ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ MÃ VĂN THU MÔ HÌNH 3D VÀ TỐI ƢU HÓA MÔ HÌNH TRONG THỰC TẠI ẢO LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HàNội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ MÃ VĂN THU MÔ HÌNH 3D VÀ TỐI ƢU HÓA MÔ HÌNH TRONG THỰC TẠI ẢO Ngành: Hệ thống thông tin Chuyênngành: Hệ thống thông tin Mã số: 60480104 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS ĐỖ NĂNG TOÀN HàNội - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi Mã Văn Thu xin cam đoan nội dung trình bày luận văn kết tìm hiểu, nghiên cứu thân dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Đỗ Năng Toàn nhà nghiên cứu trƣớc Nội dung tham khảo, kế thừa, phát triển từ công trình đƣợc công bố đƣợc trích dẫn, ghi rõ nguồn gốc Kết mô phỏng, thí nghiệm đƣợc lấy từ chƣơng trình thân Nếu có sai phạm xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Ngƣời cam đoan Mã Văn Thu LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn gặp nhiều khó khăn nhƣng nhận đƣợc quan tâm, giúp đỡ từ thầy cô, đồng nghiệp bạn bè ngƣời thân Đây nguồn động lực giúp hoàn thành luận văn Tôi xin gửi lời chân thành cảm ơn tới PGS.TS Đỗ Năng Toàn tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn bảo trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tới quý thầy, cô trƣờng Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội tận tình bảo, truyền đạt kiến thức qúy báu giúp hoàn thành nhiệm vụ học tập suốt thời gian theo học trƣờng Quý thầy cô giúp có đƣợc kiến thức quan trọng lĩnh vực Công nghệ thông tin, tảng vững cho nghiên cứu thân thời gian tới Tôi xin gửi lời chân thành cảm ơn tới anh, chị phòng Thực ảo - Viện Công nghệ Thông tin - Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam giúp đỡ nhiều lĩnh vực mô phỏng, thực ảo Tôi xin cảm ơn anh em, đồng nghiệp giúp đỡ, ủng hộ tinh thần thời gian tham gia học tập Cuối cùng, xin cảm ơn tất ngƣời luôn quan tâm, sẻ chia động viên Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2016 Mã Văn Thu MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG THỰC TẠI ẢO VÀ BÀI TOÁN TỐI ƢU MÔ HÌNH 1.1 Khái quát thực ảo mô hình 3D thực ảo 1.1.1 Thực ảo 1.1.2 Cấu tạo mô hình 3D 1.1.3 Các phƣơng pháp tạo mô hình phổ biến 11 1.1.3.1 Phƣơng pháp tạo mô hình thiết kế dựa phần mềm 3D 11 1.1.3.2 Tạo mô hình máy quét 3D 15 1.2 Bài toán tối ƣu hóa mô hình 3D 18 1.2.1 Một số phƣơng pháp tạo mô hình 3D 18 1.2.2 Đầu vào , đầu toán tối ƣu hóa mô hình 19 1.2.3 Nguyên lý tối ƣu mô hình 3D 20 CHƢƠNG MỘT SỐ KỸ THUẬT TỐI ƢU HÓA MÔ HÌNH 22 2.1 Kỹ thuật tối ƣu mô hình dựa lƣới tam giác 22 2.1.1 Giới thiệu tối ƣu phƣơng pháp tối ƣu phổ biến 22 2.1.2 Phƣơng pháp Incremental Decimation 23 2.1.3 Thuật toán đề xuất 28 2.2 Kỹ thuật tối ƣu mô hình dựa lƣới tứ giác 32 2.2.1 Chuyển mô hình bề mặt lƣới tam giác mô hình bề mặt lƣới tứ giác 33 2.2.2 Làm mềm lƣới tứ giác 38 2.2.3 Tối ƣu hóa lƣới tứ giác 42 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG TỐI ƢU MÔ HÌNH 3D 49 3.1 Yêu cầu thực nghiệm, ứng dụng 49 3.1.1 Yêu cầu với thực nghiệm 49 3.1.2 Kiểm tra mô hình đầu vào 50 3.2 Phân tích, lựa chọn công cụ 50 3.3 Một số kết thực nghiệm tối ƣu mô hình 51 3.3.1 Hƣớng đẫn sử dụng chƣơng trình thực nghiệm 51 3.3.2 Một số kết tối ƣu mô hình chƣơng trình thực nghiệm 53 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT 3D Three Dimentional Ba chiều VR Virtual Reality Thực ảo Virtual Environment Môi trƣờng ảo Surgical Simulation Giả giải phẩu Error Lỗi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Ứng dụng Thực ảo thiết kế nội thất Hình 1.2 Ứng dụng Thực ảo thiết kế ô tô Hình 1.3 Ứng dụng Thực ảo game giải trí Hình 1.4 Ứng dụng Thực ảo phim Avatar Hình 1.5 Mô lái tàu ảo công ty mô việt nam Hình 1.6 Mô thể ảo phòng thực ảo viện Hình 1.7: Mô hình 3D tim ngƣời Hình 1.8 Mô hình 3D hình cầu cắt vắt Hình 1.9 Một mặt hình hộp đƣợc tạo mặt tam giác 10 Hình 1.10 Mô hình 3D thu đƣợc từ tập đỉnh 11 Hình 1.11 Một số hình khối 3D 12 Hình 1.12 Công cụ Select and Move thiết kế 12 Hình 1.13 Chế độ Editable Poly 13 Hình 1.14 Hai plance chiếu đứng cạnh (cách 1) 14 Hình 1.15 Hai plance chiếu đứng cạnh (cách 2) 15 Hình 1.16 Máy quét Artec Eva mô hình thu đƣợc sử dụng máy quét 16 Hình 1.17 Tổng thống Mỹ Obama hình ảnh 3D ông thu đƣợc từ máy quét 16 Hình 1.18 Máy quét TTO - Sense 3D 17 Hình 1.19 Máy quét Digitizer 18 Hình 1.20 Các mô hình đƣợc tạo từ máy quét có số lƣợng lƣới cực lớn 19 Hình 1.21 Thu thập làm mịn liệu 20 Hình 1.22 Mô hình xử lý từ máy quét 3D 20 Hình 1.23 Tối ƣu hóa lƣới 21 Hình 2.1 Kỹ thuật loại bỏ điểm 23 Hình 2.2 Loại bỏ phục hồi bề mặt 24 Hình 2.3 Ví dụ xóa điểm 25 Hình 2.4 Tối ƣu lƣới theo William J Schroeder 25 Hình 2.5 Khoảng cách từ điểm tới mặt phẳng 26 Hình 2.6 Bề mặt cong 26 Hình 2.7 Tối ƣu lƣới theo The Gaussian Curvature 27 Hình 2.8 Các kết đơn giản hóa mô hình Igea 28 Hình 2.9 Góc đỉnh O 28 Hinh 2.10 Góc đỉnh O góc mặt phẳng kề 29 Hình 2.11 Đỉnh O với nhiều cạnh kết nối 29 Hình 2.12 Mô hình trƣớc sau tối ƣu 30 Hinh 2.13 Sơ đồ khối việc xóa điểm 31 Hình 2.14 Mô hình lƣới cho animation 33 Hình 2.15 Hàng yếu tố đƣợc đặt sử dụng thuật toán mở 34 Hình 2.16.: Các trạng thái cạnh mặt trƣớc 35 Hình 2.17 Các bƣớc trình xử lý tạo tứ giác từ mặt trƣớc NA – NB 35 Hình 2.18 Lựa chọn cạnh bên 37 Hình 2.19 Tạo cạnh bên 38 Hình2.20 Bề mặt lƣới 3D mô hình 39 Hình2.21 Bề mặt lƣới 3D mô hình 39 Hình 2.22 Xử lý trƣờng hợp làm mịn 40 Hình 2.23 Lƣới nhiều lớp 40 Hình 2.24 Lƣới nhiều lớp đƣợc làm mịn 42 Hình 2.25 Mô hình lƣới chuẩn để tạo chuyển động cho cánh tay 43 Hình 2.26 Mỗi đỉnh thƣờng xuyên gây hệ trục tọa độ 43 Hình 2.27 Sự khác bề mặt đối tƣợng với số lƣới 44 Hình 2.28 Thể chuyển cạnh 44 Hình 2.29 Ba hoạt động việc gộp tách kết nối điểm 45 Hình 2.30 Tập mô tả hữu hạn hợp lệ khả để kết hợp ba họa động 45 Hình 2.31 Ví dụ việc kết hợp hoạt động làm mềm kết 46 Hình 2.32 Đƣờng nét đứt kiểm soát hƣớng cách điều 46 Hình 2.33 Đƣờng chu trình 47 Hình 2.34 Sử dụng Quad- loop toàn cục 48 Hình 2.35 Các mô hình trƣớc sau đƣợc tối ƣu 48 Hình 3.1 Mô hình thỏ thử nghiệm tối ƣu lƣới 50 Hình 3.2: Các mô hình khác sử dụng chƣơng trình 50 Hình 3.3 Ảnh chụp chƣơng trình thực nghiệm 51 Hình 3.4 Chạy file chƣơng trình 52 Hình 3.5 Cửa sổ lựa chọn hình chạy chƣơng trình 52 Hình 3.6 Tổng quan chƣơng trình 53 Hình 3.7 Hình ảnh mô hình trƣớc sau tối ƣu với tham số tối ƣu 75% 54 Hình 3.8 Hình ảnh mô hình trƣớc sau tối ƣu với tham số tối ƣu 50% 55 Hình 3.9 Hình ảnh mô hình trƣớc sau tối ƣu với tham số tối ƣu 25% 57 Hình 3.10 Hình ảnh mô hình trƣớc sau tối ƣu với tham số tối ƣu 10% 58 Hình 3.11 Lƣới ghế tựa trƣớc tối ƣu với số lƣới 49314 mặt 59 Hình 3.12 Lƣới ghế tựa sau tối ƣu với số lƣới 18.494 mặt tam giác 59 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, thực ảo (thực tế ảo) ngày chứng tỏ vai trò quan trọng đời sống nhƣ khoa học, kỹ thuật Thực ảo diện hầu nhƣ lĩnh vực giải trí, văn hóa, kinh tế, trị, quốc phòng, khoa học, đời sống v.v Trong thực ảo việc xây dựng đối tƣợng 3D (3 chiều) vô quan trọng, đối tƣợng 3D giúp cho giới thực ảo giống với thực tế đáp ứng đƣợc nhu cầu khắt khe ngƣời Các mô hình đối tƣợng 3D thực ảo đƣợc tạo chủ yếu ba phƣơng pháp tạo từ lệnh ngôn ngữ lập trình, từ nhà thiết kế sử dụng phần mềm 3D từ máy quét 3D Cùng với phát triển khoa học công nghệ máy quét 3D dần trở thành công cụ đắc lực cho việc tạo mô hình 3D từ giới thực Các sản phẩm đƣợc tạo từ máy quét 3D có tỷ lệ xác so với mẫu ban đầu cao, đồng thời giảm nhiều thời gian chi phí để tạo đối tƣợng 3D Tuy nhiên, đồng nghĩa với độ xác cao, mô hình có số lƣợng lƣới lớn, khó dùng cho nhiều ứng dụng khác thực ảo Bài toán tối ƣu hóa bề mặt lƣới mô hình 3D có nhiều ý nghĩa mà số lƣợng mô hình cần đƣa vào thực ảo ngày nhiều, ví dụ nhƣ mô lại thành phố, hay tái tạo lại khu bảo tàng Bên cạnh đó, sản phẩm thực ảo xuất nhiều điện thoại thông minh hay máy tính bảng, thiết bị cấu hình phần cứng khiêm tốn Với khả ứng dụng cao, chi phí thấp cần phải có nghiên cứu chuyên sâu tối ƣu lƣới mô hình để mô hình 3D sau đƣợc tạo từ máy quét ứng dụng đƣợc rộng dãi Chính tầm quan toán tối ƣu hóa mô hình với số lƣợng lƣới lớn, đặc biệt mô hình tạo từ máy quét 3D, thực đề tài “Mô hình 3D tối ưu hóa mô hình thực ảo” nhằm đáp ứng yếu tố kích thƣớc liệu mô hình đối tƣợng đồng thời tạo lƣới cho bề mặt mô hình để thỏa mãn cho chuyển động mô hình Nội dung luận văn đƣợc chia làm phần chính: Chƣơng trình bày tổng quan thực ảo cách khác tạo đối tƣợng 3D Chƣơng hệ thống hóa số giải pháp tối ƣu hóa mô hình cho mô hình thu đƣợc đáp ứng đủ tiêu chuẩn ngƣời sử dụng Chƣơng trình bày thực nghiệm toán tối ƣu hóa lƣới mô hình Phần cuối kết luận hƣớng phát triển luân văn CHƢƠNG THỰC TẠI ẢO VÀ BÀI TOÁN TỐI ƢU MÔ HÌNH 1.1 Khái quát thực ảo mô hình 3D thực ảo[2] Theo cách thức thông thƣờng, ngƣời sử dụng tƣơng tác với máy tính thông qua thiết bị đầu vào nhƣ bàn phím, chuột, v.v thiết bị đầu nhƣ hình, loa v.v Hệ thống Thực ảo (Virtual Reality-VR) đời cho phép ngƣời sử dụng tƣơng tác với máy tính theo phƣơng thức tích cực hơn, cao 1.1.1 Thực ảo Thực ảo [2] công nghệ sử dụng kỹ thuật mô hình hoá không gian ba chiều, đƣa giới ba chiều vào máy tính để tạo môi trƣờng ảo(Virtual Environment) 3D Trong môi trƣờng ảo, ngƣời sử dụng thực trở thành phần hệ thống Một ứng dụng, ngƣời đƣợc nhập vai để tự chuyển động không gian ảo, tƣơng tác với vật thể ảo Ngƣợc lại, môi trƣờng ảo tác động lại hay có phản hồi tƣơng ứng với hành động ngƣời sử dụng, tác động tuân theo quy tắc toán học, vật lý, tự nhiên, làm ngƣời có cảm giác nhƣ tồn giới thực Các lĩnh vực ứng dụng Thực ảo Công nghệ Thực ảo ngày phát triển rộng rãi có mặt hầu hết lĩnh vực quan trọng sống  Kiến trúc, xây dựng công nghiệp chế tạo Hình 1.1 Ứng dụng Thực ảo thiết kế nội thất Thiết kế kiến trúc lĩnh vực ứng dụng công nghệ thực ảo nhiều Trƣớc đây, chƣa có thực ảo, ý tƣởng công trình kiến trúc đƣợc thể khổ giấy Và chi tiết cách thêm thông số vẽ 48 hƣớng, sau chuyển qua mặt theo hƣớng trực giao Trong hai trƣờng hợp, cấu trúc đồ thị tĩnh dẫn đến đƣờng hợp lệ Nếu chu trình không hợp lý đƣợc tìm thấy, xác định trƣờng hợp không lý nơi bề mặt đƣợc đến thăm hai lần, dẫn đến cặp đồ thị đỉnh 𝑣 i 𝑣 j, việc truy cập 𝑣 i Để sửa đổi đồ thị, loại bỏ tất đỉnh đồ thị cạnh liền kề không tƣơng thích cho đƣờng lên đến đỉnh 𝑣 i sau khởi động lại tìm kiếm từ 𝑣 i Hình 2.34 Sử dụng Quad- loop toàn cục Một số kết đạt đƣợc áp dụng phƣơng pháp Quadrilateral Meshes: Hình 2.35 Các mô hình trước sau tối ưu 49 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG TỐI ƢU MÔ HÌNH 3D 3.1 Yêu cầu thực nghiệm, ứng dụng Các ứng dụng thực ảo phục vụ cho nhiều lĩnh vực khác đời sống, xã hội v.v Và yêu cầu tăng số lƣợng mô hình hóa cho việc liệu thực ảo tăng lên đáng kể, số lƣợng mô hình tăng lên ảnh hƣởng vô lớn đến tốc độ sử lý máy tính, điện thoại v.v hay tốc độ truyền mạng Tóm lại, chia mô hình 3D thành loại mô hình tĩnh mô hình động Mô hình tĩnh gồm nhà, đồi, đá, tƣợng v.v mô hình đƣợc tối ƣu hóa theo lƣới tam giác Còn với mô hình động gồm ngƣời, vật v.v thực thể cần đƣợc tối ƣu hóa theo lƣới tứ giác, chuyển động ảnh hƣởng hiểu đến bề mặt lƣới, đặc biệt vùng khớp Tùy vào ứng dụng khác nhau, sử dụng mô hình hợp lý, sử dụng loại mô hình Chƣơng luận văn ứng dụng kết nghiên cứu trong chƣơng từ xây dựng chƣơng trình cài đặt thử nghiệm thuật toán Qua đó, đánh giá xác phần nội dung lý thuyết đƣợc trình bày chƣơng minh chứng khả ứng dụng tìm hiểu nghiên cứu đƣợc báo cáo luận văn 3.1.1 Yêu cầu với thực nghiệm Với mục tiêu tối ƣu hóa lƣới mô hình 3D, chƣơng trình thực nghiệm phải đảm bảo tính tối ƣu đƣợc mô hình số lƣợng lƣới nhƣng đảm bảo hình dáng chất lƣợng hình ảnh render Để tối ƣu đƣợc mô hình, công việc phải đọc hiển thị đƣợc mô hình Quá trình đọc hiển thị giúp ngƣời vận hành phần mềm thao tác nhìn thấy kết phân mềm ứng dụng Tiếp đó, chƣơng trình thực nghiệm cần xây dựng phần giúp hiển thị tƣơng tác 3D với mô hinh đƣợc chọn (các tính xoay, phóng to, thu nhỏ v.v mô hình) Để đảm bảo tính khách quan chƣơng trình thực nghiệm cần cho phép ngƣời vận hành chọn lựa nhiều mô hình khác thực nghiệm Đặc biệt, phần quan trọng thiếu xây dựng chƣơng trình modun tối ƣu mô hình, với mô hình đƣợc chọn làm đầu vào, ngƣời vận hành lựa chọn tham số từ sinh mô hình đƣợc tối ƣu so với mô hình đƣợc chọn ban đầu Các thành phần thiếu phần mềm hệ thống giao diện tính khác kèm theo nhƣ chƣơng trình sau biên dịch, lựu chọn chạy hệ điều hành v.v 50 3.1.2 Kiểm tra mô hình đầu vào Các mô hình để test mô hình dƣới dạng 3D, có số lƣợng lƣới bề mặt lớn Một số mô hình đƣợc thử nghiệm cho thử nghiệm công trình tối ƣu hóa trƣớc đó, ví dụ nhƣ mô hình: Con thỏ (nhƣ hình 3.1) Hình 3.1 Mô hình thỏ thử nghiệm tối ưu lưới Một số mô hình lại tôi tự tạo phần mềm 3D siêu tập internet Bình gốm Lọ nhỏ Ghê tựu Hình 3.2: Các mô hình khác sử dụng chương trình 3.2 Phân tích, lựa chọn công cụ Dựa nghiên cứu kỹ thuật tối ƣu hóa mô hình có, luận văn sử dụng phƣơng pháp Curvature, kết hợp với ràng buộc phát số trƣờng hợp ngoại lệ điểm bề mặt lƣới áp dụng công thức để xóa điểm mô hình lƣới tam giác Mô hình sinh có số lƣợng lƣới bề mặt giảm đáng kể mà giữ đƣợc nguyên mẫu hình dáng Đầu vào chƣơng trình mô mô hình 3D có kích thƣớc lƣới lớn cần đƣợc giảm thiểu Khi mô hình đƣợc đƣa vào tính đƣợc số lƣợng lƣới tam giác bề mặt chúng Trên thực tế mô hình từ máy quét 3D, hay đƣợc mô hình hóa phần mềm nhƣng có số lƣợng lƣới lớn Các tham số mô hình số lƣợng điểm, cạnh, ta suy đƣợc số lƣợng mặt Tùy vào mô 51 hình khác mà việc tính toán tối giản bề mặt lƣới thay đổi chƣơng trình Một vấn đề quan trọng xây dựng chƣơng trình tối ƣu hóa bề mặt lƣới tảng đồ họa ngôn ngữ lập trình đồ họa Trong nội dung luận văn sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual C# tảng lập trình đồ họa thuộc thƣ viện Unity Đây sản phẩm Engine Game cung cấp cho ngƣời dùng số phƣơng thức đồ họa bản: tải thiết kế 2D, 3D vào hệ thống, vẽ ảnh 2D 3D, phƣơng thức lập trình, tƣơng tác với card đồ họa v.v Để xây dựng chƣơng trình tối ƣu hóa với công cụ đƣợc mô tả ngƣời lập trình phải thực công việc: xây dựng lớp quản lý đối tƣợng 3D chƣơng trình, xây dựng hàm tính số lƣợng lƣới tam giác đối tƣợng, lập trình tình toán tối ƣu hóa bề mặt lƣới theo việc xóa điểm phục hồi bề mặt theo phần trăm tổng số lƣới có Với lựa chọn môi trƣờng chuyên dụng nhƣ Unity tạo điều kiện để ngƣời lập trình hiểu sâu hệ thống tƣơng tác với card đồ họa Hình 3.3 Ảnh chụp chương trình thực nghiệm 3.3 Một số kết thực nghiệm tối ƣu mô hình Nhƣ trình bày, chƣơng trình đƣợc cài đặt với ngôn ngữ lập trình Visual C# công cụ hỗ trợ Enginer Unity 3D , mô hình đầu vào đƣợc định dạng với phần mở rộng *.fbx 3.3.1.Hƣớng đẫn sử dụng chƣơng trình thực nghiệm Chạy file Luanvan-tôiuuluoi exe để mở chƣơng trình hình 3.4 52 Hình 3.4 Chạy file chương trình Sau đó, bảng lựa chọn cài đặt hình chƣơng trình Trong hình 3.5 chọn chế độ phân giải hình chƣơng trình chọn chế độ cửa sổ cách tích vào ô “windowed” Hình 3.5 Cửa sổ lựa chọn hình chạy chương trình Trong chƣơng trình, lựa chọn mô hình cách kích vào mô hình Sau lựa chọn phần trăm tối ƣu cách gõ vào ô bên dƣới, kéo trƣợt để lựa chọn % tối ƣu (Hình 3.6) 53 Hình 3.6 Tổng quan chương trình 3.3.2 Một số kết tối ƣu mô hình chƣơng trình thực nghiệm 7496 Mặt 5526 Mặt 94160 Mặt 69839 Mặt 54 69630 Mặt 51644 Mặt 49314 Mặt 36984 Mặt Hình 3.7 Hình ảnh mô hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 75% Nhận xét: với tham số tối ƣu 75% mô hình sau tối ƣu giữ đƣợc hình dạng tƣơng tự mô hình ban đầu 7496 Mặt 3556 Mặt 55 94160 Mặt 45625 Mặt 69630 Mặt 34632 Mặt 49314 Mặt 24656 Mặt Hình 3.8 Hình ảnh mô hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 50% Nhận xét: với tham số tối ƣu 50% mô hình có chút khác biệt lƣới mô hình sau tối ƣu 56 7496 Mặt 1576 Mặt 94160 Mặt 21407 Mặt 69630 Mặt 17624 Mặt 57 49314 Mặt 12326 Mặt Hình 3.9 Hình ảnh mô hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 25% Nhận xét: với tham số tối ƣu 25% bề mặt bị biến đổi, nhiên chấp nhận đƣợc so với mô hình gốc 7496 Mặt 918 Mặt 94160 Mặt 8989 Mặt 58 11612 Mặt 69630 Mặt 49314 Mặt 4922 Mặt Hình 3.10 Hình ảnh mô hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 10% Nhận xét: với tham số tối ƣu 10% khác biệt rõ mô hình trƣớc sau thực tối ƣu Tuy nhiên nhiều chỗ mô hình bị méo mó nặng Chốt lại với tham số 25% mô hình giữ đƣợc hình ảnh tốt mô hình sau tối ƣu So sánh kết tối ƣu với 3Ds max, lựa chọn plugin Optimize 59 Hình 3.11 Lưới ghế tựa trước tối ưu với số lưới 49314 mặt Hình 3.12 Lưới ghế tựa sau tối ưu 10% với số lưới 5.017 mặt tam giác Trong 3Ds max việc sử dụng lệnh tối ƣu khó khăn, bên cạnh chất lƣợng lƣới giảm làm cho bề mặt mô hình trở nên méo mó, khó sử dụng đƣợc 60 KẾT LUẬN Luận văn “ Mô hình 3D tối ƣu hóa mô hình thực ảo” với nội dung nghiên cứu kỹ thuật tối ƣu hóa mô hình 3D lƣới tam giác, tứ giác ứng dụng tƣơng ứng thực ảo Qua ngƣời đọc có đƣợc tri thức tổng quan cấu tạo mô hình 3D thực ảo, phƣơng pháp để tạo mô hình phổ biến Đồng thời có nhìn sâu sắc mô hình 3D thực ảo, tầm quan trọng khoa học, kỹ thuật đời sống, nhƣ ƣu, nhƣợc điểm mô hình 3D Tiếp luận văn trình bày toán tối ƣu hóa mô hình 3D, đặc điểm mô hình nhƣ đầu vào đầu toán Sau kỹ thuật áp dụng toán tối ƣu hóa lƣới tam giác lƣới tứ giác.Với phƣơng pháp tối ƣu hóa mô hình lƣới tam giác, luận văn trình bày phân tích rõ cách thức thực hệ thống nhƣ chi tiết hóa tham số tối ƣu hóa lƣới Trong tổng hợp với mẫu mô hình đƣợc sử dụng cho việc thử nghiệm tối ƣu mô hình Trong số mô hình đƣợc sử dụng lại nghiên cứu trƣớc, lại mô hình tạo Luận văn hạn chế tối ƣu hóa phƣơng pháp thông thƣờng thông qua số trƣờng hợp ngoại lệ để loại bỏ giữ lại điểm cần thiết cho mô hình, nhiên thêm ràng buộc độ phức tạp thuật toán đƣợc tăng lên Kết thực nghiệm cho thấy hình ảnh đối tƣợng chấp nhận đƣợc giảm tƣơng đối số lƣới bề mặt Cuối cùng, luận văn trình bày so sánh mô hình kết nghiên cứu với plugin tối ƣu hóa đƣợc tích hợp sẵn 3Ds Max, … Chƣơng trình mô việc tối ƣu giúp ngƣời dùng mô hình 3D nhẹ nhàng nhờ việc tối ƣu, nhƣ giúp chƣơng trình ứng dụng thực ảo chạy với chế độ thời gian thực Tuy nhiên cần nghiên cứu để tiếp tục cải tiến nâng cao hình ảnh mô hình mà số lƣợng lƣới bề mặt thấp Nhất việc tối ƣu hóa cho mô hình lƣới tứ giác, hỗ trợ cho việc tạo chuyển động mà hình không bị méo mó, công việc làm khiến công ty tốn nhiều thời gian tiền bạc để nhà thiết kế làm việc tay Bài toán tối ƣu hóa bề mặt lƣới mô hình toán có nhiều ý nghĩa khoa học, công nghệ đời sống, điều thúc đẩy nghiên cứu mô thực ảo tiếp tục phát triển Tác giả hi vọng luận văn đóng góp phần cho phát triển ngành công nghệ thực ảo máy tính, điện thoại thông minh, nói riêng công nghệ thông tin nói chung Rất cảm ơn nhà nghiên cứu, quý thầy cô quý vị quan tâm bỏ thời gian đọc luận văn 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Văn Huân, Vũ Đức Thái (2006), Kỹ thuật lập trình mô giới thực dựa Morfit, Nhà xuất Khoa học & Kỹ thuật [2] Lê Sơn Thái (2014), Nghiên cứu số kỹ thuật tạo hiệu ứng khói thực ảo, Luận văn thạc sỹ, Trƣờng ĐH Công nghệ , ĐH QG Hà nội [3] Đỗ Phú Duy(2012), Xây dựng bề mặt lưới từ tập điểm 3D phương pháp chia nhỏ bề mặt lưới, Luận văn thạc sỹ, Trƣờng Đại học Đà Nẵng Tiếng Anh [4] J C Carr, R K Beatson, J B Cherrie, T J Mitchell, W R Fright, B C McCallum,T R Evans (2001),Reconstruction and Representation of 3D Objects with Radial BasisFunctions [5] Enrique Valero, Antonio Adan (2012), Automatic Construction of 3D BasicSemantic Models of Inhabited Interiors Using Laser Scanners and RFID Sensors [6] David Luebke, Martin Reddy, Jonathan D Cohen, Amitabh Varshney, Benjamin Watson, Robert Huebner (2002),Level of detail for 3D graphics, Morgan Kaufmann [7] Nira Dyn, Kai Hormann, Sun-Jeong Kim, and David Levin (2000), Optimizing 3D Triangulations Using Discrete Curvature Analysis [8] L Kobbelt (1997), Discrete fairing, in The Mathematics of Surfaces VII,T.Goodman and R Martin (eds.), Clarendon Press, Oxford, P101–131 [9] Steven J Owen, Matthew L Staten, Scott A Canann and Sunil Saigal (1998), Advancing Front Quadrilateral Meshing Using Triangle Transformations, [10] Scott A Canann, Joseph R Tristano, and Matthew L Staten (1998), An Approach to Combined Laplacian and Optimization-Based Smoothing for Triangular, Quadrilateral, and Quad-Dominant Meshes [11] David Bommes, Timm Lempfer, Leif Kobbelt (2011), Global Structure Optimization of Quadrilateral Meshes [12] Sajid Hussain, Hakan Grahn and Jan Persson, Feature preserving mesh simplification: A vertex cover approach [13] H Hoppe (1996), Progressive Meshes Computer Graphics, (SIGGRAPH’96 Proceedings), P 99–108 [14] H Hoppe, T Duchamp (1993), Mesh Optimization Computer Graphics, (SIGGRAPH’93), P 19–26 [15] P Lindstrom., G Turk (1998), Fast and Memory Efficient Polygonal Simplification, Proceedings of IEEE Visualization’98, P 279–286 [16] W J Schroeder, J A Zarge, W E Lorensen (1992), Decimation of Triangle Meshes, Computer Graphics (SIGGRAPH’92 Proceedings), P 65–70 62 [17] J Cohen, A Varshney, D Manocha (1996), Simplification Envelopes Computer Graphics, (SIGGRAPH’96 Proceedings), P 119–128 [18] J Rossignac, P Borrel (1993), Multi-resolution 3D Approximation for Rendering Complex Scenes Modeling in Computer Graphics: Methods and Applications, P 279– 286 [19] T S Gieng, B Hamann, K I Joy (1997), Smooth Hierarchical Surface Triangulation, Proceedings of IEEE Visualization’97, P 379-386 [20] B Hamann (1994), A Data Reduction Scheme for Triangulated Surfaces, Computer Aided Geometric Design, P 197-214 [21] D P Luebke (2001), A Developer’s Survey of Polygonal Simplification Algorithms, IEEE Computer Graphics and Applications’01, P 24-35 [22] C Chang, S K, Yang, D Z Duan, M F Lin (2002), A Fuzzy Based Approach to Mesh Simplification, Journal of Information Science and Engineering 18, P 459466 [23] Y Wu, Y He, H Cai (2004), QEM-based Mesh Simplification with Global Geometry Features Preserved, Computer Graphics (SIGGRAPH’04 Proceedings), P 50 –57 [24] S Mata, L Pastor, A Rodriguez (2006), Attention Based Mesh Simplification using Distance Transforms, Lecture Notes in Computer Science (LNCS’06), Vol (4245), P 83-294 [25] C DeCoro, N Tatarchuk (2007), Real-time Mesh Simplification using GPU Computer Graphics, (SIGGRAPH’07 Proceedings), P 161–166 [26] S Hussain and H Grahn (2007), Fast kd-tree construction for 3d-rendering algorithms like ray tracing, In Proc Third International Symposium on Advances in Visual Computing, Lecture Notes in Computer Science (LNCS’07) , vol 4842, P 681– 690 [27] M Roy, S Foufou, F Truchetet (2004), Mesh comparison using attribute deviation metric, International Journal of Image and Graphics , P 1–14 ... THỰC NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG TỐI ƢU MÔ HÌNH 3D 49 3.1 Yêu cầu thực nghiệm, ứng dụng 49 3.1.1 Yêu cầu với thực nghiệm 49 3.1.2 Kiểm tra mô hình đầu vào 50 3.2 Phân tích,... động việc gộp tách kết nối điểm 45 Hình 2.30 Tập mô tả hữu hạn hợp lệ khả để kết hợp ba họa động 45 Hình 2.31 Ví dụ việc kết hợp hoạt động làm mềm kết 46 Hình 2.32 Đƣờng nét đứt kiểm. .. ngƣời đƣợc nhập vai để tự chuyển động không gian ảo, tƣơng tác với vật thể ảo Ngƣợc lại, môi trƣờng ảo tác động lại hay có phản hồi tƣơng ứng với hành động ngƣời sử dụng, tác động tuân theo quy tắc