Chiếu Sáng Chính Diện (Front Lighting)

Ứng dụng kết quả đã nghiên cứu vào xây dựng một phần mềm trưng bày ảo cho một số hiện vật tại Bảo tàng Văn hóa các dân tộc Việt Nam tại TP Thái Nguyên với các lý thuyết phân tích về tác động của môi trường lên hiện vật.

1.3 Thế giới 3D

Hệ trục tọa độ (coordinates)

Trong một ứng dụng 3D, chúng ta sẽ thấy thông tin của một đối tượng nằm trong định dạng X, Y, Z gọi là hệ trục Cartesian.

Không gian cục bộ và không gian toàn cục (Local Space và World Space)

Trong mọi thế giới 3D đều có một điểm gốc, thường được gọi là Zero (không), vì nó được đại diện bởi vị trí (0, 0, 0).Tất cả các vị trí của đối tượng trong không gian 3D (toàn cục) đều có mối quan hệ với điểm gốc Zero. Tuy nhiên, để đơn giản hơn, chúng ta cũng sử dụng không gian cục bộ (Local Space – được biết như là không gian riêng của đối tượng) để xác định vị trí của đối tượng có liên hệ với một đối tượng khác.

Không gian cục bộ giả định rằng mỗi đối tượng đều có điềm gốc Zero riêng biệt.Điểm này thường là điểm trung tâm của đối tượng, và bằng cách tạo ra mối quan hệ giữa các đối tượng, chúng ta có thể so sánh vị trí của chúng trong mối quan hệ với một đối tượng khác.Chúng ta có thể tính toán khoảng cách từ một đối tượng khác bằng cách sử dụng không gian cục bộ, với vị trí của đối tượng cha trở thành điểm gốc cho tất cả các đối tượng con.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 81 trang tài liệu này.

Hình 1.10: World space và Local space.

Vec-tơ (Vectors)

Vector có thể di chuyển trong không gian 3D. Vector rất hữu ích trong Game Engine, vì chúng cho phép chúng ta tính toán khoảng cách, góc giữa các đối tượng và hướng của đối tượng.

Camera (Cameras)

Camera là một đối tượng rất cần thiết trong thế giới 3D, chức năng của chúng hoạt động như một khung nhìn cho màn hình. Có một tầm nhìn theo hình kim tự tháp, camera có thể được đặt ở bất kỳ điểm nào trong thế giới 3D, được diễn hoạt, hoặc gắn vào nhân vật hay các đối tượng như là một phần của kịch bản trò chơi. Với khả năng điều chỉnh tầm nhìn (Field fo Vision - FOV), 3D Camera là tầm nhìn của chúng ta trong không gian 3D.

Unity cho phép có nhiều Camera trong một cảnh duy nhất, điều này có thể được viết mã điều khiển Camera tại bất kỳ điểm nào trong suốt thời gian chạy. Nhiều camera có thể được sử dụng trong trò chơi để điều khiển việc kết xuất những đơn vị hình ảnh 2D và 3D riêng biệt như là một phần của quá trình tối ưu. Ví dụ, đối tượng có thể được gom nhóm trong trong một lớp, và Camera được chỉ định để kết xuất hình ảnh của đối tượng trong một lớp riêng

biệt.Việc này cho phép chúng ta kiểm soát nhiều hơn đối với từng cá nhân của một đối tượng nhất định.

Đa giác (Polygon), cạnh (Edges), đỉnh (Vertices) và mắt lưới (Meshes)

Trong dựng hình 3D, tất cả các đối tượng cuối cùng đều được nối với nhau bởi những hình ảnh 2D được biết với các tên “đa giác” (Polygons).Khi nhập mô hình (Model) từ những ứng dụng dựng hình (Modelling Application), Unity chuyển đổi tất cả các đa giác thành tam giác.Tam giác (còn được gọi là mặt) được tạo nên từ 3 cạnh kết nối với nhau.Vị trí mà các cạnh gặp nhau gọi là điểm hay đỉnh. Khi xác định được các vị trí này, Game Engine có thể thực hiện tính toán sự va chạm (Collisions), … Số lượng đa giác là tổng số lượng các đa giác tạo nên Model, càng nhiều đa giác thì càng có nhiều công việc mà máy tính phải làm để kế xuất hình ảnh của đối tượng lên màn hình.

Vật liệu (Materials), kết cấu (Textures) và đổ bóng (Shaders)

Vật liệu là một khái niệm rất quen thuộc trong tất cả các ứng dụng 3D, chúng cung cấp phương tiện để thiết lập sự xuất hiện (Visual Appearence) của một mô hình 3D.Từ những màu sắc cơ bản đến các bề mặt phản chiếu hình ảnh, vật liệu xử lí tất cả mọi thứ. Vật liệu có thể là một màu sắc cơ bản hay bao gồm một hoặc nhiều hình ảnh được gọi là Textures (kết cấu). Shaders là những mã kịch bản phụ trách phong cách kết xuất hình ảnh.

1.4. Kết luận

VR- Virtual Reality – Thực tại ảo (hay thực tế ảo): là một hệ thống giao diện cấp cao giữa người dùng và máy tính. Hệ thống này mô phỏng các sự vật hiện tượngtheo thời gian thực và tương tác với người sử dụng thông qua các kênh cảm giác như thị giác, thính giác, xúc giác, khứu giác và vị giác. Hay nói một cách khác là, người sử dụng có thể di chuyển, quan sát, tươngtác

với một thế giới nhân tạo được xây dựng mô phỏng bằng máy tính như đối với thế giới thực. Người dùng có thể nhìn thấy các đối tượng đồ họa 3D nổi, điều khiển được các đối tượng trong thế giới nhân tạo đó và có thể sờ, nắm, cảm nhận các đối tượng đó giống như trong thế giới thực.

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ phục vụ cuộc sống, lĩnh vực thực tại ảo đã và đang phát triển phục vụ cho nhiều nhu cầu ứng dụng. Các video mô phỏng các hiện tượng tự nhiên như trong thế giới vĩ mô, vi mô (vũ trụ, tế bào, phân tử, nguyên tử….); các ứng dụng trong giải trí, bảo tồn, bảo tàng. Để rèn luyện kỹ năng xây dựng và giải quyết một vấn đề ứng dụng của thực tại ảo, chương 2 tiếp tục nghiên cứu các vấn đề lý thuyết và thuật toán cơ bản phục vụ cho xây dựng sản phẩm ứng dụng của luận văn

CHƯƠNG II

CÁC KỸ THUẬT XÁC ĐỊNH VÀ BIỂU DIỄN BÓNG

2.1 Ánh sáng

2.1.1 Khái niệm ánh sáng

Ánh sáng một loại bức xạ, nó có thể được hiểu, giải thích theo hai tính chất vật lý, thứ nhất là tính chất sóng điện từ trường (quang học sóng), thứ hai là tính chất hạt (quang học hạt). Đi đôi với ánh sáng là bóng có ánh sáng thì mới có bóng, và bóng là sự thể hiện của ánh sáng. Ánh sáng truyền đi trong không gian khi đến một bề mặt nó tương tác với bề mặt, sự tương tác này được thể hiện thông qua hai hiệu ứng chính là “bóng bề mặt”, và “bóng đổ” có thể gọi chung chúng là bóng. Hiệu ứng “bóng bề mặt” xảy ra khi ánh sáng đến bề mặt, và phản xạ lại môi trường một lượng ánh sáng nhất định theo các hướng khác nhau, trong đó có một phần đến được mắt, tác động lên hệ thần kinh thị giác, vì vậy chúng ta quan sát được đối tượng. Theo định luật truyền thẳng ánh sáng khi đến một bề mặt không trong suốt thì bị cản lại, và không thể tiếp tục được truyền đi theo hướng đến, vì vậy mọi điểm phía sau sẽ không có sự chiếu sáng từ nguồn sáng hiện tượng như vậy được gọi là hiệu ứng “bóng đổ”.

Trong quang học sóng, ánh sáng là một loại sóng điện từ trường do đó nó cũng tuân theo các định luật của sóng như định luật truyền thẳng, định luật phản xạ, khúc xạ, vvv. Trong trường hợp này năng lượng của ánh sáng được thể hiện hiện bằng các dao động điện từ trường. Hướng dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau tạo ra cách ánh sáng truyền đi trong không gian. Loại ánh sáng có thành phần sóng điện trường (từ trường) giao động trên một mặt phẳng cố định được gọi là ánh sáng “phân cực tuyến tính”, hoặc đơn giản là “phân cực”. Dựa vào đặc tính phân cực của ánh sáng khi đi qua một số loại vật liệu nhất định mà người ta đã xây dựng lên các hệ thống hiển

thị hình ảnh 3D, ví dụ như hệ thống máy chiếu 3D, ti vi 3D, kính 3D vv...Sự xuất hiện của các thiết bị này là một trong những động lực quan trọng nhất tạo nên sự phát triển của lĩnh vực VR hiện nay.

.Khả năng nhìn của con người với mỗi loại ánh sáng trong khoảng nhìn được là không giống nhau. Hình dưới là đồ thị thể hiện khả năng quan sát của con người với từng mức sóng cụ thể của ánh sáng.

Hình 2.1 Bước sóng sánh sáng (nm)

Khả năng quan sát của con người tương ứng với từng mức sóng

Trong đồ họa 3D tính chất sóng - hạt của ánh sáng được trừu tượng hóa thông qua các quy luật, việc xây dựng các quy luật này phần lớn dựa vào các quy luật hình học, và các quy luật quang học. Các phần nội dung dưới đây sẽ trình bày một số quy luật quan trọng, nhưng trước tiên để hiểu được các quy luật này chúng ta hãy xem xét một số đơn vị sử dụng trong việc đo lường ánh sáng.

Hướng sáng

Hướng đặt nguồn sáng tác động rất lớn đến cách cảm nhận của chúng ta về nó, cũng như cách mà các chi tiết xuất hiện trong khung cảnh. Việc chọn hướng nguồn sáng chính đến từ đâu là một trong những quyết định quan trọng nhất mà bạn cần làm , vì nó ảnh hưởng rất nhiều đến cách xuất hiện của khung cảnh, cũng như cảm xúc mà bức hình muốn thể hiện.

Hình 2.2 Chiếu sáng chính diện (Front lighting)

Nguồn sáng đặt ngay sau điểm nhìn của người xem, thường thấy trong chụp ảnh với đèn flash và không thực sự hấp dẫn nếu nguồn sáng quá mạnh– trừ một số trường hợp ngoại lệ, các nguồn sáng nhẹ đặt chính diện có thể cho ra các bức ảnh rất thu hút.

Nguồn sáng chính diện không có nhiều tác dụng trong việc mô tả hình dáng hình học hay kết cấu của vật thể vì lúc này bóng đổ hầu như bị che khuất phía sau khung hình, kết quả là nó làm mọi thứ trông phẳng hơn. Tuy nhiên một nguồn sáng khuếch tán nhẹ đặt chính diện giúp tôn lên vẻ đẹp của chủ thể vì lý do – nó giúp che đi các nếp nhăn, khuyết điểm của chủ thể, vốn thường được dùng trong chụp ảnh chân dung hoặc chụp hình sản phẩm.

Hình 2.3 Nguồn sáng bên (Side Lighting)

Nguồn sáng bên rất hữu dụng trong việc miêu tả hình dáng và kết cấu của chi tiết, đem đến cái nhìn chân thật hơn về chủ thể trong không gian ba chiều. Kết quả cho ra bóng đổ rõ nét và độ tương phản cao. Nguồn sáng bên có thể được dùng để tạo bóng đổ nổi bật lên các bề mặt như tường, sàn, tạo không gian cho bức hình. Việc sử dụng nguồn ánh sáng bên thường tạo độ thu hút và cho ra các hiệu ứng ấn tượng: đây là loại nguồn sáng có thể bắt gặp vào buổi sáng sớm hoặc chiều tối, cũng như khá thường thấy trong nhiếp ảnh và làm phim.

Hạn chế của việc sử dụng nguồn sáng bên là một phần của bức hình có thể bị mất đi trong phần bóng đổ, và nó có khả năng bộc lộ các thiếu sót của chủ thể như nếp nhăn hoặc nhược điểm. Trong chụp ảnh chân dung, nguồn sáng bên thường được dùng chụp nam giới hơn là nữ giới vì bức hình sẽ trông khá thô ráp, đặc biệt là khi có bóng đổ sắc cạnh, kém mềm mại.

Xem toàn bộ nội dung bài viết ᛨ