỗ trợ các ứng dụng dạng Plug_in Như vậy chúng ta có thể thêm vào rất nhiều các hiệu ứng có sẵn được phát triển bởi nhiều nhóm khác nhau vào chương trình
3D Studio Max cho chúng ta xuất kết quả thành các định dạng movie khác nhau với chất lượng rất cao
Kết luận: Các chương trình 3 D hiện nay khá đa dạng và phong phú nhưng nhiều chương trình không đầy đủ các tính năng Nó chỉ mạnh trong việc xây dựng các đối tượng hay các cảnh riêng lẻ Chương trình 3DS MAX thì khác Chúng là những chương trình chuyên nghiệp với nhiều ưu điểm nổi trội về công cụ , giao diện, khả năng Render
Các phần mềm tạo TEXT
Việc soản thảo văn bản ngày nay có khá nhiều phần mềm chuyên dụng Nổi bật nhất
là phần mềm soạn thảo Microsoft Word của hãng Microsoft Đây là phần mềm được sử
dụng rất phổ biến bởi tính năng dễ sử dụng, với nhiều chức năng tốt như định dạng trang,
văn bản, tạo bảng biểu, chèn hình ảnh, tạo chữ nghệ thuật, lên trang và in rất hoàn chỉnh
Ngoài ra nó còn có một số tính năng khác như tìm kiếm, thay thế, duyệt lỗi chính tả, tính
toán đơn trên bảng
Phần mềm Adobe Acrobat đây là sản phẩm của hãng Adobe Mục tiêu của sản phẩm
là xây dựng các sách điện tử Phần mềm này cho phép chuyển đổi các văn bản từ các
chương trình soạn thảo văn bản khác ví dụ như Microsoft Word thành các sách điện tử
Chương này tạo ra dữ liệu văn bản được bảo mật cao, không cho phép người sử dụng sửa
đổi hay copy tuỳ ý nội dung của trang văn bản Bên cạnh đó chương trình hỗ trợ tạo ra
các chỉ mục liên kết đến các vị trí khác nhau trong văn bản, liên kết với hình ảnh, âm
thanh, video bên ngoài
Phần mềm Ventura, PageMaker với mục tiêu chương trình phục vụ cho ngành in ấn,
chế bản Chương trình này cho phép soạn thảo, lên trang báo với các tính năng hỗ trợ trực
tiếp việc phân trang, lên trang cho các sách báo, ấn phẩm, in ấn với chất lượng cao
Các phần mềm tổng hợp dữ liệu và xây dựng ứng dụng Multimedia
Việc xây dựng sản phẩm multimedia yêu cầu tích hợp rất nhiều loại dữ liệu như văn
bản, hình ảnh, âm thanh, video Đồng thời trong các sản phẩm multimedia phải có các
tương tác theo kịch bản Muốn thực hiện được điều này cần phải có các chương trình
chuyên biệt Hiện nay trên thị trường đang phổ biến các công cụ sau: Microsoft
Frontpage, Authorware 6.0, Macromedia Flash, Macromedia Director
KẾT LUẬN CHUNG
Dựa vào nhu cầu đề tài là nghiên cứu và phát triển các ứng dụng multimedia Các sản
phẩm trong đề tài là: Các thí nghiệm ảo, website, một số ứng dụng multimedia hỗ trợ
chuẩn đoán bệnh Bên cạnh đó chúng ta cũng đã điểm qua một số công cụ xây dựng dữ
liệu cũng như các sản phẩm multimedia hiện nay Theo ý kiến tôi có thể lựa chọn các
công cụ Multimedia như sau để phục vụ cho đề tài:
Phần mềm xử lý TEXT
[1] Có thể sử dụng các phần mềm xử lý thông dụng đặc biệt là chương trình
Microsoft Word
[2] Nếu TEXT sử dụng làm sách điện tử, các hướng dẫn sử dụng trong các ứng dụng của đề tài có thể dùng Acrobat Các tài liệu ở dạng này có tính bảo mật cao, kích thước nhỏ, có thể tạo ra cấu trúc liên kết
Phần mềm xử lý đồ hoạ
Có thể nói rằng hiện nay trên thị trường có hai phần mềm nổi bật và vượt trội hơn hẳn
đó là Paint Shop Pro và Adobe Photoshop Hai phần mềm này có bộ công cụ đầy đủ, làm việc tốt trên hệ thống PC cho phép làm việc với nhiều kiểu ảnh cùng như việc xuất ra nhiều định dạng ảnh cho các mục đích khác nhau
Trong khuôn khổ đề tài tôi thiết nghĩ có thể dùng chương trình soạn thảo Paint Shop Pro là phù hợp Nó không những tạo được các ảnh chất lượng rất cao mà nó còn tạo được các ảnh cho Web Việc xử lý dữ liệu đồ hoạ 2 chiều bằng phần mềm này là rất hiệu quả
vì nó có nhiều công cụ mạnh, dễ sử dụng và cho phép xử lý gói Đồng thời nó còn có thể làm việc với cả kiểu ảnh bitmap và vector, hỗ trợ mạnh cho việc tạo ảnh, tạo bản đồ ảnh, tạo ảnh động cho web
Phần mềm xử lý Video
Hiện nay, Adobe Premiere là phần mềm có tính chuyên nghiệp cũng như khả năng dễ
sử dụng cao Adobe Premiere hỗ trợ phần cứng rất tốt Nó hỗ trợ từ việc nhận dạng và lấy
dữ liệu từ các máy quay cá nhân để việc hỗ trợ các bàn dựng chuyên nghiệp Các sách hướng dẫn cũng như việc hỗ trợ hướng dẫn trực tuyến là hoàn hảo Các tính năng tạo các hiệu ứng video nhanh và sinh động, soạn thảo video chi tiết, khả năng export dữ liệu thành nhiều định dạng khác nhau như AVI, MOV, MPEG1, MPEG2, MPEG4 đã tạo ra
sự đầy đủ và thân thiện của chương trình này với người dùng
Để phục vụ việc xây dựng và soạn thảo các video phục vụ đề tài, chương trình Adobe Premiere là công cụ phù hợp Nó giúp cho việc soạn thảo một khối lượng lớn các đoạn video về thí nghiệm ảo, dữ liệu chuẩn đoán bệnh một cách nhanh chóng
Phần mềm tạo đối tượng 3D
Để xây dựng dữ liệu 3D phục vụ đề tài tôi đề xuất sử dụng phần mềm 3D Studio Max làm công cụ để xây dựng các đối tượng 3D Vì đây là chương trình có đầy đủ tính năng,
dễ sử dụng, bộ tạo hiệu ứng cao, không yêu cầu quá cao về thiết bị
Các phần mềm tổng hợp dữ liệu và xây dựng ứng dụng multimedia
Các công cụ Microsoft Frontpage, Authowawe, Flash MX, Director MX là các công
cụ chuyên nghiệp với các các tính năng mục đích sử dụng khác nhau Microsoft Frontpage xây dựng các Website không phức tạp, nhiều text, Authowawe là công cụ xây
Trang 9dựng các sản phẩm E-learning, Flash MX là công cụ xây dựng Website đồ hoạ và chuyên
nghiệp và các úng dụng Internet Director MX là công cụ xây dựng các ứng dụng
Multimedia trên CD/DVD, mạng Internet/Interanet Theo yêu cầu của đề tài thì việc sử
dụng công cụ Director MX là phù hợp nhất
32
PHƯƠNG PHÁP TẠO ÁNH SÁNG TRONG THÍ NGHIỆM ẢO
Lê Việt Hà
Viện Công nghệ Thông tin - Đại học Quốc gia Hà Nội
Tóm tắt: bài báo tổng hợp phương pháp tạo nguồn sáng trong các thí nghiệm ảo 3 chiều; từ các
đối tượng nguồn sáng có trong phần mềm 3Ds Max tới cách hiệu chỉnh các thuộc tính của nguồn cách tạo ánh sáng cho toàn cảnh thí nghiệm ảo
Từ khoá : ánh sáng, bóng đổ, phản xạ, khúc xạ, thí nghiệm ảo
Mở đầu
Các sản phẩm đồ họa 3 chiều đều được thực hiện tuần tự theo 7 bước cơ bản sau [1]: (1) tạo đối tượng; (2) chỉnh sửa đối tượng; (3) tạo bề mặt, kết cấu bề mặt đối tượng; (4) tạo ánh sáng, điều chỉnh nguồn sáng chiếu; (5) đặt vị trí góc quay camera; (6) tạo cảnh chuyển động; (7) đặt thuộc tính Rendering ảnh 3 chiều Trong phần này chúng tôi sẽ tổng hợp các phương pháp tạo ánh sáng trong quá trình xây dựng các thí nghiệm ảo 3 chiều trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu và ứng dụng công nghệ đa phương tiện KC-01-14 Một trong những nội dung quan trọng của một kết xuất ảnh hay hoạt cảnh đẹp là ánh sáng Nguồn sáng sẽ cung cấp ánh sáng cho khung cảnh, tạo ra cảm giác về chiều sâu không gian đối tượng và tính hiện thực của cảnh thông qua hiệu ứng tạo bóng đổ cho đối tượng
Nguồn sáng trong mềm 3Ds Max là đối tượng nhằm tái tạo lại ánh sáng thực như ánh sáng trong gia đình hay ánh sáng ngoài trời Các kiểu đối tượng ánh sáng sẽ tạo nhiều nguồn sáng khác nhau như trong thế giới thực Khi không có ánh sáng, cảnh được xây dựng sẽ tối sầm hoặc được xuất ra với ánh sáng mặc định tuỳ thuộc vào phần mềm sử dụng
Hình 1 Đối tượng nguồn sáng trong cảnh 3D
Nguồn
ánh sáng Đối tượng
Bóng
Độ phản chiếu bóng
Hướng Camerra Mắt (Camera)
Có nhiều đối tượng nguồn sáng chiếu tới vật thể: nguồn sáng từ xa, điểm sáng, ống
phát nguồn sáng, đốm sáng, quầng sáng [7] Một số hiệu ứng ánh sáng đối với vật thể
như: tạo bóng cho đối tượng (bóng mờ, rõ nét) cho phép nhìn thấy vị trí điểm sáng [4],
quầng sáng hội tụ qua thấu kính (ánh sáng rực rỡ), tạo ánh sáng phông nền trên sân khấu,
tạo ánh sáng mặt trời [10]
Theo [3,6], người thiết kế buộc phải sử dụng nguồn sáng trong các thí nghiệm ảo 3
chiều vì những lý do sau:
Để tạo sự chiếu sáng rạng rỡ cho một cảnh: ánh sáng mặc định trong một cảnh có thể
không đủ sáng hoặc không chiếu sáng tới mọi mặt của một đối tượng phức tạp nào đó
Nhằm tăng tính hiện thực của cảnh thông qua các hiệu ứng ánh sáng thực hoặc bằng
cách tạo ra hiệu ứng bóng đổ cho đối tượng trong cảnh Tất các đối tượng ánh sáng trong
các phần mềm 3D [3,5] đều hỗ trợ hiệu ứng bóng đổ, chúng ta có thể điều chỉnh thuộc
tính bóng đổ cho một đối tượng hoặc cho toàn bộ cảnh
Nhằm ánh xạ màu sắc của đối tượng này lên đối tượng khác để tạo một hiệu ứng đặc
biệt nào đó
Phương pháp tạo ánh sáng
Chúng tôi sử dụng các đối tượng nguồn ánh sáng trong 3Ds Max để xây dựng các thí
nghiệm ảo 3Ds Max [3] cung cấp 3 loại ánh sáng: ánh sáng chuẩn, ánh sáng ban ngày và
ánh sáng trắc quang (photometric)
Ánh sáng chuẩn là các đối tượng được xây dựng trên máy tính tái tạo lại các nguồn
sáng có trong tự nhiên Không giống với ánh sáng trắc quang, ánh sáng chuẩn không có
thuộc tính giá trị cường độ ánh sáng như trong tự nhiên
Ánh sáng ban ngày được sử dụng để mô phỏng lại ánh sáng mặt trời và ảnh hưởng của
chúng lên toàn bộ khung cảnh Nguồn sáng này chỉ được sử dụng trong các cảnh thiên
nhiên
Ánh sáng trắc quang sử dụng giá trị trắc quang (giá trị năng lượng ánh sáng) cho phép
ta điều chỉnh nguồn sáng một cách chính xác khi các đối tượng ở trong thế giới thực
thông qua thuộc tính sự phân bố, cường độ, nhiệt độ màu… Tuy nhiên, nguồn sáng này
yêu cầu chúng ta phải xác định hướng chiếu sáng và không gian được chiếu sáng một
cách chính xác
Các phương pháp thường được sử dụng để tạo ánh sáng trong thí nghiệm là: tạo ánh sáng từ các đối tượng nguồn sáng trong phần mềm 3D, tạo ánh sáng bằng cách điều chỉnh các thuộc tính của nguồn sáng tự nhiên, tạo hiệu ứng ánh sáng lên bề mặt đối tượng và tạo ánh sáng cho toàn bộ thí nghiệm
Tạo ánh sáng từ đối tượng nguồn sáng trong phần mềm 3D
Phương pháp đơn giản và được sử dụng nhiều nhất trong các thí nghiệm của chúng tôi
là sử dụng chính đối tượng nguồn sáng có trong phần mềm 3D Các đối tượng này được
sử dụng tuỳ thuộc vào tính năng của chúng
1 Điểm sáng (ommi): chiếu sáng theo mọi hướng, ánh sáng từ một điểm được phát
ra xung quanh như một quả cầu sáng Điểm sáng hội tụ này cung cấp một chùm sáng tập trung có thể điều chỉnh và tạo bóng cho đối tượng Điểm sáng được dùng
để mô phỏng lại các loại nguồn sáng không định hướng như chiếc đèn treo trên tường, hay mặt trời trong không gian vũ trụ
2 Nguồn sáng dạng ống (directional): chiếu sáng dọc theo một trục và các tia sáng
song song với nhau Các điểm sáng được phát ra từ một đường và giới hạn chỉ trong vùng ống Đối tượng này dùng để tạo các nguồn sáng ở rất xa chiếu thẳng tới các đối tượng và tạo hiệu ứng bóng đổ cho chúng
Hình 2 Hình ảnh 3D có nguồn sáng từ xa chiếu tới
3 Nguồn chùm sáng (spotlight): ánh sáng được toả ra trực tiếp từ một hình nón,
giống như ánh sáng từ một ngọn đèn pha Đối tượng này không tập trung quầng sáng tại một điểm và không tạo hiệu ứng bóng đổ cho đối tượng Quầng sáng được tạo từ bất kỳ một màu sắc đơn thể nào, nó được sử dụng để làm nổi bật những hiệu ứng chiếu sáng tổng quát khác
Trang 104 Vùng sáng bao quanh: ánh sáng tỏa đều trên khắp bề mặt vật thể không theo một
hướng trực tiếp nào và phụ thuộc vào cường độ nguồn sáng bao trùm trong toàn bộ
ảnh Vùng sáng bao quanh được sử dụng nhằm tạo phần bóng mờ làm vật thể rực
rỡ hơn trong ảnh Tuy nhiên nếu sử dụng cường độ chiếu sáng mạnh thì các đối
tượng được tạo sẽ mất dần độ sâu 3 chiều
5 Ánh sáng từ thấu kính hội tụ: Ánh sáng từ thấu kính hội tụ tạo hiệu quả về cách
phối hợp màu sắc và ánh sáng đặc trưng cho ảnh 3 chiều Ưu điểm của nguồn sáng
này là việc tạo hiệu ứng không ảnh hưởng tới thời gian rendering ảnh, không có sự
ảnh hưởng tương tác lẫn nhau với các đối tượng khác trong ảnh [9]
Hình 4 Thí nghi m s d ng vùng sáng bao quanh
36
Hình 5 Hình ảnh ánh sáng toả ra từ thấu kính hội tụ
Tạo ánh sáng bằng cách điều chỉnh thuộc tính của nguồn sáng tự nhiên
Việc điều chỉnh các thuộc tính của nguồn sáng tự nhiên sẽ tạo cho cảnh trông giống thực
tế hơn Phương pháp này được thực hiện nhiều lần cho tới khi đạt được hiệu quả mong muốn
Hình 6 Thay đổi các giá trị thuộc tính ánh sáng đối với một đối tượng
1 Cường độ (intensity): là mức độ chiếu sáng của nguồn sáng hay của ánh sáng phản
xạ Góc tạo bởi tia sáng chiếu lên bề mặt đối tượng và phản xạ tới mắt con người
có ảnh hưởng tới độ sáng của vật thể được chiếu sáng trong cảnh Bằng cách điều chỉnh sự khuếch đại của một nguồn sáng, chúng ta sẽ tăng cường độ ánh sáng phản chiếu của vật thể Việc sử dụng các nguồn sáng màu có thể tạo cho khung cảnh mang tính sân khấu, bổ sung các màu sắc cho vật liệu và thêm hiệu quả đặc biệt
Khuếch tán bóng Phản chiếu nguồn sáng
(phản xạ ánh sáng)
Sự chói sáng
Đối tượng
Màu sắc
bị khuếch tán Khuếch tán
Phản chiếu ánh sáng Đối tượng
Mô hình
độ rộng nguồn sáng chiếu
cho các bề mặt được chiếu sáng Bằng cách hiệu chỉnh tinh tế sự cân đối màu sắc
của nguồn sáng, ta có thể mô phỏng được nhiệt độ màu của một ngọn đèn nung
sáng [3], đèn huỳnh quang hay mặt trời trong một ngày mù sương [6]
2 Bức xạ (radiosity): là hiện tượng ánh sáng phản xạ khỏi một đối tượng sẽ tiếp tục
chiếu sáng các đối tượng khác Hiệu quả tích luỹ của toàn bộ ánh sáng phản xạ ra
khỏi các đối tượng trong một khu vực gọi là “ánh sáng môi trường” Ánh sáng này
k
h
ô
n
g
c
ó
n
g
u
ồn sáng hay hướng chiếu cụ thể nào, nhưng nó tác động chiếu sáng lên toàn bộ
khung cảnh
3 Độ suy giảm (attenuation): là khả năng suy giảm cường độ ánh sáng theo khoảng
cách, nhằm điều chỉnh mức độ ánh sáng có trong khung cảnh Việc xác lập các
tham số attenuation thích hợp sẽ tạo ra sự khác biệt dễ dàng giữa một khung cảnh
được chiếu sáng hoàn hảo và một khung cảnh chưa được chiếu sáng tốt Thay đổi
thuộc tính này nhằm làm nổi bật lên một đối tượng nào đó so với các đối tượng
khác trong khung cảnh
Hình 7 Ánh sáng trong cảnh khác nhau khi thay đổi thuộc tính của nguồn sáng
Tạo hiệu ứng ánh sáng lên bề mặt đối tượng
Chúng ta có thể tạo hiệu ứng ánh sáng chỉ tác động lên bề mặt một đối tượng nào đó
và điều chỉnh được sự phản chiếu và hướng chiếu của một vật sáng khác tới đối tượng
Hình 8 Tạo hiệu ứng ánh sáng lên bề mặt đối tượng với các tỉ lệ khúc xạ khác nhau
Ảnh hưởng của nguồn sáng lên các đối tượng thủy tinh: đối với các dụng cụ thí
nghiệm có chất liệu thuỷ tinh, chúng ta cần áp dụng ánh sáng phù hợp cho các đối tượng
sao cho bản thân vừa giữ được chất liệu thuỷ tinh mà vẫn có ánh sáng tự nhiên trong
phòng thí nghiệm Khi đó cần điều chỉnh thuộc tính bóng cạnh mềm hơn và áp dụng hiệu ứng tụ quang nhằm làm tăng cảm giác sáng chói và trong suốt của những chất liệu đó (hiệu ứng tụ quang sẽ tạo ánh sáng rực rỡ lên bề mặt đối tượng thông qua hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng)
Hình 9 Áp dụng nguồn sáng lên đối tượng thuỷ tinh
Tạo ánh sáng cho toàn cảnh thí nghiệm
4 Điều chỉnh nguồn sáng môi trường (Ambient): là loại nguồn sáng cơ bản nhất áp
lên mọi đối tượng trong khung cảnh đó (có hiệu ứng phản xạ ánh sáng giữa các bề mặt đối tượng)
Hình 10 Điều chỉnh nguồn sáng toàn cảnh thí nghiệm
5 Tạo hiệu ứng bóng đổ cho đối tượng (Shadow)
Hiệu ứng bóng đổ được tạo từ một nguồn sáng chiếu đến đối tượng đó Không có bóng đổ, khung cảnh sẽ không có chiều sâu 3D giống thực tế và cũng khó xác định vị trí của vật thể tồn tại trong khung cảnh Theo [3], có hai hiệu ứng tạo bóng đổ cho đối tượng
từ một nguồn sáng ở xa: bóng mờ và rõ nét
