Motion trong SolidWorks

[Phạm Văn Điệp_4CHaUI]

Chào ae, gần đây mình có thấy 1 số ae có hỏi mình về một vài lỗi trong Animation của SolidWorks.
Nên mình tạo chủ đề này để ae chia sẻ, hỏi đáp về các vấn đề về Motion trong SolidWorks.

Trước khi đi tìm hiểu về Motion chúng ta cần hiểu rõ:

Frame rate là gì? Fps là gì? Tại sao lại cần quan tâm chúng?

Chắc hẳn ae cũng đã nghe nhiều về fps rồi, nhất là khi chơi game.
Frame rate, Fps là gì?

Frame rate hay còn được hiểu là tốc độ khung hình. Đây chính là tần số xuất hiện những khung hình riêng lẻ mà máy ảnh chụp trong khoảng thời gian 1 giây. 
Frame có đơn vị là FPS (viết ngắn gọn của Frames – per – second). Chẳng hạn như video của bạn xuất hiện 24 khung hình mỗi giây thì video đó là 24 fps.

 

Đưa clip này vào phần mềm chỉnh sửa của mình và kéo dần từng khung hình, chúng ta sẽ có hai mươi bốn khung riêng lẻ này – mỗi khung hình đại diện cho 1/24 của 1 giây.

 

Mình có 1 câu hỏi như sau:
Thế tại sao người ta lại bắt đầu bằng con số 24 Fps mà không phải con số khác ?

[Phạm Văn Điệp_4CHaUI]

Tại sao lại là 24 Fps ?

Mình có gặp 1 câu hỏi trên vnexpress.net: 
Ngày trước tôi có đọc được tài liệu là mắt người chỉ nhìn được tối đa 24 khung hình/giây. Gần đây Youtube có hỗ trợ video 60 khung hình/giây. Tôi xem cảm thấy mượt hơn hẳn những video chỉ hỗ trợ 24 ~ 30 khung hình/giây. Xin hỏi mắt người tối đa nhìn được bao nhiêu khung hình một giây? (Hoài Long) 

Thế thì  tốc độ khung hình tối đa mà mắt con người có thể thấy được là bao nhiêu? Liệu ta có nhận thức được sự khác nhau giữa 30Hz và 60Hz? Giữa 60Hz và 144Hz? Và đến khi nào việc cố đạt tốc độ khung hình cao hơn sẽ trở nên vô nghĩa?
Câu trả lời sẽ khá phức tạp và lộn xộn. Có thể bạn sẽ đồng ý hoặc không với câu trả lời này. Và câu trở lời hoàn toàn do ý kiến cá nhân mình tổng hợp nên nếu có sai sót bạn vui lòng bổ xung bên dưới bài viết. 

Đầu tiên: Việc phát hiện chuyển động không giống với việc phát hiện ánh sáng và khả năng nhận biết và phát hiện ánh sáng của mỗi người là khác nhau
Theo 1 số tài liệu mắt người chỉ nhìn được tối đa 24 khung hình/giây thì đó là sự đánh giá dựa trên khả năng nhận biết ánh sáng của 1 nơ-ron cảm thụ ánh sáng của mắt. 
Nhưng “Bạn không thể dự đoán hành vi của cả hệ thống dựa trên một tế bào, hay một nơ-ron,... đó là do việc chúng ta có trung bình hàng ngàn và hàng ngàn các tế bào nơ-ron” theo Jordan Delong. Delong là trợ lý giáo sư tâm lý tại trường cao đẳng St Joseph ở Rensselaer, và phần lớn nghiên cứu của ông là về các hệ thống thị giác.

Nhận thức chuyển động

Một vài số liệu mình tìm thấy:

Đầu tiên là tần số nhấp nháy: Hầu hết mọi người nhận thức được một nguồn sáng đang nhấp nháy ở tốc độ 50 đến 60 lần một giây
Và nếu bạn đã nghe qua về các nghiên cứu về các phi công máy bay chiến đấu mà trong đó họ đã cho thấy được khả năng nhận thức được một hình ảnh lóe lên trên màn hình trong 1/250 giây

“Chắc chắn 60 Hz sẽ tốt hơn 30 Hz”, Burey
Delong nói rằng: “Chúng phải rất cụ thể và đặc biệt, nhưng bạn có thể thấy các tạo vật ở 500 fps nếu bạn muốn.”
“Theo tôi nghĩ, khi bạn đạt được trên 200 fps nó sẽ cảm giác như một chuyển động thực tế thông thường” Delong ( Đối với hình ảnh nhân tạo )
Một số giải đấu game FPS chuyên nghiệp sử dụng đến 240 FPS.

Tất cả các bằng chứng trên cho thấy rằng chúng ta vẫn chưa xác định được đâu là giới hạn về nhận thức chuyển động ở mắt người. 
Thế " Bao nhiêu FPS là phù hợp " và tại sao lại là con số 24fps ?

Chúng ta có 1 nhận xét như sau. 
“Rõ ràng chúng ta không thể nhìn được những gì từ 20 Hz trở lên” Chopin nhận xét.
nhiều nghiên cứu đã phát hiện ra rằng câu trả lời là từ 7 đến 13 Hz. Sau đó, độ nhạy cảm của chúng ta đối với chuyển động giảm đáng kể

“Khi bạn muốn thực hiện tìm kiếm trực quan, hay theo dõi nhiều hình ảnh hoặc chỉ giải thích hướng đi của chuyển động, bộ não của bạn chỉ chứa được 13 hình ảnh trong một dòng chảy liên tục thứ hai, vì vậy bạn sẽ ‘trung bình’ các hình ảnh nằm giữa khác thành một hình ảnh duy nhất”.
Câu này có vẻ hơi khó hiểu 1 chút. Nó có nghĩa là vào khoảng 13 fps não người sẽ khó phân biệt chuyển động ở trong khoảng này bời não bộ sẽ lấy ngẫu nhiên một vài hình ảnh trong 13 fps đó. 

Đó cũng là sự lý giải cho 1 hiện tượng chúng ta gặp phải khi làm video.
Hiện tượng  ‘bánh xe quay ngược’, một hiệu ứng thường thấy khi bạn ghi hình lại các chuyển động của một vật đang quay. Khi chiếu lại, video cho thấy dường như vật thể đang quay theo hướng ngược lại. 
Hiện tượng này chúng ta cũng hoàn toàn bắt gặp rất nhiều ngoài thực tế.

Một vài nghiên cứu cho thấy chúng ta gần như sẽ không nhận thấy được sự khác biệt giữa 20 fps và cao hơn 
Sau 1 số thực nghiệm thì thấy 24 fps là ổn, đây là tiêu chuẩn của ngành phim. Và vượt qua con số đó thì không có ý nghĩa gì cả.
Và đó cũng chính là lý do tại sao chúng ta lại bắt đầu tại con số 24Fps.

Những gì chúng ta thật sự biết
Sau tất cả, chúng ta đã biết được những gì? Rằng não bộ cực kì phức tạp, và sẽ không có câu trả lời phổ quát áp dụng cho tất cả mọi người.

• Một số người có thể nhận thức được nguồn sáng nhấp nháy ở 50 hay 60 Hz. Và ở tần số cao hơn sẽ khó để cảm nhận được.
  
  
• Chúng ta phát hiện chuyển động tốt hơn ở phần ngoại vi của tầm nhìn. (áp dụng với các loại màn hình cong hoặc kính VR để làm tăng tính thực tế)
  
  
• Cách ta nhận thức một hình ảnh lóe lên khác với một chuyển động liên tục.
  
  
• Các game thủ sẽ có khả năng có các đôi mắt nhạy cảm nhất trong việc nhận thức những thay đổi hình ảnh. (Lý do các game bắn súng thường có Fps khoảng 120 trở lên)
  
  
• Chỉ vì ta có thể nhận thức được tốc độ khung hình không có nghĩa ta sẽ có thời gian phản ứng nhanh hơn.
  

Bài viết có hơi dài 1 chút nhưng mình muốn làm rõ lý do tại sao mình lại thường chọn lớn hơn hoặc bằng 24fps khi render video và mình cũng thấy là nhiều bạn đang hiểu nhầm 24fps là giới hạn của mắt người.

 

Bài viết sau mình sẽ lý giải lý do tại sao nên chọn 30fps khi render video trong ngành kĩ thuật. 

Nguồn: Tổng hợp

gameworld.vn

http://pixelfactory.vn/

arena.fpt.edu.vn

stream-hub.com

[Hồng Sơn]

Bài viết khá thú vị và đi sâu về FPS... 
Anh cũng mô phỏng khá nhiều trong môi trường Animation của Solidworks và đang rất tò mò về cách ứng dụng của FPS vào việc tạo video hoạt cảnh kỹ thuật.
Có chăng nó sẽ làm video mượt hơn? Hay nhẹ hơn? hay sẽ chiếm nhiều tài nguyên và làm tốn thời gian hơn khi mô phỏng?
Chờ đợi bài viết tiếp theo của em

[Phạm Văn Điệp_4CHaUI]

Câu hỏi của a Sơn khá hay, mình xin phép được trả lời như sau.

- Có chăng nó sẽ làm video mượt hơn?
Chắc chắn rồi, fps cao thì video sẽ mượt hơn, lý do thì mình đã nói rất rõ ở bài viết trước.

- Hay nhẹ hơn? hay sẽ chiếm nhiều tài nguyên và làm tốn thời gian hơn khi mô phỏng?
1 điều rất dễ hiểu, fps cao có nghĩa là sẽ có nhiều khung hình/giây hơn nên chắc chắn là sẽ tốn tài nguyên hơn và làm tốt thời gian hơn.

- Nhưng ai cũng muốn video của mình mượt hơn rồi. Thế có nghĩa là nên render video ở fps càng cao càng tốt.
Điều đó là đúng nhưng theo mình là không lên.

Các bạn có thể hiểu đơn giản 1 video 30 fps dài 10s nghĩa là phải lưu trữ 300 hình ảnh, nếu nâng con số lên 60 fps thì sẽ là 600 hình ảnh, đương nhiên là dung lượng của video và thời gian render cũng sẽ tăng gấp đôi.
Vả lại “chúng ta gần như sẽ không nhận thấy được sự khác biệt giữa 20 fps và cao hơn “.
Nên việc tăng fps cho video lên quá cao là không cần thiết.

Và con số theo mình cho rằng là hợp lý với video mô phỏng kĩ thuật là 30fps.
30fps cũng thường là con số mặc định mà nhà phát hành thường cài đặt cho các phần mềm mô phỏng khi render.

Nhưng tại sao lại là con số 30 fps?

[Hồng Sơn]

Em có thể chỉ ra cho anh cụ thể xem tại sao 30 FPS lại phù hợp nhất được không?

[Phạm Văn Điệp_4CHaUI]

Nhưng tại sao lại là con số 30 fps?

Để trả lời cho câu hỏi trên, mình xin đưa ra 1 vài đặc điểm và ứng dụng của một số tiêu chuẩn fps hiện nay. 

1 – 16 FPS

·       Hiếm được dùng trong video và sản xuất phim hiện nay
·       Người xem gần như không thể nhìn được những hiệu ứng đang chuyển động
·       Tốc độ khung hình từ 1 – 16 FPS thường được ứng dụng trong những bộ phim không có tiếng xa xưa

24 FPS 

·       Mang đến những giao diện điện ảnh và hiệu ứng chân thực đảm bảo cảm giác chân thực nhất đến cho video
·       Frame rate tiêu chuẩn phổ biến nhất hiện nay

Được ứng dụng trong:

·       Tiêu chuẩn này lí tưởng dành cho lĩnh vực điện ảnh, trên TV và phim truyện
·       Sử dụng cho các máy chiếu ở rạp chiếu phim trên toàn thế giới

30 FPS

·       Giúp quay lại các di chuyển nhảy hoặc chạy trông thật và rõ nét hơn
·       Giúp cải thiện chất lượng của những video cần đến sự chính xác trong điều kiện chuyển động trực tiếp và nhanh

Được ứng dụng trong:

·       Những tính năng quay video hay livestream trên điện thoại cho ứng dụng phổ biến như Facebook, Instagram,…
·       Được dùng phổ biến trên những sự kiện thể thao, chương trình thực tế, quảng cáo, kênh tin tức hoặc bất cứ những sự kiện nào có phát sóng trực tiếp

60 FPS 

·        Để xây dựng ra những chuyển động chậm mượt mà vẫn đảm bảo yếu tố chân thực hơn, người quay phim sẽ quay video ở tốc độ 60 FPS,  tiếp đó sẽ giảm thành 24 FPS hoặc 30 FPS ở quá trình làm hậu kỳ
·       Thông thường những video sẽ được sửa sang tốc độ này sau khi ghi lại video nhằm mang lại hiệu ứng di chuyển chậm (Slow – motion) 
·       Mang lại những cảnh quay chuyển động chân thực và chi tiết

Được ứng dụng trong:

·       Những cảnh quay slow- motion
·       Áp dụng cho quay video khi chơi những game có tốc độ cao như chiến đấu hay đua xe

120+ FPS

Giúp mang đến tốc độ khung hình cao cho những hiệu ứng đặc biệt, làm chậm hay siêu chậm những chuyển động nhanh; qua đó tăng tự thích thú và tăng cảm xúc cho người xem.

Được ứng dụng trong: 

·       Ghi lại những chuyển động nhanh trong những chương trình sự kiện liên quan đến thể thao chẳng hạn như là lướt sóng, trượt án, chơi thể thao, vận động viên chạy,…
·       Ghi lại cảnh quay bão, pháo hoa, vụ nổ,…
 
Theo như các tiêu chuẩn trên thì có nghĩa là 24 fps là ổn rồi. 
Nhưng lại có 1 vấn đề là thường các video mô phỏng xong thì để sẽ được đăng tải trên mxh ví dụ như youtube, facebook,... 
Và khi đăng tải video nên các nền tảng này thì thường sẽ sảy ra hiện tượng giảm chất lượng video, tụt fps 
nên sau khi video được đăng tải thường fps sẽ bị giảm xuống dưới 24 fps, mà khi dưới 24 fps thì mắt người có thể dễ dàng nhận ra độ giật của video. 

Mặt khác, khi render video bằng các phần mềm hỗ trợ render mặc định của windowns thì cũng thường có hiện tượng lỗi làm giảm fps
Ngoài ra fps thấp còn gây ra 1 số hiện tượng khác. Ví dụ như Screen burn-in hiện tượng lưu ảnh màn hình sảy ra do các khung hình nằm đè lên nhau. 

Hiện tượng này thường hay bắt gặp khi render video bằng SolidWorks.

Nên để tránh gặp các hiện tượng trên thì ta nên tăng fps cho video của mình lên trên 24 fps. 

Và lý do để chọn 30 fps cũng rất đơn giản bởi các mxh như youtube hay facebook hỗ trợ đăng video 30 fps, và với fps này ta cũng có thể đảm bảo được chất lượng hình ảnh của video đồng thời cũng đảm bảo thời gian render và dung lượng của video không bị quá lâu và nặng.

Trên đây là lý do tại sao mình lại chọn 30fps khi render video, đây hoàn toàn là ý kiến cá nhân, nếu không đồng ý hoặc có góp ý các bạn hãy comment dưới bài viết để bổ xung. 

Bài viết có lấy thông tin từ: 

https://arena.fpt.edu.vn/

[Hồng Sơn]

Dẫn chứng khá Logic. Nhưng đó là trong lĩnh vực dựng phim. Còn chúng ta là dân kỹ thuật, vậy mục đích mô phỏng dựng "phim" của ta để làm gì? 
Khi chúng ta hướng tới sự hiệu quả công việc chứ không hướng tới dựng phim chuyên nghiệp.

Anh có một ví dụ mô phỏng bằng Animation để làm so sánh nhỏ giữa 7,5 - 24 - 30 FPS

Các bạn xem và cho anh kết luận nhé. 

[Đặng Đức Tuyến_4CHaUI]

Xin chào anh em, như vậy là chúng ta đã gần hoàn thiện môi trường Assem và làm quen với phần mô phỏng (motion study).
Tại đây mình xin nối tiếp anh Điệp trong chủ đề “Motion trong Solidworks”
Và chủ đề bài hôm nay là:

Độ nét và điểm ảnh      

Có lẽ anh em đã từng nghe qua những cụm từ như: máy ảnh 2 megapixels, chất lượng video 360p, 720p, 1080p,… và khi render video mô phỏng
 trong Solidworks chúng ta có tùy chọn tỷ lệ khung hình. Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu về những khái niệm đó.
I. Sơ qua về video.
Chúng ta có thể hiểu nôm na rằng: một video được cấu thành bởi nhiều tấm ảnh liên tục tạo nên chuyển động (FPS). Và mỗi tấm ảnh lại được cấu thành
 bởi các ô vuông có màu sắc khác nhau được sắp xếp theo thứ tự chính xác. Ta gọi các ô màu đó là điểm ảnh (pixel).

Hình 1. Công chúa Bạch Tuyết được xếp bởi các ô màu (pixel).

II.  Độ nét của tấm ảnh.
Như vậy, ta có thể thấy: một tấm ảnh càng nhiều điểm ảnh thì tấm ảnh càng rõ ràng và sắc nét.
Để đo được độ nét của bức ảnh ta cần tính tổng số điểm ảnh của tấm ảnh đó bằng công thức:

Tổng số điểm ảnh = số điểm ảnh chiều dài * số điểm ảnh chiều rộng.

Hình 2. Công thức tính tổng số điểm ảnh.

Ví dụ: các video hay tấm ảnh chúng ta xem có chất lượng:
-       1080p: có 1920 x 1080 = 2.073.600 pixels ~ 2,1 megapixels
-       720p: có 1080 x 720 pixel = 777.600 pixels
Với 1 megapixel = 1.000.000 pixel

Hình 3. So sánh độ sắc nét giữa các bức ảnh với chất lượng khác nhau.

Và hiện nay - với khoa học hiện đại, những tấm ảnh trở nên sắc nét hơn với độ phân giải 2k, 4k và thậm trí là 8k.
Với chất lượng hình ảnh cao, đem lại cho khán giả những trải đã mắt với những bộ phim đồ họa khủng như The Avengers, Transformer, Avatar,… Nhưng đổi lại nó 
yêu cầu những “cỗ máy” tính có khả năng xử lý cao và thiết bị hiển thị sắc nét.
Tấm ảnh thành phố Thượng Hải chụp từ tòa tháp Oriental Pearl Tower bởi một studio Trung Quốc có tên BillionPixel là bức ảnh nét nhất thế giới với 195 tỷ pixels. 
Chúng ta có thể zoom mọi ngóc ngách của bức ảnh mà không sợ bị mờ.

Hình 4. Bức ảnh nét nhất thế giới.

III. Tổng kết.
Để tóm lại cho dễ hiểu thì: tấm ảnh là sự sắp xếp của nhiều điểm ảnh và càng nhiều điểm ảnh thì càng nét.
Đo độ nét của anh bằng cách tính tổng số điểm ảnh của bức ảnh đó. Nhưng đối với những máy tính yếu thì không nên để chất lượng cao và khi xuất video mô phỏng nên để chất lượng 720p.
Bài viết của mình dựa trên sự tìm hiểu cá nhân và các nguồn tài liệu, với nhiều chỗ chưa hợp lý, rất mong anh em để lại ý kiến đóng góp.
Cảm ơn anh em đã đọc!

[Hồng Sơn]

Anh đang thấy các bạn đi quá sâu vào phân tích đồ họa rồi.
Chủ để của chúng ta là Motion trong Solidworks, nên tập trung vào đó, làm nhiều các ví dụ mô phỏng ngắn để chỉ ra sự khác nhau, cách mô phỏng nhanh - nhẹ - đúng.
Anh thấy mỗi ngày mô phỏng 1 cơ cấu, phân tích cách bước làm có lẽ sẽ thu được nhiều kinh nghiệm hơn.!!!
Anh share một channel mô phỏng cực đỉnh. Mọi người tham khảo, phân tích xem cách họ làm như thế nào nhé. Được thì mô phỏng lại xong up lên Topic này:

[Đặng Đức Tuyến_4CHaUI]

Em xin gửi lời cảm ơn đến sự góp ý cũng như là gợi ý của anh Hồng Sơn để em có thêm ý tưởng thực hiện video, nhưng do thời gian này em hơi bận nên không thể trả lời được anh sớm được. Em rất mong anh thông cảm.
Chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu các mô phỏng thú vị từ dễ đến khó của phần mềm và trong bài viết tuần này chúng ta sẽ tham khảo cách mô phỏng ròng rọc.
Như chúng ta đã biết Solidworks là để vẽ/ thiết kế ra các khối cứng (solid) trong khi đó dây lại thuộc dạng mềm và dẻo. Đó là 2 dạng khác nhau nên rất khó để mô phỏng. Để thực hiện, nó chỉ cơ bản là việc sử dụng các mẹo, đánh lừa thị giác để ta cảm thấy như sợi dây đó di chuyển thật.
Trong video sử dụng mate controller để tạo ra hoạt ảnh - đây là một mẹo được học kỹ trong khóa đứng giảng. Các anh chị và các bạn có thể tìm video của anh Hồng Sơn để rõ hơn, anh đã nói rất kỹ và dễ hiểu.
Mời mọi người xem video để cùng hiểu rõ: