Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về lý thuyết va chạm và bài toán phát hiện va chạm; Các ứng dụng quan trọng trong việc phát hiện va chạm; Đưa ra cái nhìn tổng quan về một số kỹ thuật phát hiện va chạm phổ biến hiện nay. Chương 2: Nghiên cứu một số kỹ thuật phát hiện va chạm phổ biến dựa trên khối bao và kỹ thuật phân cấp khối bao dựa trên các khối bao cơ sở. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 11 Chương 3: Chương trình cài đặt thực nghiệm với một số kỹ thuật trên, từ đó đánh giá và so sánh dựa trên các kết quả thu được từ chương trình. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 12 Chƣơng 1: Khái quát về động học và bài toán mô phỏng tính toán va chạm trong thực tại ảo 1.
Thực tại ảo Theo cách truyền thống, việc tương tác với máy tính được thực hiện thông qua các thiết bị như bàn phím, chuột hay Joystick/Trackball/Keyboard/Styplus để cung cấp thông tin đầu vào và sử dụng khối hiển thị trực quan (Video Display Unit-VDU) để nhận thông tin đầu ra từ hệ thống. Với sự ra đời của các hệ thống Thực tại ảo (Virtual Reality-VR), các phương thức giao tiếp mới được phát triển cho phép người sử dụng tương tác một cách tích cực với máy tính. Thực tại ảo là công nghệ sử dụng các kỹ thuật mô hình hoá không gian ba chiều với sự hỗ trợ của các thiết bị đa phương tiện hiện đại để xây dựng một thế giới mô phỏng bằng máy tính – môi trường ảo (Virtual Environment). Trong thế giới ảo này, người sử dụng không còn được xem như người quan sát bên ngoài, mà đã thực sự trở thành một phần của hệ thống.
Một cách lý tưởng, người sử dụng có thể tự do chuyển động trong không gian ba chiều, tương tác với các vật thể ảo, quan sát và khảo cứu thế giới ảo ở những góc độ khác nhau về mặt không gian. Ngược lại, môi trường ảo lại có những phản ứng tương ứng với mỗi hành động của người sử dụng, tác động vào các giác quan như thị giác, thính giác, xúc giác của người sử dụng trong thời gian thực và tuân theo những quy tắc vật lý tự nhiên, làm anh ta có cảm giác như đang tồn tại trong một thế giới thực. Ngoài thuật ngữ Thực tại ảo (Virtual Reality) người ta cũng hay đề cập tới thuật ngữ Thế giới ảo (Virtual World). Thực chất đây là hai khái niệm tương đồng để chỉ một không gian ảo mà trong không gian này những người sử dụng có thể tương tác với các đối tượng của không gian ảo hoặc những người sử dụng có thể tương tác với nhau trong không gian đó.
Những lĩnh vực đang được nghiên cứu ứng dụng thực tại ảo một cách mạnh mẽ hiện nay là: y học, giáo dục, tin học, thương mại, giao thông, hàng không, xây dựng, khoa học quân sự, quốc phòng, thiết kế nội thất và trang trí nhà cửa, giải trí, quân sự, điện ảnh… TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Một số phƣơng pháp và công cụ phần mềm dựng mô hình 3D Mô phỏng (Simulation) là quá trình “bắt chước” hay mô tả các sự vật hiện tượng, cảnh vật có thực trong thiên nhiên hoặc trong trí tưởng tượng của con người. Hệ mô phỏng là một hệ thống thông tin đầy đủ về một môi trường nào đó mà con người có thể giao tiếp được. Thực tại ảo là một hệ mô phỏng có tương tác hai chiều và xử lý thời gian thực, đặc biệt với kỹ thuật Stereo 3D cho phép người quan sát được chìm đắm trong không gian ảo.
Để xây dựng hệ thống Thực tại ảo thì việc xây dựng mô hình 3D là khâu quan trọng đầu tiên. Cho đến nay, nhìn chung có 2 xu hƣớng để thực hiện mô phỏng đối tƣợng 3D: - Cách thứ nhất: thể hiện các mô hình 3D nhờ các ngôn ngữ lập trình truyền thống như C, C++. Cách này không đòi hỏi sự chạy đua về công nghệ cũng như cấu hình mạnh của phần cứng, hơn nữa nó có thể thực hiện các mô phỏng phức tạp đòi hỏi sự chính xác cao. Tuy nhiên nó không được nhiều người sử dụng vì đó không phải là công việc đơn giản, nó đòi hỏi trình độ lập trình cao, các thuật toán phức tạp, mất nhiều thời gian và nhất là rất khó trong việc tạo ra những cảnh rộng lớn.
Mặc dù ít được ưa thích nhưng đôi khi nó lại là lựa chọn duy nhất cho những ai muốn mô phỏng chính xác các hiện tượng thiên nhiên đúng với bản chất của nó. Tuy nhiên nó chỉ phù hợp với những mô phỏng có quy mô nhỏ, phù hợp với việc học tập. - Cách thứ hai: sử dụng các công cụ mô phỏng đã được xây dựng sẵn. Cách này không đòi hỏi trình độ lập trình cao, không tốn nhiều thời gian thực hiện, nó phù hợp với các mô phỏng có tính chất mô hình không yêu cầu độ chính xác cao.
Một nhược điểm là nó yêu cầu cấu hình hệ thống mạnh để cài đặt và chạy chương trình, nhất là khi kết xuất (Rendering).Tuy nhiên, hiện nay cách này đang rất phổ biến, rất được ưa chuộng, nhất là trong các công việc làm Game 3D, Web3D, Phim 3D. Một số bộ công cụ mô phỏng thông dụng là: 3DsMax, Maya, TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 14 Autocad, Painter3D, VirtualML, Softimage, Renderman, Houdili, Lightware, Flash. Trạng thái đối tƣợng mô phỏng có 2 dạng chính: mô phỏng tĩnh và mô phỏng động: - Mô phỏng tĩnh: Là dạng mô phỏng chỉ thể hiện được mô hình tĩnh, trong kết quả mô phỏng không có sự chuyển động, không có sự biến đổi. Đây là dạng mô phỏng thường chỉ áp dụng cho các vật tĩnh.
Đây là dạng mô phỏng đơn giản nhất.1: Mô phỏng tĩnh vật - Mô phỏng động: mô phỏng động được tách thành 2 loại, đó là mô phỏng động theo thời gian thực và mô phỏng động không theo thời gian thực: + Mô phỏng động theo thời gian thực: là dạng mô phỏng đối tượng có sự chuyển động hoặc có tính chất thay đổi theo thời gian, không gian và khi có tương tác thì hệ phải đáp ứng sự kiện đó trong một khoảng thời gian nhất định (quá thời gian đó thì kết quả không còn có ý nghĩa). Đây là dạng mô phỏng phức tạp nhất, khó khăn nhất nhưng đó lại là một đặc tính của Virtual Reality. + Mô phỏng động không theo thời gian thực: Đây là dạng mô phỏng không quan tâm tới thời gian đáp ứng của yêu cầu. Nó phù hợp cho xây dựng các hệ mô phỏng không có sự tương tác nhiều, không cần đáp ứng thời gian.
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.2: Mô phỏng đối tượng động Để thực hiện mô phỏng sự vật ta lại có 2 phƣơng pháp chính: Phƣơng pháp giả mô phỏng và phƣơng pháp mô phỏng thật. - Phương pháp giả mô phỏng là ta dùng các kỹ thuật xử lý ảnh để tạo ra những đối tượng và những hiệu ứng giả đánh lừa mắt nhìn của con người. Ví dụ, như biến đổi ảnh không gian 2D thành hình ảnh của vật như trong không gian 3D, hay các phương pháp Texture. - Phương pháp mô phỏng thật là dùng các kỹ thuật tạo đối tượng và hiệu ứng dựa trên cơ sở khoa học là các thuật toán biểu diễn tính chất vật lý của đối tượng và hàm biến đổi để thể hiện đối tượng một cách chính xác.
Tóm lại, một hệ mô phỏng được thiết kế tốt, kết hợp với các thiết bị trình chiếu hiện đại và các thiết bị tương tác ngoại vi sẽ giúp con người tiếp cận được với thế giới ảo đó như đang ở trong thế giới thực. Việc tạo ra các mô hình đối tượng có độ chân thực và sức hấp dẫn hoàn toàn phụ thuộc vào cách ta lựa chọn phương pháp để thể hiện chúng. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, vì thế tuỳ vào mức độ quan trọng của đối tượng trong hệ mà ta có thể chọn phương pháp phù hợp để xây dựng. Vấn đề hiện nay không phải là có thể biểu diễn được các sự vật hiện tượng trong thế giới thực trên máy tính được hay không, mà vấn đề là phải sớm tự xây dựng được một quy trình công nghệ sản xuất dựa trên điều kiện hiện tại của nước ta để cho ra đời các hệ Thực tại ảo một cách nhanh chóng, chính xác dựa trên những công cụ đã và đang được phát TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.
Và bước đầu tiên là phải hiểu biết một cách chắc chắn về phương pháp, do đó việc tìm hiểu xây dựng các đối tượng và các kỹ thuật phát hiện va chạm của các đối tượng trong Thực tại ảo là một công việc điển hình. Khái quát về động học áp dụng vào thực tại ảo Để xây dựng được các đối tượng trong thế giới ảo thì vấn đề động học là một phần rất quan trọng trong việc xây dựng mô hình đối tượng, để làm cho các đối tượng trở lên sinh động hơn. Các đối tượng chuyển động không theo một hướng cụ thể mà nó chuyển động theo những lực tác động đến chúng, chẳng hạn như: ảnh hưởng của trọng lực, lực hấp dẫn, lực ma sát. Do đó, hình dạng và chuyển động của đối tượng rất phong phú, đa dạng.
Điều này làm cho các đối tượng trong thực tại ảo trở lên giống thật hơn là nhờ giữa các đối tượng có tính tương tác với nhau. Chính vì vậy việc phát hiện va chạm giữa các đối tượng là hết sức quan trọng. Dựa trên lý thuyết về va chạm, báo cáo lựa chọn những yếu tố quan trọng tác động tới đối tượng để đưa vào trong quá trình mô phỏng đối tượng 1. Lý thuyết về va chạm 1.
Định nghĩa Nói chung sự tương tác giữa các vật xung quanh ta vô cùng phức tạp. Nhưng để đơn giản hơn, trong vật lý người ta bỏ qua các tương tác nhỏ không đáng kể. Do đó, khi hai vật ở gần nhau, lực tương tác giữa chúng là khá lớn thì ta nói chúng có tương tác với nhau. Nếu chúng ở khá xa nhau lực tương tác giảm và nếu lực tương tác giữa các vật quá nhỏ thì ta coi như chúng không còn tương tác nữa.
Nếu sự tương tác xảy ra giữa các vật trong một khoảng thời gian tương đối ngắn thì ta gọi đó là va chạm. Ví dụ: bắn bi, đá bóng, chơi bi – đa. Va chạm là một hiện tượng thường gặp trong đời sống và trong kỹ thuật. Việc áp dụng các định luật động lực học để giải bài toán va chạm thường gặp nhiều khó khăn do thời gian va chạm giữa các vật thường rất ngắn (chỉ vào khoảng đến giây) nên cường độ tác động của các lực lên vật thường rất lớn.
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.