Báo cáo đề tài công nghệ 3D Môn lập trình đồ họa

MÔN LẬP TRÌNH ĐỒ HỌA
BÁO CÁO ĐỀ TÀI


Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

LỜI NÓI ĐẦU

Đ

ồ họa máy tính là một trong nghững lĩnh vực lí thú nhất và phát triển nhanh nhất
của tin học. Ngay từ khi xuất hiện, đồ họa máy tính đã có sức lôi cuốn mãnh
liệt, được sử dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau như: khoa học, nghệ thuật, kinh
doanh, thương mại, công nghiệp, quản lý, giáo dục, giải trí… và công nghệ 3D là một
trong những ứng dụng đồ họa cấp cao đang được phổ biến rộng rãi đến đời sống.
Vậy công nghệ 3D tuyệt vời như thế nào? Nội dung đề tài “Công nghệ 3D” sẽ cho chúng
ta hiểu cơ bản về công nghệ và ứng dụng trong thực tiễn.
Trong quá trình làm đề tài, nhóm em đã cố gắng học tập, tìm tài liệu, lắng nghe sự chỉ
bảo tận tình của thầy trong các buổi học. Do sự hiểu biết kiến thức chưa sâu. Đề tài vẫn
còn nhiều thiết sót.
Xin thầy xem xét lượng thứ, và đóng góp ý kiến để mỗi thành viên của nhóm ý thức hơn
và rút kinh nghiệm cho các đề tài sau này.
Cuối cùng, chân thành cám ơn thầy đã tạo cơ hội cho nhóm hiện đề tài.

Công nghệ 3D

2

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN BỘ MÔN

.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................

Công nghệ 3D

3

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

MỤC LỤC
PHẦN 1 : TỔNG QUAN 3 D
I. Các khái niệm cơ bản
....................................................................................................................................
5
II. Phần mềm mô phỏng 3D
....................................................................................................................................
6

PHẦN 2 : MỘT SỐ PHẦN MỀM – ĐỊNH DẠNG 3D
I. 3D Max và định dạng 3DS
....................................................................................................................................
7
II. Định dạng OJB
....................................................................................................................................
9
III. Định dạng IGES
....................................................................................................................................
10
IV. Định dạng FBX
....................................................................................................................................
11

V. Định dạng MDX
....................................................................................................................................
11
VI. Định dạng VRML – WEB 3D
....................................................................................................................................
12
VII. Định dạng X3D
....................................................................................................................................
14
VIII. Định dạng phần mềm AutoCard
....................................................................................................................................
15
IX. Hình 3D các kiểu định dạng
....................................................................................................................................
17

PHẦN 3 : CÔNG NGHỆ ĐỊNH DẠNG PHIM 3D
I. Lược sử phát triển
....................................................................................................................................
22
II. Phân loại các nhóm xem 3D

Công nghệ 3D

4

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

....................................................................................................................................
23
III. Phân loại nội dung 3D
....................................................................................................................................
25

PHẦN 4 : HÌNH ẢNH KHÔNG GIAN 3 CHIỀU
I. Thế giới của thị giác hai mắt
....................................................................................................................................
28
II. Các loại ảnh nổi 3D
....................................................................................................................................
29
III. Nguyên lý tạo ảnh nổi 3D tích hợp
....................................................................................................................................
32

PHẦN 5 : MINH HỌA SẢN PHẨM 3D
I. Thiết kế một hoạt cảnh đơn giản bằng 3D MAX
....................................................................................................................................
35
II. Xem ảnh 3D với kính analyph
....................................................................................................................................
35
III. Tài liệu tham khảo
....................................................................................................................................

38

PHẦN 1 :

TỔNG QUAN VỀ 3D

I. Các khái niệm cơ bản

Công nghệ 3D

5

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

-

Vô chiều: Một điểm là một ví dụ của một đối tượng không. Nó tạo ra một điểm
trong không gian nhưng rõ ràng là điểm đó không có độ dài, chiều cao hay độ sâu.

-

Một chiều: Một đối tượng một chiều là một đường thẳng đơn, nó chứa độ dài
nhưng không chứa chiều cao hoặc độ sâu

-

Hai chiều: Một đối tượng 2 chiều chứa bất kỳ hai trong số ba chiều sau:




-

Chiều rộng
Chiều cao
Độ sâu

Ba chiều: Đối tượng 3 chiều (three-dimension hay 3-Dimentions hoặc 3D) sử
dụng tất cả 3 chiều (dài, cao và sâu) hoặc các trục tương ứng trong không gian X,
Y và Z. Các ứng dụng 3D thực thi theo một chuẩn dựa trên các trục gọi là hệ tọa
độ Đề-Các trong không gian, khái niệm được đề cập tới đầu tiên vào những năm
giữa thế kỷ 17. Hệ trục tọa độ này gồm có các trục X, Y và Z tương ứng với các
chiều của không gian, tuân theo quy ước:




Chiều rộng
Chiều cao
Độ sâu

Theo đồ thị bên, và theo quy ước trong 3D studio Max, các điểm X nằm ở trái và phải,
các điểm thuộc trục Y nằm hướng trên hoặc dưới, và các điểm thuộc trục Z dùng để biểu
thị độ sâu theo hướng chéo.

Các ứng dụng 3D sử dụng các trục này để chuyển đổi, quay và phân chia các đối tượng
trong không gian theo các trục xác định.
Chẳng hạn, có thể biến dạng hoặc di chuyển một đối tượng dọc theo trục X bằng cách di
chuyển nó theo hướng trái hoặc phải.Cũng có thể di chuyển đối tượng trên trục Y bằng
cách kéo nó lên hoặc xuống. Nếu di chuyển đối tượng của mình trên một trục Z, thì đối

Công nghệ 3D

6

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

tượng sẽ xuất hiện ở gần hơn hoặc xa hơn từ tầm nhìn của đối với đối tượng trong
viewport.
Điều tuyệt vời ở đây là trong đồ họa máy tính, bạn chỉ việc tạo ra các dữ liệu 3D bằng
cách sử dụng các công cụ 2D. Màn hình máy tính là một đối tượng hiển thị 2D và chuột
của bạn cũng chỉ có thể di chuyển trên một mặt phẳng 2D, nó có thể phản hồi các tương
tác dựa trên các chuyển động theo hướng trái-phải, trước-sau, nhưng không thể phản hồi
được theo hướng trên hoặc dưới bàn đặt chuột.
Xa hơn nữa, những gì xuất ra từ máy tính cũng sẽ luôn là 2D! Vậy làm sao mà máy tính
có thể diễn họa 3D từ các dữ liệu 2D nhập vào như vậy?

II. Phần mềm mô phỏng 3D
Để tạo ra các đối tượng đồ họa 3D, cần các ứng dụng mô phỏng 3D










3D Studio Max
AutoCAD
Maya
Softimage XSI
Lightwave
Blender
Cinema 4D
ZBrush.

PHẦN 2: MỘT SỐ PHẦN MỀM VÀ ĐỊNH DẠNG 3D
Công nghệ 3D

7

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

I. Phần mềm 3D STUDIO MAX với định dang 3ds
1. Lược sử
- Autodesk® 3ds Max® đã từng được biết đến với tên 3D Studio MAX là một
phần mềm đồ họa vi tính ba chiều (3D graphics application) của công ty
Autodesk Media & Entertainment.

- Hoạt động trên hệ điều hành Windows Win32 hoặc Win64. Phiên bản của 3ds
Max vào năm 2006 là 3ds Max 9.

- Tên khởi đầu của phần mềm này là 3d Studio, được nhóm Yost xây dựng trên
nền tảng của hệ điều hành DOS, được hãng Autodesk phát hành. Sau này
Autodesk mua lại bản quyền, được Studio Kinetix (là một bộ phận nằm trong
tập đoàn truyền thông và giải trí Autodesk) tiếp tục phát triển. Sau các phiên
bản 3ds 3 và 3ds 4, phần mềm được đổi tên thành 3ds MAX, viết trên nền tảng
hệ điều hành Windows NT.

- Tiếp đó, phần mềm này được đổi tên thành 3ds max, chuyển sang cho Discreet
tiếp tục phát triển. được Autodesk mua lại. Sau phiên bản thứ 8, phần mềm
được đổi lại tên thành 3ds Max, và được chính thức mang lại nhãn hiệu của
Autodesk.

2. Ứng dụng
- Autodesk® 3ds Max® là một ứng dụng mạnh, tích hợp các mô hình 3 chiều,
hoạt cảnh, và tạo cảnh 3D (rendering).

- Môi trường dễ học của nó cho phép các nghệ sĩ nhanh chóng tạo dựng một
cách nhanh chóng các sản phẩm. 3Ds Max thường được sử dụng để tạo phim
và các đoạnvideo nghệ thuật, phát triển game, thiết kế sản phẩm đa phương
tiện multimedia (cho in ấn và cho web), thiết kế một cách trực quan chuyên

nghiệp.

-

3ds Max là đang dẫn đầu các phần mềm trong lĩnh vực thiết kế trực quan,
phát triển game, thiết kế các hiệu ứng ảo và đào tạo.

- Nó còn đưa các hiệu ứng phim 3D lên màn hình lớn. Tạo ra các nhân vật rất
thật cho game nhập vai. Tạo rất nhiều các môi trường trực quan và phức tạp.
Phần mềm tạo hoạt cảnh, tạo cảnh và mô hình Autodesk® 3ds Max® 9, được
sử dụng cho việc phát triển game, thiết kế các môi trường trực quan chuyên

Công nghệ 3D

8

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

nghiệp, và các hiệu ứng nghệ thuật đem đến các hiệu quả tối đa và là một
công cụ tốt trong các dự án hoạt hình.

3. 3D Studio Max cho phép xuất các tập tin có định dạng
- 3D Studio Mesh : *DS
- Adobe Iilustration : *AI

- Autocard : *DWG (2d) hoặc *DXF
- Stero litho :*STL
- VRML :*WRL
- ASC file :*ASC
- ASCII sence :*ASE
4. 3D Studio Max cho phép nhập các tập tin có định dạng
- 3D Studio Mesh : *DS hoặc *PRS
- 3D Studio Shape : *SHP
- Adobe Iilustration :*AI
- Autocard : *DWG (2d) hoặc *DXF
- Stero litho :*STL
- VRML :*WRL hoặc *WRZ
- IGES : *IGE hoặc*iges
-

Công nghệ 3D

9

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

5. Cơ cấu tổ chức định dạng của 3ds
-

3DS là một binary file format, do đó nó được tải rất nhanh.
Định dạng này based in chunks, mỗi phần dữ liệu được nhúng trong một khối có
chứa một đoạn nhận dạng và độ dài của các dữ liệu (để cung cấp vị trí của các
khối chính kế tiếp), cũng như các dữ liệu. Điều này cho phép phân tích cú pháp để
bỏ qua những phần chúng không nhận ra, và cho phép mở rộng để định dạng.

-

Hình thành nên một cấu trúc phân cấp, tương tự như một XML CÂY DOM
 Hai byte đầu tiên là ID : Quá trình phân tích cú pháp có thể định dạng
chunk và quyết định xem nên phân tích hay là bỏ qua.
 Bốn byte tiếp theo chứa little-endian kiểu số nguyên , đó là chiều dài của
chunk, bao gồm dữ liệu, chiều dài của sub – block và 6- byte header
 Những bytes kế tiếp là những dữ liệu của chunk, cho phép sub – chunks,
trong một cấu trúc có thể mở rộng đến nhiều levels deep.

-

Dưới đây là danh sách các ID phổ biến nhất

Công nghệ 3D

10

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM

Khoa CNTT

II. Định dạng của OJB
1. Sơ lược.
-

OBJ là một định nghĩa định dạng tập tin hình học đầu tiên, được phát triển bởi
Wavefont Technologies.

-

Định dạng này được mở thông qua các nhà cung cấp ứng dụng 3D. Hầu hết đều
hỗ trợ định dạng này.

-

Định dạng OBJ là một định dạng dữ liệu đơn giản đại diện cho hình học 3D bao
gồm vị trí của mỗi đỉnh, vị trí của mỗi kết cấu tọa độ đỉnh, pháp tuyến, và những
hình thể được xây dựng từ các đa giác được định nghĩa như là danh sách của các
đỉnh, và kết cầu của nhiều điểm.

-

Đỉnh được lưu trữ theo một thứ tự ngược chiều kim đồng hồ, chỉ ra những pháp
tuyến không cần thiết.

-

2. Định dạng
-

Dòng bắt đầu

Công nghệ 3D

11

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

-

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

Một OBJ bao gồm một số kiểu định dạng

3. Một số phần mềm hỗ trợ





3D Studio Max
CAD doctor
Curvy 3D
Paint 3D

III. IGES - Initial Graphics Exchange Specification
1. Sơ lược
-

Định nghĩa dạng dữ liệu trung lập, cho phép biến đổi dữ liệu kỹ thuật số của
thông tin giữa các hệ thống CAD ( Computer – aided – Design ).

-

Tên chính thức đầu tiên của IGES là Digital Representation for Communication
of Product Definition Data, phát triển đầu tiên vào năm 1980 của Hoa Kỳ, Cục
tiêu chuẩn quốc gia.

-

Sử dụng IGES, một người dùng CAD có thể chuyển đổi các kiểu dữ liệu sản
phẩm dưới các hình thức: lược đồ bản mạch,…Những ứng dụng hỗ trợ bởi IGES
bao gồm các bản vẽ kỹ thuật cổ điển, mô hình phân tích,…

2. Định dạng
-

Một file IGES gồm 80 ký tự ASCII.

Công nghệ 3D

12

Tin 4C - BT

Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

-

Chuỗi văn bản được thể hiện trong định dạng “ Hollerith”, số các ký tự trong
chuỗi, sau đó là ký tự “ H”, kế đến là chuỗi văn bản , ví dụ “ 4HSLOST” ( Đây là
định dạng chuỗi văn bản sớm được sử dụng trong trong ngôn ngữ Fortran ) .

-

Bên dưới là tập tin IGES năm 1987, bao gồm chỉ 2 điểm ( Type 116 ) , 2 vòng
cung (Type 100), và 2 đường thẳng ( Type 110)

-

Nó thể hiện một khe, với các điểm ở trung tâm của một nửa 2 vòng tròn và hai
đường bên

-

Khi hiển thị người dùng có thể nhìn thấy 2 điểm màu vàng, nằm ở vị trí gốc của
mô hình không gian [0,0,0], hai màu đỏ vòng cung, và hai đường thẳng màu xanh
lá cây .

3. Một số phần mềm hỗ trợ
-

Một định dạng file hình khối thông dụng để trao đổi hình khối 3D với các chương
trình khác như Maya hay SoilWorks. MAX chỉ hỗ trợ nhập file IGES

IV. FBX các mô hình 3D
-

FBX là một công nghệ cũng là một định dạng được sở hữu và phát triển hãng
Autodesk. Nó thường được sử dụng để cung cấp sự tương tác sự tương tác giữa
các ứng dụng hình thành nội dung kỹ thuật số.

Công nghệ 3D

13

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa
-

-

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

FBX là viết tắt của từ FILMBOX.
Filmbox là một thiết kế cho những người sử dụng để thu thập dữ liệu chuyển
động từ các thiết bị chuyên dụng.
Trước năm 1996, Filmbox 1.0 sử dụng .FLM là định dạng cho ứng dụng. Sau đó,

vì lý do nâng cấp định dạng .FLM được đổi thành .FBX . Với định dạng mới là
một mô hình đối tượng, cho phép lưu trữ dữ liệu chuyển động cùng với dữ liệu
video, âm thanh, 2D, 3D.
Sự hỗ trợ cho gói phần mềm khác bắt đầu với SoftImage 3D, Alias|Wavefront
PowerAnimator, NewTek , Kinetix 3D syudio Max.
FBX mô hình dữ liệu thông tin và hình ảnh động, đó là một định dạng tuyệt vời
để lưu trữ dữ liệu nhân vật hoạt hình nào cũng được xác nhận bởi Cinema4D,
DAZ, Lightwave và Softimage, vv.
Các định dạng Nhập khẩu của các nhân vật hoạt hình từ các định dạng FBX dạng
tập tin 3D được hỗ trợ:
 Định dạng 3DS
 Định dạng OBJ
 Định dạng XML (nội bộ)
 Định dạng SIA (Silo)

V. Định dạng .MDX
- . MDX tập tin thiết kế mô hình 3D và sử dụng bởi Blizzard Entertainment trong
-

các trò chơi của họ.
.MDX là một định dạng nhị phân

VI. WEB 3D với VRML
1. Lược sử
-

-

VRML được đặt ra bởi Dave Raggett trong một bài báo gửi đến tổ chức W3C
vào năm 1994 (Dave Raggett là một chuyên gia máy tính người đã đóng một

thành viên quan trọng trong việc thực hiện World Wide Web, bắt đầu vào năm
1992)
Năm 1997, một phiên bản mới của định dạng này đã được hoàn thành, như
VRML97 (còn gọi là VRML2 hoặc VRML 2.0), và trở thành một tiêu chuẩn ISO.
VRML97 đã được sử dụng trên mạng Internet trên một số trang chủ cá nhân và
các trang web như "CyberTown", mà được cung cấp 3D trò chuyện bằng cách sử
dụng phần mềm Blaxxun..

2. Ứng dụng trên web 3D
-

Khi nói đến đồ họa thì ai cũng nghỉ ngay đến OPENGL nhưng trong thế giới web
thì lại khác bởi OPENGL không dùng cho web trực tiếp được.

Công nghệ 3D

14

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

-

-

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

Ngôn ngữ mô hình thực tế ảo (Virtual Reality Modeling Language - VRML)
được sử dụng để phát triển những hình ảnh 3 chiều và quang cảnh trên World
Wide Web. Các tập tin VRML có kích thước nhỏ, thường không quá 1MB. Tập tin
nhỏ cho phép người dùng tương tác với quang cảnh bằng cách di chuyển "qua"
hình ảnh.... Ví dụ, người dùng có thể "bước vào" một tòa nhà và đi từ phòng này
qua phòng khác để nhìn tòa nhà từ mọi góc độ.
Nói đến web 3.0 thì có quá nhiều, VRML chỉ là công cụ lập trình 3D cho web với
khả năng tương tác mạnh, đây cũng chính là một phần của web 3.0
Một công nghệ trình duyệt Web, cho phép người sử dụng khám phá các môi
trường 3D đơn giản trên mạng.
VRML là một chương trình mà trong nó là một tập các đối tượng 3D được định
nghĩa, tương tác với nhau.
VRML được cung cấp khả năng tương tác 3D cao dễ lập trình và dễ bảo trì phát
triển với mô hình thiết kế hướng đối tượng hiện đại.
VRML có thể dùng cho nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm: scientific
visualization, multimedia presentations, entertainment and educational titles, web
pages, and shared virtual worlds.
Một nhà phân tích về công nghệ đồ họa nói rằng: "nếu muốn có text, chỉ việc gõ
bàn phím; nếu muốn hình ảnh 2-D, chỉ việc dùng máy quét. Với 3-D, bạn phải
làm mô hình". Thực hiện mô hình khó hơn nhiều so với quét bằng scanner hay
nhập văn bản bằng bàn phím bởi nó phải sử dụng những phương trình toán học
tạo ảnh 3-D.

Công nghệ 3D

15

Tin 4C - BT

Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

Hình ảnh được tạo ra trong VRML cho phép người dùng xoay

-

Với VRML chất lượng ảnh cũng còn là một vấn đề phải bàn. Hình ảnh 3-D được
tạo thành từ các đa giác. Số đa giác càng nhiều, chất lượng ảnh càng cao.
Ví dụ ảnh trong phim hoạt hình Câu chuyện đồ chơi (Toy Story) có số đa giác đạt
đến hàng triệu. Thông thường, ảnh VRML có khoảng hàng chục nghìn đa giác.

VII. Định dạng X3D
-

"Trước đây,đường truyền không đủ lớn, máy tính không đủ nhanh, trình duyệt
Web và hệ điều hành chưa có đủ tính năng để xây dựng 3D. Nhưng giờ thì thời
điểm đó đã đến". Tony Parisi, đồng tác giả của VRML nguyên bản và đồng biên
tập của X3D hào hứng.

-

X3D đã vấp phải một thái độ tiếp nhận cứng rắn của công chúng. Người ta vẫn
không thể quên những chuyện đã xảy ra trước đây, và VRML vẫn bị coi là một
trong những công nghệ "hữu danh" nhất trong lịch sử Internet, tính từ khi được
chính thức công nhận bởi Tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế (ISO) vào năm 1997.

-

Niềm hy vọng của X3D càng được củng cố thêm bởi những bước phát triển mới
trong ngành công nghệ kỹ thuật cao. Những cải tiến về băng thông rộng và sức
mạnh của máy, những nâng cấp quan trọng trong giản đồ ngầm, cùng với sự hậu

Công nghệ 3D

16

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

thuẫn của các tổ chức tiêu chuẩn khác, tất cả đã tạo ra một môi trường vô cùng
thuận lợi cho công nghệ 3D trên mạng.
-

Cũng theo ông Parisi, chuẩn 3D mới đã khắc phục được kích thước cồng kềnh và
cấu trúc phức tạp của VRML cũ. X3D có cấu trúc di động, được xây quanh một
động cơ thu phát nhỏ, hoàn toàn tương phản với "người tiền nhiệm" của nó. Trong
khi VRML ngốn tới 2.5 MB thì phần nhỏ nhất của X3D chỉ chiếm một dung
lượng khiêm tốn là 300 KB.

-

Bản ghi kỹ thuật cũng đồng thời mô tả 3 cấu hình cơ bản của X3D module. Đầu

tiên là Interchange (Trao đổi) phụ trách hình học và hình hoạ cũng như trao đổi
thông tin dữ kiện giữa các công cụ sáng tạo. Trình độ tiếp theo, Interactive
(Tương tác), bổ sung cho chức năng tương tác trong Interchange bằng các yếu tố
của một trang 3D.

-

Cấu hình thứ ba, Extensibility (khả năng mở rộng), cho phép các tác giả 3D sáng
tạo ra hợp phần X3D và nối ứng dụng của họ với cơ sở dữ liệu cùng các nguồn
thông tin bên ngoài khác.

-

Như vậy, về mặt lý thuyết thì X3D cung cấp một cơ sở hoàn thiện hơn VRML,
cho phép các nhà phát triển có thể mở rộng mà không làm vụn cấu trúc hạt nhân
của bản vẽ kỹ thuật - một lỗi mà VRML đã từng mắc phải.

-

Một yếu tố khác cũng góp phần không nhỏ vào uy tín của X3D là sự ủng hộ của
các nhóm chuẩn khác. Nhóm chuyên gia hình ảnh động (MPEG) đã đồng ý nạp
X3D vào MPEG 4, một chuẩn tiêu biểu cho video và audio kỹ thuật số.

-

Yếu tố thứ ba, theo các tác giả, có thể kích thích thị trường 3D chính là việc sử
dụng đồ hoạ cao cấp trong các hệ điều hành.

-

Hội đồng tiêu chuẩn mạng World Wide Web Consortium (W3C), và đang có ý
định tích hợp chặt chẽ X3D với các công nghệ W3C.

-

W3D thậm chí còn lên kế hoạch thuê SMIL (Ngôn ngữ tích hợp multimedia đồng
bộ) để đồng bộ hoá các yếu tố 3D với các hình thức truyền thông khác.

VIII. Phần mềm AUTOCARD
1. Lược sử

Công nghệ 3D

17

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa
-

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

AutoCAD là phần mềm ứng dụng CAD để làm bản vẽ kỹ thuật bằng vectơ 2D
hay bề mặt 3D, được phát triển bởi Autodesk, Inc. Vì phiên bản đầu tiên được
phát hành vào cuối năm 1982, AutoCAD là một trong những chương trình CAD
đầu tiên chạy được trên máy tính cá nhân, nhất là IBM PC. Ngược lại, phần nhiều
phần mềm CAD thời này được sử dụng trên thiết bị đầu cuối đồ họa (graphics
terminal) nối với máy tính lớn hay workstation.

-

Những phiên bản trước của AutoCAD sử dụng các thực thể nguyên thủy
(primitive entity) – như là đường thẳng, đường polyline, đường tròn, đường
cong, và văn bản – là nền cho những vật thể phức tạp hơn. Tuy nhiên, từ giữa
thập niên 1990, AutoCAD đã hỗ trợ các vật thể đặc chế dùng giao diện lập trình
ứng dụng C++.

-

Những phiên bản AutoCAD gần đây bao gồm những công cụ cơ bản về hình khối
3D, nhưng nó thiếu một số tính năng cao cấp thường có trong những chương trình
chuyên về lập mô hình khối.

-

AutoCAD hỗ trợ nhiều giao diện lập trình ứng dụng (API) để đặc chế và tự động
hóa, bao gồm AutoLISP, Visual LISP, VBA, .NET, và ObjectARX. ObjectARX là
một thư viện lớp C++; nó được sử dụng để phát triển phần mềm dựa trên
AutoCAD cho những ngành riêng, như là AutoCAD Architecture (kiến trúc),
AutoCAD Electrical (điện tử), AutoCAD Civil 3D (kỹ thuật xây dựng), hay các
chương trình bên thứ ba.

-

Các định dạng tập tin chính của AutoCAD là DWG và định dạng trao đổi DXF;
hai định dạng này được trở thành tiêu chuẩn de facto về dữ liệu CAD. Gần đây,
AutoCAD cũng hỗ trợ DWF, một định dạng được Autodesk phát triển và quảng
cáo có mục đích xuất bản dữ liệu CAD.

-

AutoCAD hiện chỉ chạy trên Microsoft Windows. Cho đến phiên bản R13 vào
năm 1994, nó cũng chạy trên MS-DOS. Các phiên bản chạy trên Unix và

Công nghệ 3D

18

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

Macintosh được phát hành vào những năm 1980 và những năm 1990, nhưng
Autodesk bác bỏ các hệ điều hành này.
-

Dù sao, AutoCAD vẫn chạy được trên chương trình mô phỏng (emulator) hay lớp
tương thích (compatibility layer) như là Microsoft Virtual PC hay Wine, mặc dù
hiệu suất bị giảm khi mở lên vật thể 3D hay bản vẽ lớn trong những chương trình
này.
2.

Lĩnh vực ứng dụng

- Thiết kế công trình, thiết kế sản phẩm
- Sản xuất máy móc
-

Phương tiện vận chuyển
 Không gia
 Tiêu thụ hàng hóa
 Máy móc
 Đóng tàu

Công nghệ 3D

19

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

- Dự án quá trình sản xuất

3. Công nghệ về phần mềm
Các sản phầm đầu tiên cho hệ thống CAD được phát triển với ngôn ngữ lập trình
Fortran, nhưng với sự cao cấp của phương thức lập trình hướng đối tượng vào thập kỉ
1990 đã tạo nên sự thay đổi nhanh chóng. Sự phát triển của các chương trình tạo mô
hình và hệ thống bề mặt được xây dựng dựa trên C, với các module APIs. Một hệ
thống CAD có thể thấy như xậy dựng nên từ tương tác GUI với một máy liên kết và

máy cân bằng hình học điều khiển BREP, CSG và NURBS qua các bộ phận tạo hình
cho CAD.

IX. Hình 3D và các kiểu định dạng
-

Tập tin hình ảnh 3D bao gồm các mô hình ba chiều, hoạt họa 3D, và 3D các tập
tin dự án. 3D models are typically comprised of polygons and verticies and that
create the model's shape. mô hình 3D thông thường bao gồm các đa giác và
verticies và tạo ra hình dạng của mô hình. They may also include textures as well
as lighting and shading information. Họ cũng có thể bao gồm kết cấu cũng như
ánh sáng và bóng thông tin.

Công nghệ 3D

20

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

Phổ biến hình ảnh 3D mở rộng tập tin bao gồm OBJ. , . IGS , và . MA tập tin.
Các loại tập tin hình ảnh bao gồm đồ họa Raster và Vector Graphic tập tin.

Công nghệ 3D

21

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

Công nghệ 3D

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

22

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

Công nghệ 3D

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

23

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

Công nghệ 3D

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

24

Tin 4C - BT


Lập trình đồ họa

Công nghệ 3D

ĐH Sư Phạm TP.HCM
Khoa CNTT

25

Tin 4C - BT