Nghiên cứu một số kỹ thuật tạo bóng trong đồ họa 3d

Nó được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết tất cả các lĩnh vực như Điệnảnh, Hoạt hình, kiến trúc và các ứng dụng xây dựng các mô hình thực tạiảo…..Và không thể không nhắc đến vai trò t

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 3

Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ SỰ CHIẾU SÁNG VÀ CÁC NGUỒN SÁNG 6

1.1 Khái quát về đồ họa 3 chiều và ứng dụng 6

1.1.1 Khái quát về đồ họa 3D 6

1.1.1.1 Hiển thị 3D 6

a Tổng quan 6

b Biểu diễn điểm và các phép biến đổi 8

c Phép biến đổi hiển thị (Viewing Transformation) 9

d Phép chiếu trực giao (Orthographic Projection) 11

e Phép chiếu phối cảnh (Perspective Projection) 12

f Phép biến đổi cổng nhìn (Viewport Transformation) 18

1.1.1.2 Bộ đệm và các phép kiểm tra 19

a Bộ đệm chiều sâu (Z-Buffer) 20

b Bộ đệm khuôn (Stencil Buffer) 20

1.1.1.3 Khái quát các kỹ thuật tạo bóng 21

a Phân loại 21

b Các kỹ thuật tạo bóng cứng 22

c Các kỹ thuật tạo bóng mềm 24

1.1.2 Ứng dụng của đồ hoạ 3D 25

1.2 Nguồn sáng và sự chiếu sáng trong đồ họa 3 chiều 33

1.2.1 Các thuộc tính của nguồn sáng 33

1.2.2 Các dạng nguồn sáng 34

1.2.2.1 Nguồn sáng định hướng ( Directional Light) 34

1.2.2.2 Nguồn sáng điềm ( PointLight) 34

1.2.2.3 Nguồn sáng xung quanh ( Ambient Light) 35

1.2.2.4 Các dạng nguồn sáng khác 36

a Đèn pha ( Spot Light) 36

b Nguồn sáng vùng 36

Chương 2: MỘT SÓ KỸ THUẬT TẠO BÓNG 38

2.1 Kỹ thuật tạo bóng khối 38

2.1.1 Giới thiệu 38

2.1.2 Tìm danh sách cạnh viền 39

2.1.3 Xác định các tứ giác bao quanh bóng khối 42

2.1.4 Tạo bóng bằng thuật toán Z-Pass 44

2.1.5 Tạo bóng bằng thuật toán Z-Fail 48

2.1.6 So sánh giữa 2 thuật toán 49

2.2 Kỹ thuật tạo bóng sử dụng bản đồ bóng 50

2.2.1 Giới thiệu 50

2.2.2 Thuật toán 50

2.2.3 Chuyển tọa độ 54

Chương 3: CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 56

3.1 Bài toán 56

3.2 Chương trình 56

3.2.1 Bóng khối (SHADOW VOLUME) 56

3.2.2 Bản đồ bóng (SHADOW MAPPING) 58

PHẦN KẾT LUẬN 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

PHẦN MỞ ĐẦU

Đồ họa máy tính là một lĩnh vực phát triển nhanh nhất trong tin học Nóđược áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau thuộc về khoa học, kỹnghệ, y khoa, kiến trúc và giải trí

Thuật ngữ đồ họa máy tính (Computer Graphics) được đề xuất bởi nhàkhoa học người Mỹ tên là William Fetter vào năm 1960 khi ông đang nghiêncứu xây dựng mô hình buồng lái máy bay cho hãng Boeing

Các chương trình đồ họa ứng dựng cho phép chúng ta làm việc với máytính một cách thoải mái và thân thiện nhất

Năm 1966, Sutherland ở Học viện Công nghệ Massachusetts là ngườiđầu tiên đặt nền bóng cho đồ họa 3D bằng việc phát minh ra thiết bị hiển thịtrùm đầu (head-amounted display) được điều khiển bởi máy tính đầu tiên Nócho phép người nhìn có thể thấy được hình ảnh dưới dạng lập thể 3D Từ đóđến nay đồ họa 3D trở thành một trong những lĩnh vực phát triển rực rỡ nhấtcủa đồ họa máy tính

Nó được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết tất cả các lĩnh vực như Điệnảnh, Hoạt hình, kiến trúc và các ứng dụng xây dựng các mô hình thực tạiảo… Và không thể không nhắc đến vai trò tối quan trọng của đồ họa 3Dtrong việc tạo ra các game sử dụng đồ họa hiện nay như Doom, Halflife….Việc sử dụng đồ họa 3D trong game làm cho người chơi thích thú và có cảmgiác như đang sống trong một thế giới thực Có thể nói đồ họa 3D đã đang và

sẽ tạo nên một nền công nghiệp game phát triển mạnh mẽ

Mục đích chính của đồ họa 3D là tạo ra và mô tả các đối tượng, các môhình trong thế giới thật bằng máy tính sao cho càng giống với thật càng tốt.Việc nghiên cứu các phương pháp các kỹ thuật khác nhau của đồ họa 3D cũngchỉ hướng đến một mục tiêu duy nhất đó là làm sao cho các nhân vật, các đốitượng, các mô hình được tạo ra trong máy tính giống thật nhất Và một trongcác phương pháp đó chính là tạo bóng cho đối tượng

“Bóng (Shadow) là một vùng tối nằm giữa một vùng được chiếu sáng, xuất hiện khi một vật thể được chiếu sáng toàn bộ hoặc một phần”

Bóng là một trong những yếu tố quan trọng nhất của tri giác con người

về việc nhận biết các vật thể trong thế giới 3 chiều Bóng giúp cho ta nhậnbiết được vị trí tương đối của vật đổ bóng (occluder) với mặt nhận bóng(receiver), nhận biết được kích thước và dạng hình học của cả vật đổ bóng vàmặt nhận bóng

Hình 1: Bóng cung cấp thông tin về vị trí tương đối của vật thể Với ảnh ở bên trái ta không thể biết được vị trí của con rối Nhưng với lần lượt 3 ảnh ở bên phải ta thấy vị khoảng cách của chúng so với mặt đất xa dần.

Hình 2: Bóng cung cấp thông tin về dạng hình học của mặt tiếp nhận Hình bên trái ta không thể biết được dạng hình học của mặt tiếp nhận, còn mặt bên phải thì dễ dàng thấy được.

Hình 3: Bóng cung cấp thông tin về dạng hình học của con rối Hình bên trái con rối cầm đồ chơi, ở giữa nó cầm cái vòng, và bên phải nó cầm cái ấm trà.

Nhận biết được sự quan trọng của bóng nên tôi đã chọn đề tài:

“Nghiên cứu một số các kỹ thuật tạo bóng trong đồ họa 3D” Nội dung luận

văn bao gồm 3 chương:

Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ SỰ CHIẾU SÁNG VÀ CÁC NGUỒN SÁNG

Chương này giới thiệu khái quát về đồ họa 3 chiều và ứng dụng, nguồnsáng và sự chiếu sáng trong đồ họa 3 chiều

Chương 2: MỘT SÓ KỸ THUẬT TẠO BÓNG

Chương này đi sâu, nghiên cứu hai kỹ thuật tạo bóng cứng phổ biến là kỹthuật tạo bóng khối và kỹ thuật tạo bóng sử dụng bản đồ bóng

Chương 3: CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM

Chương 1 KHÁI QUÁT VỀ SỰ CHIẾU SÁNG VÀ CÁC NGUỒN SÁNG

1.1 Khái quát về đồ họa 3 chiều và ứng dụng

1.1.1 Khái quát về đồ họa 3D

1.1.1.1 Hiển thị 3D

a Tổng quan

Các đối tượng trong mô hình 3D được xác định với tọa độ thế giới.Cùng với các tọa độ của đối tượng, người dùng cũng phải xác định vị trí vàhướng của camera ảo trong không gian 3D và xác định vùng nhìn (là mộtvùng không gian được hiển thị trên màn hình)

Việc chuyển từ các tọa độ thế giới sang tọa độ màn hình được thực hiệntheo 3 bước [1]:

- Bước đầu tiên thực hiện một phép biến đổi để đưa camera ảo trở về vị trí

và hướng tiêu chuẩn Khi đó điểm nhìn (eyepoint) sẽ được đặt ở gốc tọa độ,hướng nhìn trùng với hướng âm của trục Z Trục X chỉ về phía phải và trục Ychỉ lên phía trên trong màn hình Hệ tọa độ mới này sẽ được gọi là Hệ tọa độMắt (Eye Coordinate System) Phép biến đổi từ tọa độ thế giới sang các tọa

độ mắt là một phép biến đổi affine, được gọi là phép biến đổi hiển thị(Viewing Transformation) Cả tọa độ thế giới và tọa độ mắt đều được biểudiễn bởi tọa độ đồng nhất (Homogeneous Coordinates) với w=1

- Bước thứ 2 Tọa độ mắt được chuyển qua tọa độ của thiết bị chuẩn hóa(Nomalized Device Coordinates) để cho vùng không gian mà ta muốn nhìnđược đặt trong một khối lập phương tiêu chuẩn:

Các điểm ở gần điểm nhìn (điểm đặt camera) hơn sẽ có thành phần znhỏ hơn

Bước này sẽ gồm 3 bước con

- Bước cuối cùng, phép biến đổi cổng nhìn (Viewport Transformation) là

sự kết hợp của 1 phép co giãn tuyến tính và 1 phép tịnh tiến Sẽ chuyển thànhphần x và y của tọa độ thiết bị chuẩn hóa  1 x 1 ,  1 y  1 sang tọa độPixel của màn hình Thành phần z ( 1 z  1) được chuyển sang đoạn [0,1]

và sẽ được sử dụng như là giá trị chiều sâu (Depth-Value) trong thuật toán Buffer (bộ đệm Z) được sử dụng cho việc xác định mặt sẽ được hiển thị

Z-Bước thứ 2 bao gồm 3 bước con

+ Một phép chiếu chuyển từ vùng nhìn sang 1 khối lập phương tiêuchuẩn với tọa độ đồng nhất:  1 x 1 ,  1 y  1 ,  1 z  1 Trong trường hợp

sử dụng phép chiếu trực giao, vùng nhìn này sẽ có dạng một ống song song3D với các mặt song song với các mặt của hệ tọa độ mắt Trong trường hợp

sử dụng phép chiếu đối xứng, vùng nhìn sẽ là một hình tháp cụt với đầu mút

là gốc tọa độ của hệ tọa độ mắt Hệ tọa độ đồng nhất (4 thành phần) thu đượcsau phép chiếu được gọi là hệ tọa độ cắt (Clipping Coordinate System) Phépchiếu sẽ là một phép biến đổi affine trong trường hợp phép chiếu là phépchiếu trực giao Nếu phép chiếu là phép chiếu phối cảnh sẽ không phải là mộtphép biến đổi affine (Vì w sẽ nhận một giá trị khác 1)

+ Bước tiếp theo, các vùng của không gian hiển thị mà không nằmtrong khối tiêu chuẩn đó (Khối này còn được gọi là khối nhìn tiêu chuẩn) sẽ

bị cắt đi Các đa giác, các đường thẳng được chứa trong hoặc là có một phần

ở trong sẽ được thay đổi để chỉ phần nằm trong khối nhìn tiêu chuẩn mớiđược giữ lại Phần còn lại không cần quan tâm nhiều nữa

+ Sau khi cắt gọt, các tọa độ đồng nhất sẽ được chuyển sang tọa độ củathiết bị bằng cách chia x,y,z cho w Nếu w nhận 1 giá trị đúng qua phép chiếu,thì phép chia này sẽ cho các động phối cảnh mong muốn trên màn hình Vì lý

do đó., phép chia này còn được gọi là phép chia phối cảnh (PerspectiveDivision)

Hình1.1: Tổng quan về hiển thị 3D và các phép chiếu [8]

b Biểu diễn điểm và các phép biến đổi

Sự chuyển đổi từ tọa độ thế giới sang tọa độ của thiết bị là một chuỗicủa các phép biến đổi affine và các phép chiếu trong không gian Decarts 3chiều

Các phép biến đổi affine và các phép chiếu trong không gian Decarts 3chiều có thể được biểu diễn tốt nhất bởi các ma trận 4x4 tương ứng với các

tọa độ đồng nhất (Homogeneous coordinates) (x,y,z,w) Điểm 3D với tọa độđồng nhất (x,y,z,w) sẽ có tọa độ affine là (x/w,y/w,z/w)

Mối quan hệ giữa tọa độ affine và tọa độ đồng nhất [5] không phải làquan hệ 1-1 Cách đơn giản nhất để chuyển từ tọa độ affine (x,y,z) của mộtđiểm sang tọa độ đồng nhất là đặt w=1: (x,y,z,1) Chúng ta thừa nhận rằng tất

cả các tọa độ thế giới được biểu diễn bằng cách này

Ta sẽ biểu diễn các phép biến đổi affine [3] (như là co giãn (scalingtransformations), phép quay (rotations), và phép tịnh tiến (translations)) bằngcác ma trận mà sẽ không làm thay đổi thành phần w (w=1)

● Tịnh tiến bởi véc tơ T (T x,T y,T z):

● Phép co giãn theo các nhân tố S (S x,S y,S z)

● Phép quay quanh gốc tọa độ mà theo đó tập các véc tơ chuẩn tắc là {

n

v

u, , }, trực giao từng đôi một, sẽ được chuyển về {X,Y,Z}

c Phép biến đổi hiển thị (Viewing Transformation)

Phép biến đổi hiển thị sẽ đưa một camera ảo được cho tùy ý về mộtcamera với điểm nhìn trùng với gốc tọa độ và hướng nhìn dọc theo chiều âm

của trục Z (xem hình 2.1) Trục Y sau phép biến đổi tương ứng sẽ chỉ lên phíatrên của màn hình Trục X sẽ chỉ về phía phải.

Một cách thuận tiện để xác định vị trí của camera ảo là cho sãn vị trícủa điểm nhìn E, Một điểm trong khung nhìn R(điểm tham chiếu) và mộthướng V sẽ chỉ lên phía trên trong màn hình

Phép biển đổi hiển thị sẽ gồm 2 bước:

● Một phép tịnh tiến sẽ đưa điểm nhìn E về gốc tọa độ Ma trận biếnđổi tương ứng sẽ là M t ( E ) Kết quả sẽ như sau:

Hình 1.2: Phép biến đổi tịnh tiến [7]

● Một phép quay sẽ chuyển hướng nhìn ngược về trục Z, quay vectơ

V về mặt phẳng YZ Vector V sẽ chỉ được quay về trùng với trục Y nếu V

vuông góc với hướng nhìn Trước hết ta sẽ xây dựng tập các véc tơ chuẩn tắcphù hợp trong tọa độ thế giới

R E

R E n





 Ngược với hướng nhìn  Z (Oz)

n V

n V u





 Chỉ về phía phải, vuông góc với n  X

u n

v  Chỉ lên giống V , nhưng vuống góc với n và u 

Y

Như vậy ma trận của phép quay sẽ là: M (u,v,n)

Và do đó ma trận của phép biến đổi sẽ là:

Trong đó u, v và v được tính từ E, R và V

d Phép chiếu trực giao (Orthographic Projection)

Trong trường hợp phép chiếu trực giao, vùng không gian hiển thị là mộtống song song trong hệ tọa độ mắt Các mặt của ống song song này song songvới các mặt của hệ tọa độ mắt Kích thước và vị trí của vùng không gian hiểnthị được xác định bởi tọa độ mắt xleft, xright, ybottom, ytop, zfront và zback (xleft,ybottom) và (xright, ytop) xác định một cửa sổ trong mặt phẳng chiếu (hoặc là bất

kỳ mặt nào song song với mặt XY) mà vùng không gian hiển thị sẽ được hiểnthị trên đó Cửa sổ này phải được đưa về dạng hình vuông [-1,+1]2 zfront vàzback định nghĩa 2 mặt phẳng cắt trước và cắt sau Tọa độ của tất cả các điểmtrong không gian (hoặc ít nhất là những điểm ta muốn nhìn) phải thỏa mãnzback z  zfront Khoảng giá trị của z phải được đưa về các giá trị chiều sâu(depth value) nằm trong đoạn [-1,+1] Các điểm gần mắt hơn sẽ có giá trịchiều sâu nhỏ hơn

Hình 1.3 : Vùng không gian hiển thị của phép chiếu trực giao [7]

Phép chiếu trực giao thu được bằng cách thực hiện các phép biến đổi sautheo thứ tự:

● Phép tịnh tiến M t ( M ) sẽ đưa tâm của vùng không gian hiển thị vềgốc tọa độ của hệ tọa độ mắt

● Một phép co giãn để đưa kích thước của vùng hiển thị về 2 đơn vịmỗi chiều

● Một phép đối xứng qua mặt XY để các điểm nằm gần hơn sẽ nhậngiá trị z nhỏ hơn

Phép co giãn và phép đối xứng ở trên có thể thu được chỉ bằng mộtphép biển đổi đơn: M s (S) với:

Như vậy ma trận của phép chiếu trực giao sẽ là:

Thành phần z không thay đổi, bởi vì phép chiếu trực giao là một phépbiến đổi affine Phép chiếu này được sử dụng trong các ứng dụng cần đến cácquan hệ hình học (các tỉ số khoảng cách) như là trong CAD

e Phép chiếu phối cảnh (Perspective Projection)

Phép chiếu phối cảnh phù hợp và gần hơn với quan sát của con người(bằng một mắt) trong thế giới 3D Tất cả các điểm trên một đường thẳng điqua điểm nhìn sẽ được ánh xạ lên cùng một điểm trong màn hình 2D Điểmảnh này được xác định bởi tọa độ thiết bị chuẩn hóa x và y Nếu 2 điểm đượcánh xạ vào cùng một điểm trên màn hình, ta cần phải xác định điểm nào sẽ

được hiển thị bằng thuật toán Z-buffer, nghĩa là so sánh chiều sâu của chúng.

Vì lý do này chúng ta cần định nghĩa một thành phần tọa độ khác của thiết bịchuẩn hóa là z sao cho nó là một hàm tăng đơn điệu của khoảng cách từ điểmđó đến mặt phẳng mắt XY Khoảng cách từ một điểm trong không gian đếnmặt phẳng XY không bằng với khoảng cách từ điểm đó đến điểm nhìn (đượcđặt ở gốc tọa độ), nhưng nó sẽ được tính toán đơn giản hơn và cũng đủ để xácđịnh được các mặt sẽ được hiển thị

Như vậy, phép chiếu trực giao sẽ đưa một điểm (với tọa độ đồng nhất)trong hệ tọa độ mắt (x,y,z,1) về một điểm (tọa độ đồng nhất) trong hệ tọa độcắt (x’,y’,z’,w’) Sau đó các tọa độ của thiết bị chuẩn hóa (affine) (x”,y”,z”) sẽthu được bằng cách chia x’,y’,z’ cho w’ (Phép chia phối cảnh):

Với phép chiếu phối cảnh, vùng không gian hiển thị là một hình thápcụt với đầu mút là gốc tọa độ

Hình 1.4: Vùng không gian hiển thị của phép chiếu phối cảnh cân xứng

(Symmetrical Perspective Projection) [7]

Trong trường hợp tổng quát, vùng này được xác định hoàn toàn bởi cácthành phần tọa độ z (zfront và zback) của các mặt cắt trước và cắt sau và một mặtcắt bất kỳ của vùng nhìn mà vuông góc với trục Z (Ví dụ đó là mặt z = zfront).Mặt cắt này là một hình chữ nhật được xác định bởi điểm trái dưới (xleft,ybottom)

và điểm phải trên (xright, ytop) Các mặt cắt trước và cắt sa phải được xác địnhsao cho mọi điểm trong vùng hiển thị phải có thành phần z thỏa mãn (zfront 

z  zback) trong hệ tọa độ mắt

Phép chiếu phối cảnh đối xứng là rất quan trọng Trong trường hợpnày, điểm tham chiếu được chiếu lên trung tâm của màn hình Vùng hiển thịsau đó sẽ được xác định một cách dễ dàng hơn bằng cách cho một góc nhìnđứng y và tỉ số r = W(z)/H(z) không phụ thuộc vào z Trong trường hợp này

Phép chiếu xuyên tâm này được mô tả bằng ma trận biến đổi sau:

Điểm qua phép biến đổi sẽ có tọa độ (x/-z, y/-z, -1), đây chính là giaođiểm của mặt phẳng z = -1 với đường thẳng nối gốc tọa độ với điểm (x,y,z)bất kỳ trong vùng hiển thị.

Phép biến đổi này chỉ có tác dụng khi ta không cần quan tâm đến z’ Làtrường hợp ta không cần quan tâm đến việc xác định xem mặt nào sẽ che mặtnào

● Ma trận chiếu P ở trên không làm thay đổi thành phần tọa độ z Sauphép chia cho w’ = -z’ chúng ta luôn thu được z” = -1 bởi vì phép chia phốicảnh không còn có khả năng xác định z” như là một hàm tuyến tính của z Tuynhiên ta vẫn có cách để xây dựng ma trận chiếu để z” = x’/w’ là một hàm tăngđơn điệu (không tuyến tính) của chiều sâu –z của một điểm trong khoảng [-1,+1] Và như vậy ta vẫn có thể xác định được các bề mặt được hiển thị

Thấy rằng z’ được xác định bởi các thành phần trong hàng thứ 3 của matrận P Chúng ta phải xác định các thành phần này để thu được các tác dụngmong muốn Ma trận biến đổi mới sẽ được KH là Q z’ không cần phụ thuộcvào x và y, do đó 2 thành phần đầu ta cho bằng 0 Chúng ta gọi 2 thành phầncòn lại trong hàng thứ 3 là a và b Một điểm bất kỳ trong hệ tọa độ mắt(x,y,z,1) sẽ được biến đổi thành:

với:

Từ đó ta suy ra:

Chúng ta muốn ánh xạ zfront vào -1, zback vào +1 tức là:

○ Một phép chiếu phối cảnh đối xứng với y  90  và/hoặc r  1

sẽ được đưa về trường hợp trước bằng một phép co giãn x và y bởi ma trận

○ Với phép chiếu phối cảnh không đối xứng vùng hiển thị đầu tiênđược biến đổi để trục của nó trùng với trục Z Để thực hiện việc này cần mộtphép tịnh tiến vuông góc với trục Z, qua một khoảng cách tương xứng với –z.Đầu mút của vùng hiển thị vẫn nằm ở gốc tọa độ và phải luôn ở đó.

left right

z y y x x

, 2

,

phải được ánh xạ vào điểm (0, 0, zfront) Phép biến đổi này được gọi là biến đổicắt (Shearing Transformation) Ma trận cho phép biến đổi này là:

Phép chiếu lên mặt z = -1 giờ sẽ đối xứng qua trục Z

Công việc cuối cùng cần làm là biến đổi các độ dài

front

left right

z

x x

Hình 1.5: Một phép chiếu phối cảnh không đối xứng được đưa về đối xứng bởi một phép biến đổi cắt (là một phép tịnh tiến vuông góc với trục Z qua một khoảng cách tương ứng với –z) Phép biến đổi này đưa trục của vùng hiển thị trùng vớihướng âm của trục Z [8]

f Phép biến đổi cổng nhìn (Viewport Transformation)

Phép biến đổi cổng nhìn chỉ gồm một phép tịnh tiến và một phép thayđổi tỉ lệ để:

● Tọa độ thiết bị chuẩn hóa (x, y) với  1 x 1 ,  1 y  1 được chuyểnqua tọa độ pixel

● Thành phần z với  1 z 1 được co lại trong đoạn 0 z w  1

Giá trị z w này sẽ được sử dụng để loại bỏ những bề mặt bị ẩn Nhữngđiểm có giá trị z w nhỏ sẽ nằm trước những điểm có giá trị z w lớn hơn

Xây dựng ma trận biến đổi là công việc đơn giản Tuy nhiên sẽ hiệu quảhơn nếu ta thực hiện phép biến đổi một cách trực tiếp:

1.1.1.2 Bộ đệm và các phép kiểm tra

Một mục đích quan trọng của hầu hết các chương trình đồ họa là vẽđược các bức tranh ra màn hình Màn hình là một mảng hình vuông của cácpixel Mỗi pixel đó có thể hiển thị được 1 màu nhất định Sau các quá trìnhquét (bao gồm Texturing và fog…), dữ liệu chưa trở thành pixel, nó vẫn chỉ làcác “mảnh” (Fragments) Mỗi mảnh này chứa dữ liệu chung cho mỗi pixelbên trong nó như là màu sắc là giá trị chiều sâu Các mảnh này sau đó sẽ quamột loạt các phép kiểm tra và các thao tác khác trước khi được vẽ ra mànhình

Nếu mảnh đó qua được các phép kiểm tra (test pass) thì nó sẽ trở thànhcác pixel Để vẽ các pixel này, ta cần phải biết được màu sắc của chúng là gì,

và thông tin về màu sắc của mỗi pixel được lưu trong bộ đệm màu (ColorBuffer)

Nơi lưu trữ dữ liệu cho từng pixel xuất hiện trên màn hình được gọi là

bộ đệm [9] (Buffer) Các bộ đệm khác nhau sẽ chưa một loại dữ liệu khác nhau

cho pixel và bộ nhớ cho mỗi pixel có thể sẽ khác nhau giữa các bộ đệm.Nhưng trong một bộ đệm thì 2 pixel bất kỳ sẽ được cấp cùng một lượng bộnhớ giống nhau Một bộ đệm mà lưu trữ một bít thông tin cho mỗi pixel được

gọi là một bitplane Có các bộ đệm phổ biến như Color Buffer, Depth Buffer,

Stencil Buffer, Accumulation Buffer

a Bộ đệm chiều sâu (Z-Buffer)

Khái niệm: Là bộ đệm lưu trữ giá trị chiều sâu cho từng Pixel Nó được dùng

trong việc loại bỏ các bề mặt ẩn Giả sử 2 điểm sau các phép chiếu được ánhxạ vào cùng một pixel trên màn hình Như vậy điểm nào có giá trị chiều sâu(z) nhỏ hơn sẽ được viết đè lên điểm có giá trị chiều sâu lớn hơn Chính vìvậy nên ta gọi bộ đệm này là Z-buffer

Depth test: Với mỗi pixel trên màn hình, bộ đệm chiều sâu lưu khoảng cách

vuông góc từ điểm nhìn đến pixel đó Nên nếu giá trị chiều sâu của một điểmđược ánh xạ vào pixel đó nhỏ hơn giá trị được lưu trong bộ đêm chiều sâu thìđiểm này được coi là qua Depth test (depth test pass) và giá trị chiều sâu củanó được thay thế cho giá trị lưu trong bộ đệm Nếu giá trị chiều sâu của điểmđó lớn hơn giá trị lưu trong Depth Buffer thì điểm đó “trượt” phép kiểm trachiều sâu (Depth test Fail)

b Bộ đệm khuôn (Stencil Buffer)

Khái niệm: Bộ đệm khuôn dùng để giới hạn một vùng nhất định nào đó trong

khung cảnh Hay nói cách khác nó đánh dấu một vùng nào đó trên màn hình

Bộ đệm này được sử dụng để tạo ra bóng hoặc để tạo ra ảnh phản xạ của mộtvật thể qua gương…

Stencil Test: Phép kiểm tra Stencil chỉ được thực hiện khi có bộ đệm khuôn.

(Nếu không có bộ đệm khuôn thì phép kiểm tra Stencil được coi là luôn pass).Phép kiểm tra Stencil sẽ so sánh giá trị lưu trong Stencil Buffer tại một Pixelvới một giá trị tham chiếu theo một hàm so sánh cho trước nào đó OpenGLcung cấp các hàm như là GL_NEVER, GL_ALWAYS, GL_LESS,GL_LEQUAL, GL_EQUAL, GL_GEQUAL, GL_GREATER hay làGL_NOTEQUAL Giả sử hàm so sánh là GL_LESS, một “mảnh”(Fragments) được coi là qua phép kiểm tra (pass) nếu như giá trị tham chiếunhỏ hơn giá trị lưu trong Stencil Buffer

Ngoài ra OpenGL còn hỗ trợ một hàm là

glStencilOp(GLenum fail, GLenum zfail, GLenum zpass);

Hàm này xác định dữ liệu trong stencil Buffer sẽ thay đổi thế nào nếunhư một “mảnh” pass hay fail phép kiểm tra stencil 3 hàm fail, zfail và zpasscó thể là GL_KEEP, GL_ZERO, GL_REPLACE, GL_INCR, GL_DECR …Chúng tương ứng với giữ nguyên giá trị hiện tại, thay thế nó với 0, thay thếnó bởi một giá trị tham chiếu, tăng và giảm giá trị lưu trong stencil buffer.Hàm fail sẽ được sử dụng nếu như “mảnh” đó fail stencil test Nếu nó pass thìhàm zfail sẽ được dùng nếu Depth test fail và tương tự, zpass được dùng nếunhư Depth test pass hoặc nếu không có phép kiểm tra độ sâu nào được thựchiện Mặc định cả 3 tham số này là GL_KEEP

1.1.1.3 Khái quát các kỹ thuật tạo bóng

a Phân loại

Hầu hết các thuật toán và các phương pháp tạo bóng đều có thể đượcchia làm 2 loại chính là bóng cứng (Hard shadow) và bóng mềm (Softshadow), phụ thuộc vào loại bóng mà nó tạo ra

Vùng bóng [6] được hiển thị được chia làm 2 phần phân biệt: Phần chính

mà nằm hoàn toàn trong bóng được gọi là vùng thuần bóng, vùng bao bênngoài nó và có một phần nằm trong bóng được gọi là vùng nửa bóng Cácthuật toán tạo bóng cứng là nhị phần vi mọi thứ đều chỉ có 2 trạng thái làbóng(1) và được chiếu sáng (0) – Chúng chỉ hiển thị duy nhất phần bóng củabóng Các thuật toán tạo bóng mềm hiển thị vùng nửa bóng bên ngoài baotrùm vùng thuần bóng trung tâm và phải xử lý tính toán phần mờ đục chovùng nửa bóng.(Kết quả từ sự phân bố cường độ ánh sáng bất quy tắc trongvùng nửa bóng)

Hình1.6: Hình bên trái là một ví dụ về bóng cứng, hình bên phải là ví

dụ về bóng mềm [4]

b Các kỹ thuật tạo bóng cứng

* Tạo bóng giả [10] (Fakes Shadow)

Các thuật toán tạo bóng giả bao gồm các trường hợp đặc biệt tạobóng không đúng đắn bằng các phương pháp toán học Những kỹ thuật nàychỉ được sử dụng trong những trường hợp đặc biệt (Ví dụ như bóng chỉ được

vẽ cho những đối tượng đặc biệt, hoặc bóng chỉ được vẽ lên một mặt phẳng.Tuy nhiên các phương pháp này cũng tạo ra bóng làm cho ta có cảm giác kháthật

* Bóng khối (Shadow Volume)

Bóng khối là một kỹ thuật tạo bóng cần đến cấu trúc hình học của vật

đổ bóng Vật đổ bóng phải được tạo bởi các khối đa giác Theo đó ta sẽ tìmnhững đỉnh và cạnh viền, là những cạnh đóng vai trò tạo nên bóng khối Mộttia sáng chiếu tới vật thể sẽ tiếp xúc với vật thể tại điểm hoặc cạnh viền đó và

đi cắt mặt phẳng nhận bóng Những cạnh viền, và đỉnh viền này sẽ tạo ra các

mặt bên đa giác của bóng khối Từ đó dựa vào các phép kiểm tra ta sẽ kiểm

tra được một điểm trong khung cảnh có thuộc bóng khối hay không Việc xácđịnh các cạnh viền và kiểm tra ta sẽ nghiên cứu ở phần dưới.

* Dùng bản đồ bóng (Shadow Mapping)

Đây là thuật toán dùng đến bộ đệm chiều sâu (Depth Buffer) Ý tưởngchủ yếu là sử dụng bản đồ chiều sâu (hay còn gọi là bản đồ bóng) để lưu trữcác giá trị chiều sâu khi tạo ảnh từ vị trí của ánh sáng rồi sau đó sử dụng cácgiá trị này để xác định pixel nào được chiếu sáng hay là nằm trong bóng

* Lần theo tia sáng (Ray Tracing)

Trong đồ họa máy tính , Ray Tracing [11] là một kỹ thuật để tạo ra một

hình ảnh bằng cách lần theo con đường của ánh sáng thông qua các điểm ảnh

trong một mặt phẳng hình ảnh và mô phỏng các tác động của cuộc gặp gỡ củamình với các đối tượng ảo Kỹ thuật này có khả năng sản xuất một mức độrất cao của chủ nghĩa hiện thực thị giác, thường cao hơn so với các điển hình

scanline rendering phương pháp, nhưng ở một lớn hơn chi phí tính toán Điều này làm cho ray tracing tốt nhất cho các ứng dụng mà hình ảnh có thểđược đưa ra từ từ trước, chẳng hạn như trong vẫn còn hình ảnh và phimtruyền hình và hiệu ứng đặc biệt , và kém hơn phù hợp với thời gian thực cácứng dụng như trò chơi máy tính , nơi tốc độ là rất quan trọng Ray tracing làcó khả năng mô phỏng nhiều hiệu ứng quang học, chẳng hạn như sự phảnchiếu và khúc xạ , tán xạ , và quang sai màu

Thuật toán sử dụng kỹ thuật Ray Tracing:

Với mỗi tia sáng đi ra từ mắt ta vào một không gian là một đường thẳng

sẽ cắt vào cửa sổ (màn hình) và chạm vào vật thể trong không gian (gần nhất

từ mắt) Tại điểm chạm vào vật thể đó thì tuỳ ở mỗi điểm chạm của vật thể đócó tính chất như thế nào mà ta chia ra các tia sáng tiếp theo

Nếu điểm chạm đó có tính khúc xạ, phản xạ thì ta lại lần theo tia sángđó theo từng tia phản xạ, khúc xạ

Nếu tại điểm chạm đó vật thể có tính xuyến thấu, phản xạ tức là 1 phầncủa tia sáng đi qua vật thể đó, một phần tia sáng đó được phản xạ ta lại xéttừng tia tiếp tục mỗi tia lại chạm vào vật thể khác lại chia ra từng tia khúcxạ phản xạ riêng ở mỗi điểm chạm

Sau khi cắt mọi vật thể có thể trong không gian ta tính màu tại tia từmắt cắt ở cửa sổ và đặt ở đó 1 giá trị màu Tương ứng quét tất cả các tia từmắt đến màn hình

Bóng tạo bởi kỹ thuật này trông rất thật Nhưng chi phí để thực hiện nóquá đắt vì phải thực hiện quá nhiều phép tính Chính vì vậy kỹ thuật này ítđược sử dụng trong các ứng dụng thời gian thực

c Các kỹ thuật tạo bóng mềm

* Thuật toán bộ đệm khung (Frame Buffer Algorithms)

Được đề xuất bởi Brotman và Badler dựa trên việc sinh ra các đa giácthuần bóng trong suốt quá trình tiền xử lý Bộ đệm chiều sâu 2D mà được sửdụng để xác định mặt được hiển thị sẽ được mở rộng để lưu bộ đếm nắm giữcác thông tin để xác định xem một pixel bất kỳ là nằm trong vùng nửa bónghay vùng thuần bóng

* Dõi quang tia 2 chiều và phân bố (Distributed and BidirectionalRay Tracing)

Rất nhiều mở rộng của thuật toán Ray-Tracing được sử dụng để tạobóng mềm Dõi quang tia phân bố cung cấp một kỹ thuật tạo bóng láng, mờ

và chuyển động mờ trong khi Dõi quang tia 2 chiều cung cấp một phươngpháp tạo bóng mềm rất nhanh

* Ánh sáng nâng cao (Radiosity)

Radiosity [13] là một kỹ thuật tạo bóng mềm bằng cách tính toán tất cảcác phản xạ, khuếch tán ánh sáng giữa các mặt khác nhau của tất cả các vậtthể trong khung cảnh Nó hầu như chỉ được sử dụng cho các mặt đa giác bởi

vì chi phí tính toán của phương pháp này rất lớn

1.1.2 Ứng dụng của đồ hoạ 3D

Những lĩnh vực đang được nghiên cứu ứng dụng đồ hoạ 3D một cáchmạnh mẽ hiện nay là :Y học, Giáo dục, Tin học, Thương mại, Giao thông, Hàngkhông, Xây dựng Thiết kế nội thất và trang chí nhà cửa, Giải trí, Quân sự, Điệnảnh…

Như vậy chắc hẳn bạn muốn biết tại sao các lĩnh vực trên lại ứng dụng đồhoạ 3D, và ý nghĩa của việc ứng dụng đồ hoạ 3D vào các lĩnh vực đó ra sao Thànhquả thực tế đem lại như thế nào, những vấn đề đó chúng ta sẽ cùng xem xét ở phầndưới đây

Tại sao các lĩnh vực trên lại ứng dụng đồ hoạ 3D và thành quả ứng dụng rasao

Trong Y Học: Khi xã hội ngày càng phát triển thì vấn đề sức khoẻ con

người ngày càng được quan tâm hơn Càng ngày người ta càng cố gắng tìm ra cácphương pháp, các cách thức chữa trị bệnh cho con người một tốt hơn

Khi Tin học phát triển và những ứng dụng của nó vào thực tế trở lên phổbiến, đồng thời những thành quả to lớn của nó đem lại thì không ai có thể phủ nhậnđược, một trong các lĩnh vực mà ứng dụng tin học một cách hiệu quả hiện nay là yhọc

Tôi xin đưa ra một số hình ảnh về việc nghiên cứu và ứng dụng tin họctrong y học:

Hình 1.7: Hình ảnh của dự án nghiên cứu CHARM về tay của con người [2]

Đây là dự án nghiên cứu của châu âu vào tháng 11 năm 1993, dự ánnày cho phép xây dựng lại mô hình cánh tay của con người trong không gian3D từ những dữ liệu hình ảnh trong y học và mô phỏng tất cả sự thay đổi cóthể có của các bộ phận như sự co dãn cơ…

Trong dự án này thì đồ hoạ 3D làm nhiệm vụ mô phỏng lại cánh taycủa con người và cung cấp các dịnh vụ sử lý thể hiện sự thay đổi của cánh taycon người khi có sự tương tác của người sử dụng

Các bạn có thể tìm hiểu thêm về dự án này tại trang Web có địa chỉnhư sau: http://www.ligww.epf1.ch

Hình 1.8: Hình ảnh về việc nghiên cứu hộ sọ của con người theo tạp chí tại địa chỉ: http://www.ahs.uic.edu

Đây là dự án nghiên cứu nhằm đưa đồ hoạ 3D vào việc chữa trị bệnhcho con người Bằng cách xây dựng một chương trình mà cho phép các bác sĩtrên khắp thể giới có thể cùng tham gia quan sát, thảo luận để đưa ra phươngpháp chữa trị hiệu quả nhất

Trong dự án này đồ hoạ 3D làm nhiệm vụ kết hợp hình ảnh trongkhông gian 3D với môi trường truyền thông Cung cấp môi trường làm việcchia sẻ qua mạng cho những người cùng hợp tác làm việc môi trường môphỏng nhằm cùng nhau thực hiện việc điều trị hay nghiên cứu.Các bạn có thểtìm hiểu thêm về vấn đề này theo trang web có địa chỉ:

Trong y học con người còn gặp rất nhiều những vấn đề mà nếu khôngcó đồ hoạ 3D thì không dễ để tìm ra phương pháp giải quyết, ví dụ như việccung cấp môi trường thực hành cho nghiên cứu và học tập, theo như tôi đượcbiết thì môi trường và những mẫu để thực tập và nghiên cứu trong y học làmột trong những vấn đề bức xúc và gặp rất nhiều khó khăn hiện nay, chúng tathiếu các mẫu để thực tập phẫu thuật, hay môi trường thực để quan sát

Đôi khi vì khả năng của con người, ví dụ như tầm quan sát của mắtchúng ta không thể quan sát được những mạch máu của chúng ta như thế nào,cấu trúc của một tế bào da như thế nào, hay cấu trúc lược đồ ghen của chúng

ta ra sao…hay trong phẫu thuật nhiều khi không thể thực hiện được, do đốitượng thực hiện không có điều kiện sức khoẻ để thực hiện ca phẫu thuật lớn.Theo nghĩa là vùng phẫu thuật phải rộng, diện tích phải mở lớn làm cho bệnhnhân lâu lành vết mổ, hoặc để lại những di chứng không thể tránh khỏi…mànếu không phẫu thuật thì bệnh nhân lại lâm vào tình trạng nguy hiểm

Những vấn đề trên được giải quyết một cách hiệu quả khi có ứng dụng

đồ hoạ 3D Chỉ bằng cách xây dựng các mô hình đồ hoạ 3D cần thiết cho cácđối tượng là chúng ta đã có ngay môi trường quan sát, nghiên cứu thực tập tốtthậm chí có thể nói là tốt hơn thực tế Những ca phẫu thuật trở nên chính xáchơn, bệnh nhân mau lành bệnh hơn khi vết phẫu thuật nhỏ hơn so với vếtphẫu thuật theo cách phẫu thuật truyền thống khi có ứng dụng đồ hoạ 3D Hay

bệnh nhân được chữa trị bởi đồng thời nhiều bác sĩ giỏi trên khắp thế giới, thìchắc chắn hiệu quả mang lại thì không cần nói gì thêm chắc hẳn ai cũng biết.

Hiện nay có rất nhiều dự án tập trung vào việc xây dựng các mô hình,

mô phỏng các cơ quan bộ phận của con người Đồng thời mô phỏng những sựthay đổi cơ bản khi có sự tương tác, thay đổi, hay sự biến đổi của các bộ phậnkhi con người có sự hoạt động Xây dựng các mô hình cho phép thực hiện các

ca phẫu thuật giả, xây dựng các mô hình cho phép chuẩn đoán bệnh…

Trong giáo dục: Giáo dục phát triển con người là vấn đề hàng đầu

của các quốc gia dân tộc trên thế giới Tìm hiểu nghiên cứu nhằm đưa raphương pháp giáo dục hiệu quả đã khó, song còn có nhưng vấn đề còn khókhăn hơn đó là làm sao kích thích được niềm say mê học tập, nghiên cứu củacon người và tính tự giác, khả năng tư duy và tưởng tượng của mỗi con người

và làm sao để cung cấp môi trường học tập nghiên cứu tốt nhất, nhằm pháthuy hết những khả năng của con người

Theo như cách giáo dục truyền thống nhiều khi chúng ta không thểcung cấp được môi trường nghiên cứu học tập, không khơi dậy được niềm say

mê, hứng thú, hay không thể phát huy được hết khả năng tưởng tượng và tưduy của con người làm cho hiệu quả giáo dục không cao

Chúng ta đã thấy hiệu quả to lớn của việc ứng dụng tin học vào tronggiáo dục trên thế giới cũng như ở nước ta Song phần lớn các ứng dụng tinhọc vào trong giáo dục mà chúng ta biết lại chỉ là những giáo trình tin họcnhằm rèn luyện tư duy tin học cho con người còn những ứng dụng nhằm rènluyện những khả năng khác của con người vẫn chưa phổ biến

Những chương trình nhằm rèn luyện tư duy nói chung, những chươngtrình rèn luyện khả năng tưởng tượng, những chương trình cung cấp mô hìnhthực nghiệm, những chương trình kích thích trí tò mò… là chưa nhiều hay có

thể nói là chưa có nhiều chương trình hiệu quả Vì sao lại như vậy? Bởi vì cácchương trình được xây dựng chưa có khả năng phát huy được hết sự cảmnhận của con người trong nhận thức, chưa gây được ấn tượng sâu sắc vấn đềcần truyền đạt cho đối tượng cần truyền đạt, môi trường truyền đạt không gâyđược trí tò mò, hay niềm đam mê của người học.

Hiện nay có một xu hướng mới trong việc ứng dụng tin học trong giáodục mà rất được quan tâm nghiên cứu và phát triển đó là xây dựng các môhình đồ hoạ 3D trên máy vi tính nhằm cung cấp các môi trường học tập vànghiên cứu Những mô hình được xây dựng ở đây phải xây dựng làm sao đểchuyển tải được thực tế của chúng ta vào môi trường mô phỏng đó, cung cấpkhả năng tương tác của con người với môi trường mô phỏng đó, có khả nănggây kích thích cao với người tham gia, cho phép chia sẽ tài nguyên về môitrường qua môi trường mạng…, chúng ta có thể thấy rằng đó chính là đồ hoạ3D

Trong Thiết Kế Xây Dựng : Những chương trình đồ hoạ mạnh nhất

hiện nay chủ yếu phục vụ vào các lĩnh vực thiết kế và xây dựng nhưAUCAD, AUTODEST, 3DMAX, SHAPRE,…Những chương trình đã giúpcho những nhà thiết kế xây dựng giảm được rất nhiều chi phí về thời gian vàcông sức thiết kế Đồ hoạ 3D tạo cho người ta cảm giác chìm đắm trong mộtkhông gian như trên thực tế mà đã được xây dựng trên máy vi tính sẽ giúpcho chúng ta có thể có một cái nhìn chi tiết về công trình đã được thiết kế

Trong Quân Sự: Vấn đề môi trường thực tế, điều kiện kinh tế, kỹ

thuật, vấn đề an toàn về tính mạng con người là những vấn đề khó khăn hàngđầu của các quốc gia trong Quân Sự

Một trong những lý do đầu tiên mà đồ hoạ 3D ra đời là nhằm phục vụcho quân sự Như vậy đồ hoạ 3D giải quyết những vấn đề khó khăn ở trên ra

sao, hiệu quả thực tế mang lại như thế nào chúng ta sẽ cùng tìm hiểu trongphần này

Chắc hẳn ai cũng biết rằng không phải lúc nào cũng có chiến tranh,song khi có chiến tranh không phải là lúc chúng ta chuẩn bị lực lượng, vậy thìlấy đâu ra môi trường thực tế để rèn luyên, chuẩn bị lực lượng…Hay trên thực

tế có thể tạo ra được môi trường tập luyện thực sự Do điều kiện kinh tế kỹthuật không cho phép hay việc tập luyện ấy quá nguy hiểm tới tính mạng củacon người

Như vậy vấn đề ở đây là làm sao tạo ra được môi trường tập luyệnnhư trên thực tế mà lại không quá tốn kém hay nguy hiểm đến tính mạng conngười Mà đem lại hiệu quả tập luyện lại tốt như trên thực tế Người ta đã giảiquyết những vấn đề trên một cách thực sự hiệu quả khi ứng dụng đồ hoạ 3D.Điều này có thế thấy rõ như ở một số nước có liên quân sự mạnh như Mỹ,Nga, Trung Quốc…Người ta đã xây dựng các hệ thống mô phỏng phục vụcho việc tập luyện của bộ binh, hay những hệ thống mô phỏng hệ thống anninh, mô phỏng trận địa… phục vụ cho việc nghiên cứu, tập luyện nhằm tìm

ra các phương pháp phòng thủ hay chiến đấu một cách hiệu quả và nâng caochất lượng của quân sự

Khi ứng dụng đồ hoạ 3D vào trong quân sự thì việc sử dụng môitrường đã được tạo ra theo cách chia sẻ thông tin, hiệu quả kinh tế của nómang lại thì thực sự là to lớn, người ta sẽ giảm được một lượng lớn kinh phíphục vụ cho việc tập luyện, hay thực hiện được những điều mà trên thực tếkhó có thể thực hiện được, hay những vấn đề trên thực tế phải áp dụng nhữngquy tắc an toàn nghiêm ngặt song vẫn có mối nguy hiểm lớn đến tính mạng vàtải sản của con người ví dụ: trận địa chiến đấu, các mô hình phòng thủ quốcgia…

Trong Hàng Không Vũ Trụ: Nguồn vốn đầu tư, thời gian là những

vấn đề sống còn của tất cả các công ty tham gia hoạt động sản xuất kinhdoanh Nhất là những ngành mà đòi hỏi phải có nguồn vốn lớn mà thời gianthu hồi vốn lâu và sức cạnh tranh cao như hàng không vũ trụ Chúng ta khôngthể đầu tư một chiếc tầu vũ trụ để phóng thử nghiệm vào không gian, chúng takhông thể giao một chiếc máy bay cho một viên phi công lần đầu tiên bướclên máy bay mà chưa qua huấn luyện, vì chi phí cho mỗi chiếc máy baykhông phải là nhỏ hơn thế nữa là vấn đề an toàn tính mạng con người…

Trên thực tế người ta làm thế nào để giải quyết vấn đề đó, thực tế khi

mà chưa có các ứng dụng tin học thì người ta buộc tất cả những học viên phảitrau rồi lý thuyết thật nhuần nhuyễn trước khi bước lên máy bay, nhằm giảmthiểu những thiệt hại, hay nguy hiểm Xong cách giải quyết này đòi hỏi quánhiều thời gian và kinh phí đào tạo

Một vài năm khi tin học phát triển và các ứng dụng của nó vào lĩnhvực này càng trở lên mạnh mẽ Nhất là trong vấn đề trợ giúp đào tạo phi công,người ta xây dựng rất nhiều chương trình mô phỏng cho phi công tập luyệnkết hợp với các thiết bị phần cứng để tạo ra một môi trường làm cho conngười tưởng như ở trên một chiếc máy bay thật và mọi thứ diễn ra như ngoàithực tế Một chương trình máy tính tạo ra không gian 3D kết hợp với thiết bịphần cứng cho phép người phi công thực hiện những chuyến bay đến các sânbay đã được xây dựng sẵn với các tình huống nhằm nâng cao kỹ năng xử lýtình huống như trong thực tế cho phi công… với cách này người ta sẽ giảmthiểu được thời gian đào tạo, chi phí đào tạo, và nâng cao tính an toàn của mỗichuyến bay

Trong Điện Ảnh: Như chúng ta biết hiện nay điện ảnh là một lĩnh

vực đang lên ngôi, chắc hẳn ai trong chúng ta cũng đã từng xem phim, và

cũng đã từng thưởng thức những cảnh ngoại mục trong phim do các diễn viênhay các nhân vật trong phim thể hiện Và chúng ta chỉ có thể nghĩ rằng nhữngđiều đó chỉ có thể có trong phim chứ không có trên thực tế Đúng vậy nhữngphim được coi là hay nhất, được ưa chuộng nhất hiện nay là những phim cónhững cảnh ngoạn mục, hoành tráng Một vài năm gần đây những phim đó

đã ứng dụng đồ hoạ 3D và những phương pháp xử lý đồ hoạ mạnh nhằm tạo

ra những hiệu ứng, những cảnh mà trên thực tế không thể thực hiện được

Trong Game và giải trí: Lý do đầu tiên mà đồ hoạ 3D ra đời là phục

vụ cho giải trí, như chúng ta đã thấy lịch sử ra đời của đồ hoạ 3D là nhằmphục vụ cho giải trí, thực hiện việc mô phỏng các mô hình 3D cung cấp cácdịch vụ phục vụ tương tác của người trong môi trường ảo, với hình ảnh tuyệtvời kết hợp với âm thanh nổi, các thiết bị vào ra, làm cho con người ta ở trongmôi trường ảo mà như mình ở trong môi trường thực Thậm chí còn hấp dẫnhơn nhiều, bởi trong môi trường đó con người có thể thực hiện những điều màtrên thực tế họ không thể thực hiện được Với khả năng kết hợp với các thiết

bị vào ra, các hiệu ứng đồ hoạ chỉ có thể thấy được trên máy tính, đồ hoạ 3Dnhanh chóng trở thành một ứng dụng không thể thiếu trong Game và tronggiải trí với những trò Game giải trí 3D làm say đắm con người

Xu hướng ứng dụng của đồ hoạ 3D trong tương lai

Qua phần trên cho chúng ta thấy được một phần nào những kết quảthực sự to lớn của việc ứng dụng đồ hoạ 3D mang lại, và chúng ta cũng có thểthấy được một phần nào của việc ứng dụng đồ hoạ 3D trong tương lai, mởđường cho một cách thức ứng dụng tin học mới vào các lĩnh vực khác Đồhoạ 3D sẽ thâm nhập vào tất cả các lĩnh vực của cuộc sống cũng như sự cómặt của tin học trong cuộc sống

Ý nghĩa của việc ứng dụng đồ hoạ 3D