Mô phỏng nước trong công nghệ thực tại ảo

Đỗ Thị Thanh Toàn

Trường Đại học Công nghệ
Luận văn ThS chuyên ngành: Công nghệ phần mềm; Mã số: 60 48 10
Người hướng dẫn: PGS.TS. Đỗ Năng Toàn
Năm bảo vệ: 2009


Abstract: Khái quát về thực tại ảo và mô phỏng nước, trong đó trình bày sơ lược về lịch
sử quá trình phát triển và các lĩnh vực ứng dụng chính hiện nay của thực tại ảo, đồng thời
phân tích vai trò, những tính chất vật lý, các hiệu ứng cơ bản của mô phỏng nước trong
hệ thực tại ảo. Nghiên cứu một số kỹ thuật mô phỏng nước, đi sâu nghiên cứu hai kỹ
thuật chính mà thế giới đã phát triển là kỹ thuật Physically-Base và Particle-Base. Phân
tích những cách tính, ưu và nhược điểm riêng của hai kỹ thuật này để hiểu rõ về mô
phỏng nước và người ta đã dùng kỹ thuật gì để tạo ra những hiệu ứng nước khi tiếp xúc
với những bộ phần mềm công cụ hỗ trợ xây dựng mô hình 3D. Trình bày một số ứng
dụng mô phỏng nước trong thực tại ảo và chương trình thử nghiệm cho các hai kỹ thuật
mô phỏng nước chính được sử dụng trong hệ thống

Keywords: Công nghệ phần mềm; Mô phỏng nước; Thực tại ảo


Content
Trong những năm gần đây, công nghệ thông tin đã được ứng dụng mạnh mẽ trong hầu hết
tất cả các lĩnh vực. Các ứng dụng của nó vào cuộc sống ngày càng phong phú, đa dạng và thiết
thực hơn. Từ các lĩnh vực như khoa học cơ bản, đến các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật cho đến các
lĩnh vực như giải trí, du lịch; không lĩnh vực nào không có sự ứng dụng thiết thực và hiệu quả
của công nghệ thông tin. Sự phát triển không ngừng của sức mạnh máy tính đã làm cho một số
lĩnh vực khó phát triển trước kia, nay đã có khả năng phát triển và đã đạt được những thành tựu

đáng kể; như là: Các hệ chuyên gia, các hệ xử lý thời gian thực v.v và một lĩnh vực đang được
phát triển mạnh trên thế giới, đó là công nghệ mô phỏng.
Việc “tái tạo” các hiện tượng, sự vật trong thế giới thực trên máy tính có rất nhiều tác
dụng. Trong giải trí, nó sẽ giúp chúng ta xây dựng được những trò chơi sống động, gần gũi với
con người tạo ra sức lôi cuốn mạnh mẽ. Trong xây dựng, việc dựng được các mô hình hiện thực
ảo cho phép chúng ta có cái nhìn trực quan, chính xác để có thể đưa ra những quyết định, những
sáng kiến thiết kế về các công trình xây dựng đúng đắn. Trong giáo dục, những thí nghiệm,
những ví dụ được mô tả sát thực bằng máy tính giúp cho người học hứng thú hơn, kiến thức
được thể hiện rõ hơn, trực quan hơn, đầy đủ hơn.
“Thực tại ảo” là lĩnh vực nhằm mô phỏng thế giới thực của con người vào máy tính, mà
trong đó con người có thể tương tác và cảm nhận như trong thế giới thực. Để mô phỏng được thế
giới thực trong máy tính, thì nhất thiết môi trường trong thế giới thực cần được mô phỏng; trong
đó, nước là một chất liệu phổ biến và quan trọng.
Trong các ngành liên quan nhiều đến nước như: Tàu thuỷ, du lịch, giải trí, cứu hoả… Đặc
biệt đối với ngành thuỷ lợi, đê điều, việc mô phỏng nước và các hiệu ứng của nó cực kỳ có ý
nghĩa. Nó giúp mô phỏng các hiện tượng thủy lực để đưa đến cái nhìn trực quan cho người học.
Nó có thể cho thấy chính xác các trường hợp xói lở bờ khi tính được các lực tác dụng tương ứng;
các trạng thái chuyển động khác nhau của nước khi chịu tác dụng của những lực khác nhau.
Chúng ta cũng có thể dựng được những mô hình đập ảo, kênh ảo, hệ thống thủy nông từ bản thiết
kế và tính toán được chính xác các trạng thái của dòng chảy và các hiện tượng mà nó gây ra….
Để từ đó các nhà thiết kế, nhà quản lý dự án có thể đưa ra được những quyết định chính xác hơn
trong việc xây dựng các công trình thủy lợi, tránh những trường hợp đáng tiếc xảy ra.
Xuất phát từ thực tế đó, luận văn lựa chọn đề tài “Mô phỏng nước trong công nghệ thực tại
ảo”. Mục tiêu chính của luận văn là: Nghiên cứu một số kỹ thuật mô phỏng nước nhằm ứng dụng
cho việc xây dựng mô hình 3 chiều trong Thực tại ảo. Cấu trúc luận văn gồm Phần mở đầu, Phần
kết luận và 3 Chương nội dung, cụ thể như sau:
 Chương 1: Khái quát về thực tại ảo và mô phỏng nước
Trong chương này giới thiệu tổng quan về quá trình phát triển và các lĩnh vực ứng dụng
chính hiện nay của Thực tại ảo, đồng thời cung cấp một cái nhìn tổng quan về mô phỏng nước
trong hệ Thực tại ảo. Chương này cũng đi sâu phân tích những tính chất vật lý, các hiệu ứng cơ

bản của nước để làm cơ sở cho sự trình bày những phương pháp mô phỏng nước trong chương 2.
 Chương 2: Một số kỹ thuật mô phỏng nước
Chương này trình bày 2 kỹ thuật chính mà thế giới đã phát triển là kỹ thuật Physically-
based và kỹ thuật Particle-base. Mỗi kỹ thuật có những cách tính, ưu điểm và nhược điểm riêng.
Từ đó cho chúng ta sự hiểu biết về mô phỏng nước, và khi tiếp xúc với những bộ phần mềm
công cụ hỗ trợ xây dựng mô hình 3D thì ta cũng có thể dễ dàng biết được họ đã dùng kỹ thuật gì
để tạo ra những hiệu ứng nước ở trong nó.
 Chương 3: Ứng dụng của mô phỏng nước
Trình bày một số ứng dụng mô phỏng nước trong Thực tại ảo và chương trình thử nghiệm cho
các kỹ thuật mô phỏng nước được hệ thống trong chương 2.


References
[1] Phạm Văn Vĩnh (2006), Cơ học chất lỏng ứng dụng, NXB Giáo dục.
[2] Using Virtual Reality modelling to improve training techniques,

[3] Virtual and Interative Environments for Workplaces of the future

[4] The Virtual Reality Laboratory (VRL) at the University of Michigan,

[5] P.J. Costello. Health and Safety Issues associated with Virtual Reality - A Review of
Current Literature - July 23rd, 1997, Patrick Costello Advanced VR Research Centre,
Dept. of Human Sciences, Loughborough University, Loughborough, Leicestershire, LE11
1NL.
[6] R.S. Kalawsky. Exploiting Virtual Reality Techniques in Education and Training:
Technological Issues, A report prepared for AGOCG, Advanced VR Research Centre,
Loughborough University of Technology.
[7] Nikos Avradinis, Spyros Vosinakis, Themis Panayiotopoulos. Using Virtual Reality
Techniques for the Simulation of Physics Experiments, Dept. of Informatics, University of
Piraeus, Knowledge Engineering Laboratory.

[8] MEDICAL APPLICATIONS of VIRTUAL REALITY - Richard M. Satava, MD FACS
Professor of Surgery, Yale University School of Medicine and Program Manager,
Advanced Biomedical Technologies, Defense Advanced Research, Projects Agency
(DARPA); CDR Shaun B. Jones, MD, Associate Professor of Surgery, Uniformed Services
University of Health Sciences (USUHS) and Program Manager, Pathogen
Countermeasures, Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).
[9] Applications of Virtual Reality, Marc Bernatchez, July 13th, 2004, p-
gate.com/applications/applications.shtml
[10] Virtual Reality and Augmented Reality Research Areas, Center of Advanced
Media Technology (CAMTech), University of Nanyang, Singapore,

[11] Josh RobinsonMax. VS. Maya A direct comparision and analysis for Usage of Workplace,
October, 11 2004.
[12] Particle-based Viscoelastic Fluid Simulation. Simon Claves, Philippe Beaudoin, and
Pierre Poulin, LIGUM, Dept.IRO University De Montreal.
[13] Một số Website:
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-