Nghiên cứu một số kỹ thuật hiện thị mô hình 3d và ứng dụng hiện thị mô hình 3d di tích PATUXAY

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∞∞�∞∞∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙

KAMOUBONH VONGPHACHANH

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KỸ THUẬT HIỆN THỊ MÔ HÌNH 3D
VÀ ỨNG DỤNG HIỆN THỊ MÔ HÌNH 3D DI TÍCH PATUXAY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên, năm 2018


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∞∞�∞∞∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙

KAMOUBONH VONGPHACHANH

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KỸ THUẬT HIỆN THỊ MÔ HÌNH 3D
VÀ ỨNG DỤNG HIỆN THỊ MÔ HÌNH 3D DI TÍCH PATUXAY
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 84 80 01 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Hướng dẫn khoa học: TS. VŨ ĐỨC THÁI

Thái Nguyên, năm 2018

i
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan luận văn tốt nghiệp với tên đề tài “Một số KỸ thuật
hiện thị mô hình 3D và ứng dụng hiện thị mô hình 3D di tích PATUXAY” là
do em triển khai thực hiện dưới sự hướng dẫn của cán bộ hướng dẫn khoa học.
Các nội dung tham khảo có trích dẫn đầy đủ, các sản phẩm phần mềm do em tự
thiết kế cài đặt .
Nếu có gì sai em xin chịu mọi hình thức kỉ luật theo quy chế đào tạo.
Thái Nguyên, ngày 06 tháng 08 năm 2017
HỌC VIÊN THỰC HIỆN

KAMOUBONH VONGPHACHANH


ii
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và rèn luyện tại khoa Công nghệ thông tin - Đại
học Thái Nguyên, đến nay em đã kết thúc khóa học 2 năm và hoàn thành luân
văn tốt nghiệp.
Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn, em đã nhận được sự
hướng dẫn, giúp đỡ góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường Đại học Công nghệ
Thông tin và Truyền thông – Đại học Thái Nguyên. Để có được kết quả này em xin
chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ thông tin cùng các thầy, cô giáo
trong khoa đã giảng dạy, quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi để chúng em học tập
và rèn luyện trong suốt thời gian theo học tại trường.
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 06 năm 2018
HỌC VIÊN THỰC HIỆN

KAMOUBONH VONGPHACHANH

3

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
MỤC LỤC................................................................................................................. iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................... v
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÔ PHỎNG VÀ BÀI TOÁN HIỂN THỊ MÔ
HÌNH 3D ..................................................................................................................... 1
1.1. Tổng quan về Thực tại ảo ................................................................................1
1.1.1. Thực tại ảo là gì ........................................................................................1
1.1.2. Lịch sử phát triển của Thực tại ảo. ...........................................................2
1.1.3. Ứng dụng của Thực tại ảo ........................................................................3
1.2. Khái quát về mô hình 3D .................................................................................3
1.3. Số hóa hiển thị mô hình 3D .............................................................................4
1.3.1. Hệ trục tọa độ động ..................................................................................6
1.3.2. Hệ trục tạo độ tĩinh ...................................................................................8
1.3.3. Đóng gói trạng thái ...................................................................................9
1.3.4. Các phép biển đổi đồ thị .........................................................................13
1.4. Di tích PATUXAY ........................................................................................15
CHƯƠNG 2 MỘT SỐ KỸ THUẬT HIỂN THỊ MÔ HÌNH 3D...............................
18
2.1. Kỹ thuật hiển thị mô hình Impostor...............................................................18
2.1.1. Tạo một Impostor ...................................................................................20
2.1.2. Dựng Impostor ........................................................................................21
2.2. Kỹ thuật hiển thị mô hình Occlusion – Culling. ............................................22
2.3. Kỹ thuật hiển thị mô hình Bump Mapping. ...................................................27
2.3.1. Bump mapping .......................................................................................27

2.3.2. Kỹ thuật sử dụng môi trường ánh xạ bump mapping.............................35


4

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG HIỆN THỊ MÔ HÌNH CHO PATUXAY ...................... 37
3.1. Tổng quan về di tích PATUXAY ..................................................................37
3.2. Phát triển ứng dụng mô phỏng công trình PATUXAY bằng công nghệ thực
tại ảo……………………………………………………………………………..39
3.3. Cài đặt mô phỏng ..........................................................................................46
3.3.1. Dựng hình 3D (Modelling 3D)...............................................................47
3.3.2. Thiết kế môi trường. ...............................................................................49
3.4. Một số giao diện chương trình. ......................................................................50
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 55


5

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Một hệ thống VR tại Viện Fraunhofer (CHLB Đức).................................. 2
Hình 1.2: Giao diện phần mềm 3DS max ................................................................... 5
Hình 1.3: Hệ trục tọa độ Trục _Axis........................................................................... 6
Hình 1.4: Hệ tọa độ World .......................................................................................... 8
Hình 1.5: Hệ tọa độ Screen ......................................................................................... 8
Hình 1.6: Hệ tọa độ World .......................................................................................... 9
Hình 1.7: Đóng gói trạng thái ................................................................................... 10
Hình 1.8: MAX cung cấp ba loại điều chỉnh điểm chốt ........................................... 13
Hình 1.9: Use Selection Center( tâm của tập chọn) .................................................. 14
Hình 1.10: Use Transform Coordinate Center (tâm của hệ tọa độ phép biến đổi) ... 14

Hình 1.11: PATUXAY.............................................................................................. 16
Hình 1.12: Kiến trúc của PATUXAY ....................................................................... 17
Hình 2.1: Rendering the imposter ............................................................................. 18
Hình 2.2: Từ đối tượng 3D đến kỹ thuật ảnh giả mạo .............................................. 19
Hình 2.3: Hai hộp giới hạn Impostor ........................................................................ 20
Hình 2.4: khung giới hạn cho Texture ...................................................................... 21
Hình 2.5: Dựng hình đặc, khung dây, và sự phức tạp độ sâu ................................... 22
Hình 2.6: Trước khi Occlusion Culling. ................................................................... 23
Hình 2.7: Shadow volumes ....................................................................................... 23
Hình 2.8: Một ảnh hoa văn phức tạp ......................................................................... 26
Hình 2.9: Bề mặt các viên gạch trong văn miếu ...................................................... 28
Hình 2.10: Cây đổ bóng ............................................................................................ 29
Hình 2.11: Không gian tiếp tuyến ............................................................................. 31
Hình 2.12: Sự phản xạ của tia sáng trên bề mặt........................................................ 32
Hình 2.13: Ảnh hoa văn ............................................................................................ 34
Hình 3.1: Khải hoàn môn Patuxay dấu tích một thời kì lịch sử ................................ 37
Hình 3.2: Patuxay dấu tích một thời kì lịch sử ......................................................... 38
Hình 3.3: Ảnh khu sơn Patuxay ................................................................................ 39


6

Hình 3.4: Mô hình quản lý dữ liệu của hệ thống ...... Error! Bookmark not defined.

Hình 3.5: Flow diagram Quá trình số hóa vào tái tạo cảnh 3D trong mô phỏngError! Bookmar

Hình 3.6: Flow diagram xây dựng mô hình và xác định vị trí kiến trúcError! Bookmark not d
Hình 3.7: Flow diagram định vị vị trí kiến trúc trên di tíchError! Bookmark not defined.

Hình 3.8: Flow diagram tạo vật liệu và ảnh phủ cho mọi mức chi tiết cảnh 3DError! Bookmar

Hình 3.9: Workflow xây dựng dữ liệu mô phỏng mức thấpError! Bookmark not defined.

Hình 3.10: Workflow quá trình sinh ảnh của cảnh mô phỏng tác động vào ngườiError! Bookm
Hình 3.11: Sơ đồ mô tả quan hệ giữa các hệ thống của sản phẩm thực tại ảoError! Bookmark
Hình 3.12: Mô tả phân cấp Tháp Luang ............................................................... .... 47
Hình 3.13: Modelling tạo ra mô hình 3D mô phỏng một trụ hình tháp nhỏ trên tầng cao.. 48
Hình 3.14: Mô hình 3D sau khi áp vật liệu ............................................................... 49
Hình 3.15: Dựng hình 3D vào Unity......................................................................... 50
Hình 3.16: Trên tầng cao của PATUXAY ................................................................ 51
Hình 3.17: Các cột và xung quanh ........................................................................... 52
Hình 3.18: Mô hình 3D PATUXAY nhìn từ trên xuống ......................................... 53


1

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÔ PHỎNG VÀ BÀI TOÁN HIỂN THỊ MÔ HÌNH 3D
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 để nhận thông tin đầu ra từ
hệ thống. Với sự ra đời của các hệ thống thực tại ảo, các phương thức giao tiếp mới
được phát triển cho phép người sử dụng tương tác một cách tích cực với máy tính.
Công nghệ VR hiện đang rất phát triển trên thế giới. Hiện nay, ở nước Công hòa
Dân chủ Nhân dân Lào, công nghệ VR đang dần được chú ý bởi những thế mạnh
của nó chẳng hạn như cho phép tạo và hiển thị được dữ liệu lớn. Điều này rất quan
trọng cho những ứng dụng như là tạo thiết kế đô thị, ứng phó với các tình huống
khẩn cấp, du lịch, giải trí, quản lý giao thông, xây dựng những dự án quy mô lớn, và
giáo dục. Trong những lĩnh vực này, thì việc trực quan hóa tương tác của mô hình là
sự tối quan trọng cho sự phân tích chiều sâu của tập hợp dữ liệu. Mục đích của hệ
thống là mô phỏng các hiệu ứng quan sát và cảm nhận khi thị sát trên một khu vực

nhất định. Hệ thống này là sự kết hợp các kỹ thuật mô phỏng sử dụng đồ hoạ 3D
với các thiết bị phần cứng.
1.1. Tổng quan về Thực tại ảo
1.1.1. Thực tại ảo la gi
Thực tại ảo (Virtual reality_VR) 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 tại, 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
VR, đó là tương tác thời gian thực. 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 và bị thu hút bởi sự mô phỏng này. 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


2

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. Ngoài khả năng nhìn (thị giác), nghe (thính giác), sờ
(xúc giác), các nhà nghiên cứu cũng đã nghiên cứu để tạo các cảm giác khác như
ngửi (khứu giác), nếm (vị giác). Tuy nhiên hiện nay trong VR các cảm giác này
cũng ít được sử dụng đến. Như vậy: “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”

Hình 1.1: Một hệ thống VR tại Viện Fraunhofer (CHLB Đức)
1.1.2. Lịch sử phát triển của Thực tại ảo.

Thực tại ảo là một thuật ngữ mới xuất hiện khoảng đầu thập kỷ 90, nhưng ở Mỹ
và châu Âu VR đã và đang trở thành một công nghệ mũi nhọn nhờ khả năng ứng
dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực (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, quân sự) của nó. VR không phải là một phát minh mới, mà ngay từ
năm 1962 Morton Heilig (Mỹ) đã phát minh ra thiết bị mô phỏng SENSORAMA.
Tuy nhiên cũng như nhiều ngành công nghệ khác, VR chỉ thực sự được phát triển


3

ứng dụng rộng rãi trong những năm gần đây nhờ vào sự phát triển của tin học (phần
mềm) và máy tính (phần cứng). Thuật ngữ “virtual reality – thực tại ảo được đưa ra
bởi Jaron Lanier (người sáng lập công ty VPL Research, tại Redwood – California,
một trong những công ty đầu tiên cung cấp các sản phẩm cho môi trường ảo).
Sự hình dung liên quan đến các tác động đầu ra mà máy tính tạo ra về thị giác,
thính giác hay các giác quan khác khi người sử dụng tương tác với thế giới bên
trong máy tính. Thế giới này có thể là các mô hình được thiết kế với sự trợ giúp của
máy tính, là sự mô phỏng hay là cách nhìn nhận một cơ sở dữ liệu. Hệ thống có thể
có tính động, các mô phỏng vật lý hay các hoạt cảnh.
1.1.3. Ứng dụng của Thực tại ảo
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, du lịch,... và đáp ứng mọi
nhu cầu: Nghiên cứu- Giáo dục- Thương mại-dịch vụ.
Y học, du lịch là lĩnh vực ứng dụng truyền thống của VR. Bên cạnh đó VR cũng
được ứng dụng trong giáo dục, nghệ thuật, giải trí, du lịch ảo (Virtual Tour), bất
động sản... Trong lĩnh vực quân sự, VR cũng được ứng dụng rất nhiều ở các nước
phát triển. Bên cạnh các ứng dụng truyền thống ở trên, cũng có một số ứng dụng
mới nổi lên trong thời gian gần đây của VR như: VR ứng dụng trong sản xuất, VR
ứng dụng trong ngành rôbốt, VR ứng dụng trong hiển thị thông tin (thăm dò dầu

mỏ, hiển thị thông tin khối, ứng dụng cho ngành du lịch, ứng dụng cho thị trường
bất động sản....) VR có tiềm năng ứng dụng vô cùng lớn. Có thể nói tóm lại một
điều: Mọi lĩnh vực "có thật " trong cuộc sống đều có thể ứng dụng "thực tế ảo" để
nghiên cứu và phát triển hoàn thiện hơn.
1.2. Khái quát về mô hình 3D
Bai toán mô phỏng:
Có hai dạng bài toán tối ưu mô hình 3D thường được nhắc đến trong lĩnh vực
mô phỏng 3D với đầu vào và đầu ra cùng là mô hình 3D nhưng mang những đặc
điểm khác nhau giữa mô hình trước tối ưu và sau tối ưu. Thứ nhất, là tối ưu về mặt
hình ảnh. Ở đó, với đầu vào là một mô hình 3D đã được thiết kế hoặc thu từ máy


4

quét người xử lý cần nâng cao chất lượng hình ảnh của mô hình. Khi đó chúng ta
cần chú ý tới việc tối ưu chất lượng hình ảnh hoặc lưới của mô hình, điều này dẫn
tới các bài toán xử lý về ánh sáng, góc cạnh để khi render thu được hình ảnh chân
thực nhất có thể. Trên thực tế quá trình tối ưu này dẫn tới một trường phái thiết kế
siêu thực. Ở đó những nhà thiết kế có thể thay thế nhân vật thực bằng nhân vật thiết
kế ảo. Thứ hai, là tối số lượng lưới (mặt và đỉnh trong mô hình) với bài toán này
đầu vào là một mô hình 3D (thường là mô hình thu được từ máy quét) và đầu ra là
mô hình đó với số lượng lưới giảm đi nhưng vẫn đảm bảo hình dạng và hình ảnh
của đối tượng không thay đổi nhiều giữa trước và sau tối ưu. Trong nội dung luận
văn tập trung vào giải quyết bài toán thứ hai. Tức là nghiên cứu các kỹ thuật làm
giảm lưới mô hình 3D nhưng vẫn đảm bảo giữ được hình dạng và hình ảnh của đối
tượng sau khi render.
1.3. Số hóa hiển thị mô hình 3D
Đồ họa máy tính 3D thường được nói đến là mô hình (model) 3D. Ngoài các đồ
họa được kết xuất, model được chứa trong các tập tin dữ liệu đồ họa. Tuy nhiên, có
sự khác biệt. Model 3D là đại diện toán học của bất kỳ đối tượng ba chiều. Một mô

hình không phải là một kỹ thuật đồ họa cho đến khi nó được hiển thị. Một mô hình
có thể được hiển thị trực quan như là một hình ảnh hai chiều thông qua một quá
trình gọi là kết xuất 3D, hoặc được sử dụng trong mô phỏng máy tính phi đồ họa và
tính toán.
3DS max.

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 đoạn video nghệ thuật, phát triển game, thiết kế sản phẩm
đa phương tiện multimedia….. 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.
Khóa học hướng dẫn các bạn từ làm chủ giao diện, thao tác điều khiển sau đó
tiến tới làm việc với qui trình chuẩn của một sản phẩm 3D tĩnh là : Modelling (dựng


5

hình) – Mapping&Shading (Gán vật liệu) – Lighting (thiết lập ánh sáng) –
Rendering (kết xuất ảnh).

Hình 1.2: Giao diện phần mềm 3DS max
� Thư viện xử lý đồ họa OpenGL.

OpenGL là mộ t tiêu chuẩ n kỹ thuậ t đ ồ họ a nhằ m mụ c
đ ích tạ o ra mộ t giao diệ n lậ p trình ứ ng dụ ng đ ồ họ a
3D đ ư ợ c phát triể n
đ ầ u tiên bở i Silicon Graphic, Inc. OpenGL đ ã trở thà nh
mộ t chuẩ n
công nghiệ p và các đ ặ c tính kỹ thuậ t củ a OpenGL do Uỷ

ban kỹ thuậ t ARB. OpenGL cho phép phát triể n các ứ ng
dụ ng đ ồ họ a sử dụ ng nhiề u ngôn ngữ lậ p trình khác nhau
như C/C++, Java, Delphi, v.v…, tuy nhiên OpenGL cũ ng có
thể đ ư ợ c dùng trong ứ ng dụ ng đ ồ họ a 2D. Giao diệ n lậ p
trình nà y chứ a khoả ng 250 hà m đ ể vẽ các cả nh phứ c tạ p
từ nhữ ng hà m đ ơ n giả n và

đ ư ợ c ứ ng dụ ng rộ ng rãi

trong các trò chơ i đ iệ n tử . Ngoà i ra còn đ ư ợ c dùng trong
các ứ ng dụ ng CAD, thự c tạ i ả o, mô phỏ ng khoa họ c, mô
phỏ ng thông tin, phát triể n trò chơ i. OpenGL sử dụ ng hệ tọ
a đ ộ theo quy tắ c bà n tay phả i.


6

1.3.1. Hệ trục tọa độ động
Hệ trục tọa độ
Trong không gian 3D, phạm vi nhỏ nhất có thể (chiếm chỗ) là điểm. Mỗi điểm
được xác định bằng một bộ duy nhất gồm ba thông số, gọi là tọa độ. Ví dụ, tọa độ 0,
0, 0 xác định tâm điểm của không gian 3D, cũng còn gọi là gốc tọa độ. Mỗi điểm
trong không gian máy tính có ba giá trị tọa độ, đại diện cho vị trí tại chiều cao,
chiều rộng, chiều sâu của điểm đó. Như vậy mỗi tọa độ đại diện cho một trục riêng
trong không gian máy tính.
Trục _Axis
Trục là một đường thẳng tưởng tượng trong không gian máy tính nhằm xác
định một hướng. Ba trục chuẩn trong MAX gọi là trục X, Y, và Z (xem hình).
Trong MAX bạn có thể xem như trục X là chiều rộng, trục Y là chiều dài, và trục Z
là chiều cao. Giao điểm của ba trục này trong MAX là gốc tọa độ (0, 0, 0). Nếu bạn

vẽ một điểm cách xa môt đơn vị dọc theo phía bên phải của trục X, điểm đó sẽ là 1,
0,0 (một đơn vị có thể là đơn vị bất kỳ nào bạn muốn – như là một foot, một inch,
một milimet, hoặc một centimet). Nếu bạn dịch chuyển điểm đó thêm một đơn vị
nữa về cùng một hướng, tọa độ của nó sẽ là 2, 0, 0 và v. v… Nếu bạn đi về phía trái
của gốc tọa độ, điểm đầu tiên sẽ là –1, 0, 0, điểm tiếp theo sẽ là (–2, 0, 0) v. v…
Tương tự như vậy cho các trục khác, khi bạn di chuyển lên phía trên của trục Y, toạ
độ mang giá trị dương, ngược lại là giá trị âm…

Hình 1.3: Hệ trục tọa độ Trục _Axis
Trục là một đường thẳng tưởng tượng trong không gian 3D nhằm xác định một
hướng. Ba trục chuẩn dùng trong MAX được gọi là X, Y, và Z. .


7

Khi bạn xoay một đối tượng, ba yếu tố ảnh hưởng đến kết quả là:
- Hệ tọa độ hiện hành (World, View, Local hay Screen...)
- Vị trí của điểm làm tâm xoay (còn gọi là điểm chốt_Pivot Point)
- Trục nào được chọn để xoay đối tượng quanh nó.
Điều này cũng đúng khi sử dụng các lệnh thu phóng không đồng nhất, và lệnh
nén…
Các phép biến đổi (Tranform) dựa vào các trục (Axis) và vùng nhìn (Viewport)
Đây là một vấn đề cơ bản rất quan trọng trong MAX, hầu hết các phép biến đổi
như di chuyển (move), xoay (rotate), và thu phóng (scale) đều sử dụng hệ tọa độ
vùng nhìn (View Coordinate) như hệ tọa độ mặc định của chúng. Với hệ tọa độ
view này các trục được thể hiện tại các vùng nhìn phẳng (Top, Front, Left…) theo
cách như sau: trục X_ngang, trục Y_dọc, và trục Z thì vuông góc với hai trục XY,
đây chính là hệ trục tọa độ
Screen trong MAX.
Tại vùng nhìn phối cảnh (Perspective), hệ tọa độ lại thể hiện trục X chiều

ngang, trục Y chiều sâu (chiều dài), và trục Z là dọc (chiều cao, đây là hệ toạ độ thế
giới World trong MAX.
Tại các vùng nhìn phẳng bạn có thể di chuyển đối tượng theo hai trục X, hoặc
Y, nhưng trục Z thì không (điều này hay gây bối rối cho các bạn mới làm quen với
MAX, vì không hiểu sao với công cụ di chuyển, mà lại không xê dịch được đối
tượng! một giải thích đơn giản ở đây, là với hệ tọa độ view thì đối tượng tại các
vùng nhìn phẳng không thể di chuyển theo trục Z được, bởi vì bạn không thể lôi đối
tượng ra khỏi màn hình vi tính! Trục Z vuông góc với hai trục X, Y và hướng ra
trước mặt bạn!… trong khi tại vùng phối cảnh perfective thì không gặp trở ngại gì
với cả ba trục…)
Hệ tọa độ World: sử dụng trục
đứng trong các vùng luôn là trục Z,
ngang là X, và chiều sâu là trục Y.


8

Hình

1.4: Hệ

tọa độ

World

Hệ tọa độ Screen: sử dụng trục
đứng trong các vùng luôn là trục Y,
ngang là X, và hiều sâu là trục Z

Hình 1.5: Hệ tọa độ Screen

Hệ tọa độ View: là sự kết hợp giữa hệ tọa độ World và Screen Tại các vùng
nhìn trực giao (top, bottom, front, back, left, right) các trục được sử dụng như tại
hệ tọa độ Screen. Tại các vùng nhìn phối cảnh 3D (Perfective, User, Camera) thì
các trục lại được sử dụng như tại hệ tọa độ World
Hệ tọa độ Local (cục bộ): hệ tọa độ này sử dụng các tọa độ cục bộ của đối
tượng được chọn, thực sự hữu dụng khi phương hướng của một đối tượng không
còn giống với hệ tọa độ World nữa.
Hệ tọa đô Pick: là hệ tọa độ linh hoạt nhất trong 3dsMax, nó cho phép sử dụng
hệ tọa độ của bất cứ đối tượng nào bạn chọn trong khung cảnh.
Hệ tọa đô Parent: làm việc y như hệ tọa độ Pick, nhưng các đối tượng trong
cảnh phải được liên kết với nhau. Các đối tượng con sẽ sử dụng hệ trục tọa độ
của đối tượng cha. Nếu một đối tượng không có cha, các toạ độ thế giới World,
sẽ được sử dụng, bởi theo mặc định, một đối tượng không được kết nối sẽ là con
của thế giới.
1.3.2. Hệ trục tạo độ tĩinh
Trong 3d Max và VIZ có nhiều các hệ trục tọa độ.Hệ trục tọa độ rất quan trong
quá trình thiết kế và di chuyển đối tượng.Mỗi hệ trục có một chức năng khách nhau
trong các lệnh di chuyển,xoay và thu phóng đối tượng.


9

Các mặt phẳng làm việc là các mặt phẳngXY,XZ,YZ của các hệ trục tọa độ
đó.Mặt phẳng này chưa điểm gốc của đối tượng và hình phác tạo nên đối tượng đó.
CÁC HỆ TRỤC TỌA ĐỘ các hệ trục tọa độ trong 3dsMax và VIZ
gồm:Viêw,Screen,World,Local,Gimbal,Working,và Pick.
Hệ tọa đô World: hệ tọa độ chung cho tất cả các đối tượng trong khung cảnh.
Hệ trục này không đổi, luôn có trục đứng là trục Z, ngang là X,và chiều sau là
trục Y trong tất cả vùng nhình.

Hình 1.6: Hệ tọa độ World
1.3.3. Đóng gói trạng thái
Nếu là người mới làm quen với Max thì có lẽ bạn sẽ cảm thấy rối mắt vì kiểu bố
trí của Max khác hẳn với các chương trình khác mà bạn đã từng gặp. Nếu trước khi
đến với Max mà bạn đã biết qua về Photoshop và quen với các công cụ của nó thì
bạn sẽ thất vọng vì kiểu trình bày các công cụ của Max, nó "quá phức tạp" đơn giản
là vì 3D>2D mà. Nhưng bạn yên tâm khi đã quen rồi thì bạn sẽ thấy nó rất tiện lợi.
Bạn có nhớ khi lần đầu tiên làm quen với Photoshop bạn đã dùng công cụ gì
không? Và đã tạo ra được cái gì trong lần đầu tiên ấy? Còn mình thì lần đầu tiên
mình đã "mò ra" công cụ cái chổi lông để vẽ ra được những đường cong ngoằn


ngèo, còn lần đầu với Max thì không tạo ra được thứ gì cả trong lần đầu gặp mặt cả,
chính vì vậy mà mình quyết tâm học Max cho bằng được!

Hình 1.7: Đóng gói trạng thái
Sau đây là phần giao diện chỉnh của 3d Studio Max version 7.0-8.0
1. Menu bar (menu hệ thống)
2. Window/Crossing selection toggle
3. Snap tools (các công cụ bắt dính)
4. Command panels (bảng lệnh)
5. Object categories
6. Rollout (bảng cuộn)
7. Active viewport (khung nhìn hiện hành)
8. Viewport navigation controls (các điều khiển đối với khung nhìn)
9. Animation playback controls
10. Animation keying controls
11. Absolute/Relative coordinate toggle and coordinate display
12. Prompt line and status bar
13. MAXScript mini-listener

14. Track bar


15. Time slider (thanh trượt thời gian)
16. Main toolbar (thanh công cụ chính)
- Menubar
Chứa các menu: File, Edit, Tools, Group , Views, Create, Modifiers, Character,
Reactor, Amination, GraphEdittors, Rendering, Customize, MAXScript, Help.
Một số lệnh thông dụng như File, Edit, Views, Tools thì chúng ta quá quen thuộc
rồi. Còn những menu khác thì có lẽ hơi lạ đối với các bạn lần đầu làm quen với
MAX
Mình sẽ giới thiệu sơ qua về chức năng của một số menu:
+ Group: đây là menu bao gồm các lệnh để nhóm đối tượng.
+ Create: bao gồm các lệnh để tạo ra các hình 2D, 3D và một số dạng hình học
khác.
+ Modifiers: chứa các lệnh hiệu chỉnh.
+ Reactor: chứa các lệnh để tạo ra hay áp dụng tính chất của vật như: mềm,
cứng, thể rắn, lỏng, khí....
+ Character: chứa các lệnh để tạo ra sự chuyển động của hệ thống: vd: các cử
động của tay, chân, bước đi...
+ Animation: chứa các lệnh liên quan đến trạng thái động.
+ Rendering: chứa các lệnh liên quan đến hậu cảnh, ảnh nền, các hiệu ứng
(sương mù, khói...).
+ Customize: các tùy chọn thiết lập cho Max.
+ MaxScript: hoạt động theo kiểu tệp tin batch của HĐH MS-DOS.
- Tab panel
Bảng tập hợp các thanh công cụ khác nhau:
a) Main toolbar: Thanh công cụ chính của Max, chứa một số lệnh thông dụng
qua các icon.
b) Command panel

* Geometry:
Chứa các lệnh tạo các đối tượng 3D: khối hộp (Box), khối cầu (Shepre), khối
chóp (Cone)...


- Khi bạn chọn nút Geometry sẽ có một danh sách xổ xuống bên dưới nút đó,
liệt kê nhiều loại khối hình học khác mà bạn có thể tạo ra như: khối hộp, khối cầu,
khối chóp, khối ống, khối trụ, ấm trà...
Khi click lệnh bất kỳ thì sẽ xuất hiện thanh cuộn ở dưới hộp Parameters cho
phép bạn nhập các giá trị như chiều cao (Height), chiều rộng (Width), chiều dài
(Length) và nhiều thông số khác nữa.
Vì các thông số cho một đối tượng đôi khi cần nhiều thanh cuộn, các thanh
cuộn trong một vài trường hợp có thể trở nên dài hơn sức chứa của màn hình, do
vậy bạn có thể dùng mouse để cuốn thanh cuộn lên hoặc xuống bằng cách click và
drag theo chiều đứng vào bất kỳ chỗ nào trống của bảng cuộn.
* Shape: chứa các lệnh để tạo các đối tượng 2D: đường thẳng (Line), hình tròn
(Circle), hình chữ nhật (Rectangle)
* Light & Cameras: chứa các lệnh tạo ánh sáng và camera.
* Helpers: chứa các lệnh về các đối tượng trợ giúp, như tạo lưới riêng, tạo các
Gizmo để diễn tả lửa cháy...
* Space Warp: chứa các lệnh dùng để tạo một số hiệu ứng đặc biệt như: bom
nổ, gió, sóng...
* System: chứa các lệnh liên quan đến chuyển động, ví dụ sự chuyển động của
của cánh tay, bước chân...
� Thiết lập khung nhìn
Khi khởi động Max bạn sẽ thấy có 4 khung nhìn mặc định là Top, Front, Left và
Perspective (khung nhìn phối cảnh).
Để định kiểu hiển thị đối tượng cho 1 khung nhìn thì ta Click chuột phải vào
tên của 1 khung nhìn bất kỳ trong các khung nhìn. Sau đó chọn các thiết lập hiển thị
sau:

+ Smooth Highlight: tô đối tượng theo dạng mịn và bóng.
+ WireFrame: hiển thị đối tượng dưới dạng khung nhìn đơn.
+ Smooth: hiển thị đối tượng dưới dạng mịn.
+ Facets Highlight: hiển thị đối tượng dưới dạng phẳng và bóng.
+ Edged Faces: hiển thị đối tượng dưới dạng khung nhìn Edge.


+ Bounding Box: hiển thị đối tượng dưới dạng khung nhìn hộp.

1.3.4. Các phép biển đổi đồ thị
Biểu tượng Gizmo biến đổi luôn nằm tại tâm biến đổi của đối tượng. Tâm biến
đổi này được gọi là điểm chốt (Pivot Point). Tất cả các đối tượng đều được làm biến
đổi trong mối tương quan với điểm chốt này. Điểm chốt đặc biệt quan trọng khi bạn
thực hiện lệnh xoay. Các điều chỉnh cho điểm chốt nằm tại Main Toolbar, bên cạnh
hộp danh sách thả xuống của các hệ trục tọa độ tham

chiếu. Các nút lệnh

cho phép bạn xác lập vị trí điểm chốt của hệ tọa độ

tham chiếu.

a). Công cụ MAX cung cấp ba loại điều chỉnh điểm chốt:
- Use Pivot Point Center (tâm của điểm chốt)
Mỗi đối tượng trong Max có một hệ tọa độ cục bộ của riêng nó. Gốc của hệ tọa
độ cục bộ này, được gọi là điểm chốt, tùy theo đối tượng có tâm ở giữa hoặc tâm ở
đáy. Đây là vị trí mặc định. Khi bạn chọn một hệ tọa độ khác, chúng luôn có gốc tọa
độ tại điểm chốt, nhưng phương hướng thì khác nhau.
Ví dụ: Chọn cùng lúc hai đối tượng, mỗi đối tượng có một tâm riêng, khi xoay,
chúng sẽ xoay theo tâm xoay của riêng mình.

Hình 1.8: MAX cung cấp ba loại điều chỉnh điểm chốt

- Use Selection Center (tâm của tập chọn)

:

Khi bạn chọn nhiều đối tượng, loại tùy chọn của tâm điểm chốt sẽ không còn dễ


sử dụng nữa. Tùy chọn này xác định điểm chốt nằm ngay tại tâm hình học của các
đối tượng đang được chọn, và khi xoay, tất cả các đối tượng sẽ sử dụng tâm chung
giữa các đối tượng.

Hình 1.9: Use Selection Center( tâm của tập chọn)

- Use Transform Coordinate Center (tâm của hệ tọa độ phép biến đổi)
Khi bạn chọn một hệ tọa độ tham chiếu, nó có thể có một tâm điểm riêng. Ví
dụ, tùy chọn hệ tọa độ World có tâm điểm tại 0, 0, 0.

Hình 1.10: Use Transform Coordinate Center (tâm của hệ tọa độ phép biến đổi)
b). Thay đổi vị trí điểm chốt (tâm xoay)
Để thay đổi hẳn vị trí điểm chốt của một đối tượng, chọn đối tượng đó, rồi
click bảng lệnh Hiarechy (phả hệ), nơi bạn có thể tìm thấy các điều chỉnh cho


điểm chốt.
- Affect Pivot Only
Chỉ làm biến đổi điểm chốt của đối tượng mà thôi, bạn không thể di chuyển,
xoay, scale khối hình học khi nút lệnh này được bật.

Một biểu tượng đặc biệt

xuất hiện để bạn thực hiện các phép biến đổi

(di chuyển, xoay, scale) cho điểm chốt.
- Affect Object Only
Ngược lại với lệnh Affect Pivot Only. Ở đây điểm chốt vẫn giữ nguyên vị trí,
bạn làm biến đổi trên đối tượng tùy ý.
- Center to Object
Gióng cho điểm chốt trở về giữa tâm của đối tượng hiện hành
- Align to Object
Gióng cho các trục X, Y, Z của điểm chốt trùng khớp với các trục X, Y, Z của
hệ toạ độ cục bộ được chọn.
- Align to World
Gióng các trục X, Y, Z của điểm chốt trùng khớp với hệ tọa độ thế giới
- Reset Pivot
Định trở lại điểm chốt về vị trí mặc định
Có rất nhiều trường hợp bạn cần phải thay đổi vị trí điểm chốt cho một đối
tượng. Khi bạn nhập một đối tượng từ một chương trình khác, bạn thường phải
dùng đến bảng lệnh này, vì thường thì điểm chốt của đối tượng được nhập vào chưa
sẵn sàng nằm ngay tại tâm của nó đâu.
1.4. Di tích PATUXAY
Khải hoàn môn được xây dựng vào năm 1957 và hoàn thành vào năm 1968 để
tưởng nhớ các anh hùng liệt sĩ đã hy sinh trong cuộc kháng chiến chống quân xâm
lược Pháp tại Lào. Vì vậy, nó còn có tên là Đài Chiến sĩ vô danh (Anou Savary).
Khải hoàn môn Patuxai cao 55m, có 4 mặt, mỗi mặt có bề ngang 24m, gồm bảy
tầng tháp và hai tầng phụ. Kiến trúc của Patuxai được xây dựng mô phỏng theo kiến

trúc của Khải hoàn môn Paris. Tuy nhiên, khi nhìn tổng thể Khải hoàn môn Patuxai,
nó vẫn mang một nét kiến trúc đặc trưng của văn hóa Lào với những phù điêu, họa
tiết trang trí và điêu khắc như hình tượng trang trí Kinari - nửa người phụ nữ và nửa
chim, các phù điêu miêu tả trường ca Rama và các tòa tháp đặc trưng kiến trúc Lào.
Ngoài ra, các cửa sổ bên cầu thang của tòa tháp được thiết kế khéo léo dưới dạng
những bức tượng Phật.
Cấu trúc mô hình PATUXAY gồm:
- Sân tường bằng cây hoa
- Diện tình: cao 55m, có 4 mặt, mỗi mặt có bề ngang 24m, gồm bảy tầng tháp
và hai tầng phụ
- 32 cột
- Đường đi vào rộng: 2m, có 1 đường đi vào

Hình 1.11: PATUXAY


Hình 1.12: Kiến trúc của PATUXAY