Phần mềm hình học 3 chiều nổi (Geo3DS)

Nhóm tác giả:

Đinh Thị Thùy Trang

Hà Tiến Hiếu

Giáo Viên Hướng Dẫn:

Nguyễn Hồng Quang

Geo3DS đã được giải khuyến khích cấp bộ khu vực phía bắc năm 2013

Bản cài đặt có thể download tại đây:

http://www.mediafire.com/file/3dctglb90t8vp5b/Geo3DS.zip

Hoặc

http://www.mediafire.com/?3dctglb90t8vp5b

HTML Embed Code:

http://www.mediafire.com/?3dctglb90t8vp5b</a>

Forum Embed Code:

[URL=http://www.mediafire.com/?3dctglb90t8vp5b]http://www.mediafire.com/?3dctglb90t8vp5b[/URL]

ĐỀ TÀI SÁNG TẠO KHOA HỌC KỸ THUẬT
Phần mềm hình học 3D nổi
(Geometry 3D stereoscopic)

I. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI:
* Đặt vấn đề:
- Kỹ thuật thể hiện không gian 3 chiều nổi đến nay khá phổ biến, thường gặp trong lĩnh vực giải trí như xem phim 3d nổi. Đến nay đã xâm nhập vào từng gia đình thể hiện bởi sự phổ biến của tivi 3d, các đĩa phim 3d hay các video 3d trên internet.
- Rất nhiều trẻ em quen thuộc với kính nhìn 3D nổi cũng chỉ biết máy vi tính và kính nhìn 3D nổi là những thiết bị giải trí.
- Phần mềm đồ họa 3D, hình học 3D có rất nhiều nhưng hỗ trợ 3D nổi khá ít.
- Ứng dụng 3D nổi trong việc giảng dạy của giáo viên và học tập của học sinh thì chưa có.
* Mục tiêu:
- Từ một số vấn đề nêu trên nhóm nghiên cứu sáng tạo khoa học kỹ thuật thấy cần phải có một phần mềm hình học hỗ trợ 3D nổi giúp giáo viên thể hiện các khối hình học phức tạp, giúp học sinh có thêm một công cụ trợ giúp cho học tập và cũng giúp cho các em nhỏ có dụng cụ giải trí bước đầu tiếp cận với công nghệ thông tin.
- Phần mềm hỗ trợ hình học 3d nổi phải thỏa mãn một số yêu cầu tối thiểu:
+ Thể hiện 3D Nổi các khối hình học cơ bản thường gặp.
+ Tận dụng các công nghệ hiện có trong trường học và trong các gia đình. Không yêu cầu đầu tư nhiều hoặc thay đổi cơ sở hạ tầng hiện có.
+ Đơn giản, gọn nhẹ, dễ sử dụng.
+ Mang tính khả thi, có thể triển khai dễ dàng.

II. THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN:
1. Thuận lợi:
- Phần cứng cần thiết cho việc thể hiện 3D nổi hiện nay đã rất phổ biến trong nhà trường và trong từng gia đình.
- Kỹ thuật dựng hình 3D nổi cũng bước đầu hoàn thiện.
2. Khó khăn:
- Các thành viên nhóm lần đầu tiếp cận với kỹ thuật lập trình 3D.
- Các thành viên nhóm tuy nắm vững ngôn ngữ lập trình Pascal và vận hành thành thạo môi trường phát triển ứng dụng Turbo Pascal IDE 7.0 dùng để phát triển các ứng dụng trên nền tảng hệ điều hành MS Dos nên việc tiếp cận lập trình trên Windows còn gặp nhiều khó khăn.
3. Hướng khắc phục:
- Sử dụng công cụ lập trình trực quan Visual Basic 6.0 (VB6).
- Thể hiện các đối tượng 3D nổi thông qua thư viện mã nguồn mở OpenGL (Open graphics library).

III. CÁC BƯỚC TRIỂN KHAI THỰC HIỆN:
1. Tiếp cận ngôn ngữ lập trình VB6.
2. Tiếp cận thư viện 3D OpenGL.
3. Phân tích cấu trúc dữ liệu lưu trữ các đối tượng hình học.
4. Thiết kế giao diện người dùng.
5. Phân tích và xây dựng các mô đun của ứng dụng.
6. Biên dịch và gỡ lỗi.
7. Hoàn thiện, Nâng cấp, bổ xung các chức năng.

IV. GIỚI THIỆU "GEO3DS":
1. Một bản vẽ Geo3DS gồm nhiều đối tượng cơ bản và tự tạo. Mỗi đối tượng được cấu thành từ các đỉnh, cạnh, mặt, tên đỉnh. Các thuộc tính chung của một đối tượng gồm: Tên đối tượng, màu sắc, vị trí, thu phóng, góc xoay theo từng trục tọa độ, thuộc tính đặc và các thuộc tính riêng sử dụng cho quá trình khởi tạo đối tượng cơ bản.
2. Chương trình có 3 cấp độ.
- Cấp độ trình chiếu: thích hợp cho việc trình diễn các bản vẽ. có thể kết hợp với thu phóng toàn màn hình và xoay hướng nhìn tự động.
- Cấp độ chỉnh sửa: Sử dụng để thực hiện thao tác lựa chọn, dịch chuyển, thu phóng, xoay đối tượng theo các trục X, Y, Z của hệ tọa độ chung.
- Cấp độ chi tiết: Sử dụng để hiệu chỉnh chi tiết cho từng đối tượng. Gồm các thao tác dịch chuyển các đỉnh, thêm đỉnh, thêm cạnh, thêm mặt, đặt hoặc sửa tên đỉnh.
3. Quan sát: Hỗ trợ quan sát 3D phép chiếu trực giao, phép chiếu phối cảnh với hướng nhìn tự do.
4. Quan sát 3D nổi dùng kết hợp với kính lọc màu Đỏ-Xanh (Red-Cyal): Hỗ trợ 3D đúng (3D Original) thích hợp trình diễn mô hình khung dây. 3D xen kẽ (3D tencil) thích hợp trình diễn mô hình khối đặc và mô hình kết hợp (khung dây + khối đặc). Chức năng 3D hỗ trợ bởi phần cứng (3D hardware) yêu cầu phải có thiết bị kết xuất đồ họa hỗ trợ (Card màn hình hỗ trợ 3D Stereoscopic) tạm thời chưa thực hiện được.
5. Bảng thuộc tính (Bên trái) và thanh công cụ vẽ (bên phải) có thể ẩn hoặc hiện:
Bảng thuộc tính cho phép chỉnh xửa chính xác các thuộc tính của một đối tượng đang được chọn. thanh công cụ vẽ để thêm các đối tượng cơ bản và các đối tượng tự vẽ vào bản vẽ.
6. Thanh công cụ chính và thanh trạng thái. chứa các chức năng cơ bản và hiện một số thông tin.
7. Thực đơn: Chứa các mệnh lệnh điều khiển chương trình. Phần lớn các mệnh lệnh đều có thể thực hiện thông qua thanh công cụ và phím tắt.
8. Hệ trục tọa độ, lưới: hỗ trợ quá trình xây dựng và chỉnh sửa đối tượng hình học.
9. Bảng thuộc tính nhập: Dùng để thay đổi thuộc tính mặc định trước khi tạo mới một đối tượng.
10. Nhập xuất định dạng khác: Chương trình Geo3DS sử dụng các tệp tin có đuôi *.G3S (Tệp tin kịch bản), *.GOL (tệp tin thư viện). Ngoài ra có thể nhập xuất tệp tin định dạng wavefront *.Obj.

IV. ĐÁNH GIÁ ƯU, NHƯỢC ĐIỂM "GEO3DS":
1. Ưu điểm:
- Sử dụng đơn giản, có hỗ trợ tính năng hình học 3D nổi, không yêu cầu phần cứng mạnh.
- Sử dụng kỹ thuật đặt camera lệch góc mô phỏng quan sát của 2 mắt tạo được hiệu ứng nổi khá rõ nét.
- Sử dụng cấu trúc chứa cạnh của từng đối tượng nên quá trình vẽ mô hình khung dây khá nhanh, mượt.
2. Nhược điểm:
- Chưa thể hiện được tiếng việt có dấu do hoạt động với mã phông 8 bit.
- Chưa hỗ trợ chọn nhiều đối tượng và quản lý đối tượng theo nhóm.
- Chưa hỗ trợ điều khiển các nguồn sáng và áp vật liệu đối tượng.
- Chức năng thêm đỉnh, cạnh, mặt chưa được trực quan.
- Hỗ trợ các khối hình học cơ bản còn ít.

V. HƯỚNG PHÁT TRIỂN:
- Khắc phục các nhược điểm và bổ xung các tính năng đã nêu.
- Thêm tính năng hoạt hình theo kịch bản để bản chiếu được sinh động.

----Hết----