[block id=”bo-sung-1″]

LỜI NÓI ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật trong những năm gần đây đã ít nhiều làm thay đổi cuộc sống con người. Sự phát triển của công nghệ thông tin và kinh tế xã hội đặt ra những yêu cầu mới về mục tiêu, nội dung, phương pháp tập huấn. Điển hình của ứng dụng công nghệ thông tin là sử dụng công nghệ mô phỏng để tái tạo các sự vật, hiện tượng, trong thế giới thực. Thông qua những thí nghiệm, những ví dụ mô tả sát thực, giải thích, minh họa những quá trình, hệ thống, hiệu ứng phức tạp trên máy tính giúp cho người học hứng thú hơn, kiến thức được thể hiện rõ ràng hơn, trực quan hơn, sinh động hơn, đầy đủ hơn.
Có rất nhiều môi trường trong thế giới thực cần được mô phỏng, trong đó lửa là một chất liệu phổ biến và quan trọng. Lửa đã được người tiền sử phát hiện ra từ cách đây hàng nghìn năm. Lửa được xem là một trong những phát minh quan trọng nhất của nhân loại. Lửa trở thành nguồn sống của con người, giúp con người thoát khỏi đời sống nguyên sơ. Để đảm bảo cho việc tính toán thiết kế các ứng dụng của lửa được chính xác và sử dụng có hiệu quả vào cuộc sống việc mô phỏng những ứng dụng của lửa trước khi đưa ra ứng dụng là vô cùng quan trọng. Ngoài ra, việc mô phỏng lửa cũng giúp cho lực lượng phòng cháy chữa cháy hiểu rõ để công tác tốt trong việc phòng cháy chữa cháy.

chuyen_de_nghien_cuu_ky_thuat_mo_phong_lua

docx60 trang | Chia sẻ: thanhlinh222 | Ngày: 07/03/2018 | Lượt xem: 5390 | Lượt tải: 1download

Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Chuyên đề Nghiên cứu kỹ thuật mô phỏng lửa, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

LỜI CÁM ƠN
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Thầy giáo Ths. Nghiêm Văn Hưng – giáo viên hướng dẫn chuyên đề. Trong thời gian qua, Thầy luôn nhiệt tình hướng dẫn, chỉ bảo, trau dồi cho chúng em những kiến thức quý giá về chuyên đề. Sự gợi ý về ý tưởng, cung cấp tài liệu, hướng dẫn của thầy là một trong những nhân tố chính giúp chúng em hoàn thành tốt chuyên đề của mình.
Đồng thời, chúng em xin cảm ơn các thầy, các cô giáo khoa Công nghệ thông tin Trường Đại học Kỹ thuật – Hậụ cần CAND đã truyền đạt những kiến thức cần thiết và đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành chuyên đề này. Điều đó có ý nghĩa hết sức to lớn đối với chúng em – học viên ngành Công nghệ thông tin.
Trong quá trình làm chuyên đề của chúng em không tránh khỏi những sai sót. Mong quý thầy cô thông cảm và góp ý cho chúng em để chuyên đề được hoàn chỉnh hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Bắc Ninh, ngày 06 tháng 12 năm 2016
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Giao diện giữa người và thực tế ảo 3
Hình 1.2. Hình ảnh về thiết bị mô phỏng Sensorrama-1960 4
Hình 1.3. Ivan Sutherland và thiết bị mô phỏng HMD-1970 5
Hình 1.4. Thiết bị VIDEOPLACE-1970 5
Hình 1.5. Scott Fisher, McGreevy và thiết bị HMD-1984 của NASA 6
Hình 1.6. Các đặc tính chính của Thực tại ảo 7
Hình 1.7. Các thành phần của một hệ thống VR (Virtual Reality) 8
Hình 1.8. DataGloves 9
Hình 1.9. 3D Mouse 9
Hình 1.10. Shutter glasses 9
Hình 1.11. Head-Mounted Displays 10
Hình 1.12. Cave 10
Hình 1.13. Thiết bị CyberTouch 11
Hình 1.14. Thiết bị CyberGras 11
Hình 1.15. Kính thực tế ảo Oculus Rift sử dụng cho quân đội 12
Hình 1.16. Một lớp học sử dụng thực tế ảo 13
Hình 1.17. Ứng dụng trong xây dựng và kiến trúc 13
Hình 1.18. Ứng dụng trong Y học 14
Hình 1.19. Ứng dụng trong khoa học kỹ thuật 15
Hình 1.20. Ứng dụng trong thể thao 15
Hình 2.1. Vụ nổ bên cạnh bức tường 20
Hình 2.2. Sơ đồ vòng đời của hạt 25
Hình 2.3. Minh họa kết quả bơm chất lỏng 26
Hình 2.4. Một loạt các ảnh một vụ nổ duy nhất trên mặt phẳng vô hạn 28
Hình 2.5. Mô phỏng súng phun lửa 29
Hình 2.6. Sự thay đổi vận tốc 31
Hình 2.7. Mô hình ngọn lửa khí hỗn loạn của súng phun lửa 32
Hình 2.8. Nhiệt độ ngọn lửa cho một chất rắn (hoặc khí) nhiên liệu 34
Hình 2.9. Khu vực phản ứng lõi màu xanh ngọn lửa tốc độ S 35
Hình 2.10. So sánh hình dạng ngọn lửa của việc mở rộng khí 36
Hình 2.11. Hai bản ghi sử dụng để phát ra nhiên liệu 37
Hình 2.12. Một quả bóng dễ cháy đi qua ngọn lửa khí và bắt lửa 39
Hình 3.1. Nền tảng Unity3D hỗ trợ 42
Hình 3.2. Bối cảnh mô phỏng xăng 44
Hình 3.3. Khởi tạo vị trí ngọn lửa 45
Hình 3.4. Thiết lập thông số cho ngọn lửa 45
Hình 3.5. Thiết lập màu sắc cho lửa 46
Hình 3.6. Hình ảnh lửa cháy 47
Hình 3.7. Mô hình toàn cảnh bên trong của một căn phòng 48
Hình 3.8. Một số lửa sprite miễn phí 48
Hình 3.9. Tạo ngọn lửa sprite 48
Hình 3.10. Thống số ngọn lửa sprite 49
Hình 3.11. Chỉnh màu sắc của ngọn lửa 49
Hình 3.12. Ảnh ngọn lửa cháy của bàn ghế 50
Hình 3.13. Mô phỏng cháy gỗ 50
Hình 3.14. Mô phỏng cháy rèm cửa 50
Hình 3.15. Dập tắt đám cháy nhỏ 51
Hình 3.16. Chữa cháy đối với đám cháy lớn 52
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BLEVE
Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion
FDS
Fire Dynamics Simulator
HMD
Head Mounted Display
RGB
Red-Green-Blue
VR
Virtual Reality
WoW
Windown on World
LỜI NÓI ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật trong những năm gần đây đã ít nhiều làm thay đổi cuộc sống con người. Sự phát triển của công nghệ thông tin và kinh tế xã hội đặt ra những yêu cầu mới về mục tiêu, nội dung, phương pháp tập huấn. Điển hình của ứng dụng công nghệ thông tin là sử dụng công nghệ mô phỏng để tái tạo các sự vật, hiện tượng, trong thế giới thực. Thông qua những thí nghiệm, những ví dụ mô tả sát thực, giải thích, minh họa những quá trình, hệ thống, hiệu ứng phức tạp trên máy tính giúp cho người học hứng thú hơn, kiến thức được thể hiện rõ ràng hơn, trực quan hơn, sinh động hơn, đầy đủ hơn.
Có rất nhiều môi trường trong thế giới thực cần được mô phỏng, trong đó lửa là một chất liệu phổ biến và quan trọng. Lửa đã được người tiền sử phát hiện ra từ cách đây hàng nghìn năm. Lửa được xem là một trong những phát minh quan trọng nhất của nhân loại. Lửa trở thành nguồn sống của con người, giúp con người thoát khỏi đời sống nguyên sơ. Để đảm bảo cho việc tính toán thiết kế các ứng dụng của lửa được chính xác và sử dụng có hiệu quả vào cuộc sống việc mô phỏng những ứng dụng của lửa trước khi đưa ra ứng dụng là vô cùng quan trọng. Ngoài ra, việc mô phỏng lửa cũng giúp cho lực lượng phòng cháy chữa cháy hiểu rõ để công tác tốt trong việc phòng cháy chữa cháy.
Tại Việt Nam, trong thời điểm gần đây xảy ra rất nhiều vụ cháy. Việc tìm hiểu kỹ thuật mô phỏng lửa, các phương pháp mô phỏng để mô phỏng lửa trên các vật liệu cháy khác nhau giúp cho lực lượng phòng cháy chữa cháy thực hiện tốt công việc. Bài toán đặt ra đối với lực lượng cảnh sát phòng cháy chữa cháy phải hiểu rõ bản chất cháy trên các vật liệu, tốc độ cháy để kịp thời ứng phó và chữa cháy. Vậy nên, nhóm em chọn đề tài: “Nghiên cứu kỹ thuật mô phỏng lửa ” làm đề tài nghiên cứu. Trong khuôn khổ đề tài này, nhóm em tập trung trình bày tổng quan kỹ thuật mô phỏng lửa, phương pháp mô phỏng lửa.
2. Mục tiêu của Chuyên đề
– Mục đích của đề tài nhằm nghiên cứu tổng quan về thực tại ảo và kỹ thuật mô phỏng lửa, từ đó xây dựng demo trên công cụ để mô phỏng lửa trong thực tế.
Muốn hoàn thành được mục tiêu trên, bài báo cáo phải thực hiện nhiệm vụ sau:
– Tìm hiểu chung về thực tại ảo, các ứng dụng cơ bản của thực tại ảo và giới thiệu về bài toán mô phỏng lửa trong thực tại ảo
– Phương pháp mô phỏng lửa phương pháp Physically-based và phương pháp Particle-based.
– Tìm hiểu công cụ mô phỏng Unity3D.
3. Đối tượng nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu kỹ thuật mô phỏng lửa và phương pháp mô phỏng lửa.
4. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu chủ yếu áp dụng trong học tập và ngành Công an đặc biệt lực lượng phòng cháy chữa cháy. Sản phẩm bao gồm 01 bản báo cáo và Demo, sản phẩm phục vụ học tập, nghiên cứu.
5. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp chủ đạo
– Phương pháp nghiên cứu tài liệu
+ Tìm hiểu kỹ thuật mô phỏng lửa và phương pháp mô phỏng lửa.
+ Tìm hiểu công cụ để mô phỏng.
+ Từ các hệ thống giáo trình thực tải ảo.
+ Từ các nghiên cứu của những người nghiên cứu trước đó, các sách, tạp chí, các đề tài khoa học có liên quan đến đề tài…
+ Từ các thông tin trên mạng Internet…
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
+ Tiến hành thử nghiệm trên công cụ mô phỏng được chọn.
+ Đánh giá kết quả đạt được.
6. Nội dung nghiên cứu
– Trình bày các hướng nghiên cứu cơ bản giới thiệu chung về thực tại ảo, các ứng dụng cơ bản của thực tại ảo và giới thiệu về bài toán mô phỏng lửa trong thực tại ảo
– Trình bày và phân tích các phương pháp mô phỏng lửa. Đề tài sẽ tập trung phân tích vào 2 phương pháp cơ bản là phương pháp Physically-based và phương pháp Particle-based
– Trình bày về công cụ mô phỏng, bài toán mô phỏng lửa trong thực tại ảo; Đánh giá các kết quả đạt được.
7. Dự kiến sản phẩm đạt được
Bao gồm 2 sản phẩm chính:
– Thứ nhất: Bản báo cáo tổng hợp nội dung nghiên cứu
– Thứ hai: Chương trình Demo
KHÁI QUÁT THỰC TẠI ẢO VÀ MÔ PHỎNG LỬA
Khái niệm thực tại ảo
Khái niệm Thực tại ảo [1]
Thực tại ảo (Virtual Reality) là một hệ thống mô phỏng trong đó đồ họa máy tính được sử dụng để tạo ra một thế giới “như thật”. Hơn nữa, thế giới “nhân tạo” này không tĩnh lại, mà lại phản ứng, thay đổi theo ý muốn (tín hiệu vào) của người sử dụng (nhờ hành động, lời nói,). Điều này xác định một đặc tính chính của. Thực tại ảo, đó là tương tác thời gian thực (real-time interactivity). Thời gian thực ở đây có nghĩa là máy tính có khả năng nhận biết được tín hiệu vào của người sử dụng và thay đổi ngay lập tức thế giới ảo. Người sử dụng nhìn thấy sự vật thay đổi trên màn hình ngay theo ý muốn của họ và bị thu hút bởi sự mô phỏng này.
Thực tại ảo là một thuật ngữ mới xuất hiện phát triển mạnh trong vòng vài năm trở lại đây, đang trở thành một ngành công nghệ mũi nhọn nhờ khả năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực y tế, giáo dục, kiến trúc, quân sự, du lịch, giải trí, Nhiều bài báo, chương trình giới thiệu TV, hội thảo,… đã miêu tả VR theo nhiều cách khác nhau.
Hiện nay, có nhiều định nghĩa về Thực tại ảo, một trong các định nghĩa được chấp nhận rộng rãi là của C.Burdea và P.Coiffet thì có thể hiểu Thực tại ảo tương đối chính xác như sau: Thực tại ảo là một hệ thống giao diện cấp cao giữa Người sử dụng và Máy tính. Hệ thống này mô phỏng các sự vật và hiện tượng theo thời gian thực có tương tác với người sử dụng qua tổng hợp các kênh cảm giác (ngũ giác) gồm: thị giác, thính giác, xúc giác, khứu giác và vị giác.
Giao diện giữa người và thực tế ảo
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 thị giác, thính giác, xúc giác của người sử dụng trong thời gian thực làm người sử dụng có cảm giác như đang tồn tại trong một thế giới thực.
Lịch sử phát triển của công nghệ Thực tại ảo
Mặc dù Thực tại ảo được mô tả như một công nghệ mới mang tính cách mạng, nhưng ý tưởng về việc nhúng người sử dụng vào một môi trường nhân tạo đã ra đời từ rất sớm.
Thuật ngữ “Thực tại ảo” mới được quan tâm trong một vài năm gần đây xong nó lại có lịch sử từ khá lâu. Cách đây khoảng gần 40 năm một nhà làm phim có tên là Morton Heilig (1926-1997) người Mỹ đã đưa ra ý tưởng hệ thống mô phỏng bay (Flight Simulation) là tại sao không đưa con người bước sang một thế giới khác. Sử dụng hệ thống này người quan sát có cảm giác ảnh đang sống động ngay trước mắt mình. Do không có sự hỗ trợ về tài chính Heilig không thể hoàn thành ước mơ của mình, xong ông cũng đã tạo ra được một thiết bị mô phỏng gọi là “Sensorrama Simulator”, thiết bị này được công bố vào khoảng đầu những năm 1960.
Hình ảnh về thiết bị mô phỏng Sensorrama-1960
Thiết bị mô phỏng Sensorrama sử dụng hình ảnh 3D, thu được từ camera 35mm kết hợp thành một camera chính. Bao gồm một hệ thống âm thanh kết hợp với những cảnh quay 3 chiều thực sự. Người nhìn có thể cưỡi một cái xe máy, có thể cảm thấy gió khi chuyển động, thậm chí họ có thể cảm thấy những đoạn đường có ổ gà. Mặc dù đây còn là một cái máy đơn giản, thô sơ xong nó đã mở ra nhiều ý tưởng nghiên cứu mới chưa từng có trên thế giới.
Năm 1966, Ivan Sutherland (1938) một sinh viên tốt nghiệp Trường Utah tiếp tục nghiên cứu vấn đề Heilig đã bỏ dở. Sutherland cho rằng cảnh quay tương tự không đáp ứng được yêu cầu thực tế. Anh bắt đầu ý tưởng của một bộ tăng tốc đồ hoạ và đã chế tạo được hệ thống thiết bị hiển thị đội đầu (Head Mounted Display-HMD) có thể kết nối tới máy tính.
Năm 1970, Sutherland tiếp tục phát triển phần cứng của HMD tại trường đại học Utah, làm cho nó hoàn thiện hơn có màn hình là màn hình màu. Sử dụng hiển thị này, một người có thể thấy một thế giới ảo hiện ra như thế giới vật lý thật. Bao gồm một thế giới ảo mà ta có thể quan sát thông qua một HMD; một máy tính để duy trì các mô hình trong thời gian thực; các khả năng cho người sử dụng để thao tác những đối tượng thực tế một cách trực quan nhất.
Ivan Sutherland và thiết bị mô phỏng HMD-1970
Cũng trong khoảng thời gian này Myron Kreuger (1942) đã phát triển một thiết bị có tên VIDEOPLACE. Thiết bị này sử dụng một màn hình lớn đối diện với người dùng. Trên màn hình hiển thị cái bóng người dùng. Hệ thống cũng có khả năng hiển thị nhiều người sử dụng trên cùng một màn hình.
Thiết bị VIDEOPLACE-1970
Những ý tưởng này được hai nhà khoa học Mỹ ở NASA là Scott Fisher (1963) và McGreevy (1957) kết hợp lại trong một dự án có tên là “Trạm làm việc ảo” (Visual Workstation) vào năm 1984. Cũng từ đó NASA phát triển thiết bị hiển thị đội đầu có tính thương mại đầu tiên, thiết kế dựa trên mẫu hình mặt nạ lặn với các màn hình quang học mà ảnh được cung cấp bởi hai thiết bị truyền hình cầm tay Sony Watchman. Sự phát triển của thiết bị này đã thành công ngoài dự đoán, bởi NASA đã sản xuất được một thiết bị HMD có giá chấp nhận được trên thị trường và như vậy ngành công nghiệp Thực tại ảo đã ra đời.
Scott Fisher, McGreevy và thiết bị HMD-1984 của NASA
Công nghệ Thực tại ảo từ những năm 90 trở lại đây được phát triển mạnh mẽ và đang trở thành một công nghệ mũi nhọn nhờ khả năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực như: nghiên cứu và công nghiệp, giáo dục và đào tạo cũng như thương mại, giải trí,… tiềm năng kinh tế, cũng như tính lưỡng dụng trong dân dụng và quân sự của nó.
Các đặc tính chính của Thực tại ảo [1]
VR (Virtual Reality) là một hệ thống mô phỏng trong đó đồ họa máy tính được sử dụng để tạo ra một thế giới “như thật”. Hay nói một cách cụ thể VR là công nghệ sử dụng các kỹ thuật mô hình hoá không gian ba chiều, với sự hỗ trợ của thiết bị hiện đại để xây dựng một thế giới mô phỏng để đưa người ta vào một thế giới nhân tạo với không gian như thật.
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. Thế giới “nhân tạo” này không tĩnh tại mà lại phản ứng, thay đổi theo ý muốn của người sử dụng nhờ những cử chỉ, hành động,… Tức là người sử dụng nhìn thấy sự vật thay đổi trên màn hình ngay theo ý muốn của họ và bị thu hút bởi sự mô phỏng này. Điều này có thể nhận thấy ngay khi quan sát trẻ nhỏ chơi video game. Tương tác và khả năng thu hút của VR góp phần lớn vào cảm giác đắm chìm, cảm giác trở thành một phần của hành động trên màn hình mà người sử dụng đang trải nghiệm. Nhưng VR còn đẩy cảm giác này “thật” hơn nữa nhờ tác động lên tất cả các kênh cảm giác của con người. Trong thực tế, người dùng không những nhìn thấy đối tượng đồ họa 3D nổi, điều khiển (xoay, di chuyển,..) được đối tượng trên màn hình (như trong game), mà còn sờ và cảm thấy chúng như có thật.
Hai đặc tính chính của VR là tương tác và đắm chìm, đây là hai “I” (Interactive, Immersion) mà nhiều người đã biết. Tuy nhiên VR cần có 1 đặc tính thứ 3 mà ít người để ý tới. VR không chỉ là một hệ thống tương tác Người – Máy tính, mà các ứng dụng của nó còn liên quan tới việc giải quyết các vấn đề thật trong kỹ thuật, y học, quân sự,… Các ứng dụng này do các nhà phát triển VR thiết kế, điều này phụ thuộc rất nhiều vào khả năng tưởng tượng của con người, đó chính là đặc tính “I” (Imagination) thứ 3 của VR. Do đó có thể coi VR là tổng hợp của 3 yếu tố: Tương tác – Đắm chìm – Tưởng tượng, (Interactive – Immersion – Imagination).
Các đặc tính chính của Thực tại ảo
Phân loại hệ thống Thực tại ảo
Hệ thống VR được phân ra 3 loại chính là: Hệ thống VR không nhập vai (non – Immersive), Hệ thống VR bán nhập vai (Semi-Immersive) và Hệ thống VR nhập vai (Immersive). Một số cách phân loại khác dựa vào mức độ phức tạp hoặc phương thức hoạt động của hệ thống. Mức độ phức tạp của hệ thống phụ thuộc vào mức độ khó trong việc phát triển ứng dụng. Phân loại theo mức độ phức tạp bao gồm hệ thống Thực tại ảo mức sơ khai, mức cơ bản, mức tiên tiến, mức nhập vai và mức làm việc như một hệ điều hành cho môi trường Thực tại ảo. Phân loại theo phương thức bao gồm hệ thống hoạt động dựa trên mô phỏng, dựa trên hệ thống máy chiếu, dựa trên hình ảnh thay thế (avatar-image) hoặc dựa trên máy tính để bàn. [1] [2]
Hệ thống VR không nhập vai: Hệ thống VR không nhập vai được xây dựng cho máy tính để bàn. Hệ thống này được biết với tên là Windown on World (WoW) hay Desktop VR. Trong hệ thống này, môi trường ảo được quan sát thông qua màn hình có độ phân giải cao. Việc tương tác được thực hiện thông qua các phương tiện như bàn phím, chuột hoặc joystick.
Hệ thống VR bán nhập vai: Hệ thống VR bán nhập vai bao gồm hệ thống máy tính hỗ trợ đồ họa tương đối mạnh đi kèm với một hoặc nhiều màn hình hoặc hệ thống máy chiếu để tạo ra màn hình lớn. Hệ thống màn hình này được đặt xung quanh người dùng để tạo cảm giác hòa mình vào môi trường 3D ảo.
Hệ thống VR nhập vai: Hệ thống VR nhập vai là hệ thống tạo cho người dùng trải nghiệm trong môi trường ảo giống với thực tế nhất. Trong hệ thống này, người dùng đeo HMD hoặc sử dụng BOOM để nhìn vào môi trường ảo. Tất nhiên, so với 2 hệ thống trên, hệ thống này là phức tạp và đòi hỏi chi phí lớn để tạo các ứng dụng.
Các thành phần của một hệ thống Thực tại ảo
Tổng quan một VR gồm những thành phần sau:
Các thành phần của một hệ thống VR (Virtual Reality)
Phần cứng (Hardware) [2]
Phần cứng của một VR tổng quát bao gồm:
– Máy tính (PC hay Workstation với cấu hình đồ họa mạnh).
– Các thiết bị đầu vào (Input devices): là các thiết bị có khả năng kích thích các giác quan để tạo nên cảm giác về sự hiện hữu trong thế giới ảo gồm có: Bộ dò vị trí (position tracking) để xác định vị trí quan sát, bộ giao diện định vị (Navigation interfaces) để di chuyển vị trí người sử dụng, bộ giao diện cử chỉ (Gesture interfaces) như găng tay dữ liệu (data glove), thiết bị tương tác với máy tính thông qua thiết bị như chuột (SpaceBall), bàn phím,…
– Các thiết bị đầu ra (Output devices): gồm thiết bị hiển thị đồ họa (Kính mắt Shutter Glasses, màn hình rộng, thiết bị HDM,) để nhìn được đối tượng 3D. Thiết bị âm thanh (loa) để nghe được âm thanh vòm (như Hi-Fi, Surround,…). Bộ phản hồi cảm giác (Haptic feedback như găng tay,) để tạo xúc giác khi sờ, nắm đối tượng. Bộ phản hồi xung lực (Force Feedback) để tạo lực tác động như khi đạp xe, đi đường xóc,…
Phần mềm (Software)
Phần mềm luôn là linh hồn của Thực tại ảo cũng như đối với bất cứ một hệ thống máy tính hiện đại nào. Về mặt nguyên tắc có thể dùng bất cứ ngôn ngữ lập trình hay phần mềm đồ họa nào cũng phải bảo đảm hai công dụng chính là: Mô hình hóa (modelling) và mô phỏng (simulation) các đối tượng trong VR.
Các đối tượng của VR được mô hình hóa (modelling) tức là tạo dựng mô hình nhờ chính phần mềm này hay mô hình hoá từ mô hình 2D thành mô hình 3D nhờ công cụ đặc biệt từ các phần mềm như: Maya, 3D Max,
Các thiết bị cơ bản của hệ thống Thực tại ảo
Thiết bị định hướng và chuyển động
– DataGloves
Thiết bị đo lường bàn tay phải cảm nhận được cả độ cong của các ngón tay và vị trí, sự định hướng của cổ tay trong thời gian thực. Thiết bị thương mại đầu tiên là DataGloves từ viện nghiên cứu VPL. DataGloves bao gồm 1 găng tay nylon nhẹ có các cảm biến quang học được gắn ở các ngón tay.
DataGloves
3D Mouse
3D Mouse
Shutter glasses
Shutter glasses
Head-Mounted Displays
Head-Mounted Displays
Cave
Cave là một nhà hát có kích thước 10 x 10 x 9 được đặt bên trong 1 phòng lớn hơn có kích thước 35 x 25 x 13. Phòng bên ngoài phải được chiếu sáng trong suốt quá trình sử dụng Cave. Các bức tường của Cave được tạo bởi các màn chiếu và sàn nhà cũng là một màn chiếu thẳng đứng. Máy chiếu độ phân giải cao hiển thị hình ảnh lên toàn bộ nhứng màn ảnh khác bằng các tấm gương phản chiếu. Người dùng sẽ đi vào bên trong Cave và đeo 1 chiếc kính đặc biệt để có thể nhìn thấy những hình ảnh 3 chiều mà Cave hiển thị. Với những chiếc kính này người dùng có thể thấy các đối tượng thực sự nổi trong không khí và có thể đi lại xung quanh chúng. Điều này là hoàn toàn khả dĩ với các cảm biến điện tử. Khi một người đi lại trong Cave, chuyển động của họ được theo dõi bởi các cảm biến này và video sẽ điều chỉnh cho phù hợp. Máy tính sẽ kiểm soát việc này của Cave cũng như khía cạnh âm thanh. Không chỉ có hình ảnh 3 chiều mà có cả âm thanh 3 chiều nhờ có rất nhiều loa được đặt trong Cave dưới nhiều góc độ.
Cave
Thiết bị tương tác và phản hồi
Các thiết bị này cảm nhận một số nhân tố sau của thiết bị khác gây ra: nhiệt độ, vận tốc di chuyển, sự chuyển động, áp lực và các ngoại lực khác.
CyberTouch
Thiết bị CyberTouch
CyberGras
Thiết bị CyberGras
Một số ứng dụng chính của VR [3] [1]
Tại các nước phát triển, chúng ta có thể nhận thấy VR được ứng dụng trong mọi lĩnh vực: Khoa học kỹ thuật, kiến trúc, quân sự, giải trí, và đáp ứng mọi nhu cầu: Nghiên cứu – Giáo dục – Thương mại. Y học là lĩ

[block id=”bo-sung”]

Từ khóa: Chuyên đề Nghiên cứu kỹ thuật mô phỏng lửa

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *