Hình chiếu là gì? Có những loại phép chiếu và hình chiếu nào?

1. Hình chiếu là gì?

Hình chiếu được hiểu là kết quả của phép chiếu (hay phép chiếu phối cảnh), trong đó một đối tượng được chiếu lên một mặt phẳng. Phép chiếu là một kỹ thuật được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực thiết kế, với mục đích hiển thị một vật thể 3D lên trên một mặt phẳng 2D.

Phép chiếu vật thể được dựa trên nguyên tắc phối cảnh và phân tích các khía cạnh của vật thể, sau đó lần lượt chiếu từng khía cạnh đó lên một mặt phẳng. Phép chiếu phối cảnh giúp cho người xem hiểu rõ hơn về cấu trúc của một vật thể.

Hình chiếu và phép chiếu phối cảnh là cơ sở của Điện toán động lực học chất lưu. Hình chiếu được tạo ra bằng cách nối các điểm có được thông qua phép chiếu vật thể lên một mặt phẳng để biểu diễn vật thể 3D trên mặt phẳng 2D (thường là giấy hoặc màn hình máy tính) một cách trực quan nhất.

Hình chiếu xuất hiện rất nhiều trong trong vẽ kỹ thuật, phác họa, ký họa và đồ họa máy tính. Người ta có thể tính toán các phép chiếu bằng nhiều công thức toán học hoặc một số kỹ thuật quang học.

2. Một số phép chiếu và hình chiếu cơ bản

Hiện nay, có hai loại phép chiếu đồ họa đang được sử dụng, đó là phép chiếu song song và phép chiếu phối cảnh.

2.1. Phép chiếu song song

Phép chiếu song song sẽ cho ra kết quả là hình chiếu song song của vật thể. Trong phép chiếu song song, người ra sẽ sử dụng các đường thẳng song song với nhau để chiếu một vật thể lên mặt phẳng đó. Hình chiếu của mỗi đường thẳng này lên mặt phẳng chỉ là một chấm nhỏ. Bằng cách nối các chấm nhỏ này lại với nhau, ta sẽ có được hình chiếu của cả vật thể lên mặt phẳng đó. Đôi khi người ta còn gọi phép chiếu song song là phép chiếu phối cảnh có tiêu cự vô hạn.

Với phép chiếu song song, các đường thẳng chạy từ các điểm trên vật thể đến mặt phẳng có thể vuông góc hoặc không vuông góc với mặt phẳng. Tuy nhiên nếu chiếu ko vuông góc thì hình chiếu thu được sẽ hơi “khác lạ” một chút so với hình dáng thật của vật thể.

2.1.1. Phép chiếu vuông góc

Phép chiếu vuông góc, còn được gọi là phép chiếu trực giao, là một phương pháp biểu diễn vật thể 3D lên mặt phẳng 2D. Kết quả của phép chiếu vuông góc là hình chiếu vuông góc. Các đường thẳng chạy từ vật thể (hay còn được gọi là tia chiếu) sẽ vuông góc với mặt phẳng chiếu.

Trong hình chiếu vuông góc, kích thước của vật thể được giữ nguyên so với vật thể được chiếu. Thông thường người ta phải sử dụng đến 3 hình chiếu (hình chiếu đứng, hình chiếu cạnh và hình chiếu bằng) để biểu diễn vật thể.

Phép chiếu vuông góc thường được sử dụng để tạo ra các bản vẽ kỹ thuật trong xây dựng, điêu khắc, thiết kế…

2.1.2. Phép chiếu đa điểm

Phép chiếu đa điểm tạo ra tối đa 6 hình chiếu của một vật thể, tương ứng với 6 mặt phẳng chiếu song song với mỗi trục tọa độ của vật thể đó. Có thể hình dung rằng 6 mặt phẳng này khi kết hợp với nhau sẽ tạo thành một hình hộp bao quanh vật thể. 

Các hình chiếu nói trên được phân loại thành hình chiếu góc thứ nhất và hình chiếu góc thứ ba. Thông thường người ta chỉ cần sử dụng 3 (trong số 6 hình chiếu) là đã có thể tạo ra một bản vẽ 3D của vật thể.

2.1.3. Phép chiếu xiên

Phép chiếu xiên sử dụng các tia chiếu không vuông góc với mặt phẳng. Phép chiếu xiên cho ra kết quả là hình chiếu xiên. Phép chiếu xiên thường chỉ được sử dụng với mục đích đơn giản là lấy hình chiếu của vật thể, bởi nếu sử dụng các hình chiếu xiên để dựng lại hình ảnh vật thể thì hình ảnh dựng sẽ bị biến dạng đi ít nhiều.

Phép chiếu xiên không có khả năng cung cấp cho người xem một sự hình dung trực quan về vật phẩm được bởi kỹ thuật này không tuân theo quy luật xa gần. Khi sử dụng phép chiếu xiên, độ cao và độ sâu của vật thể không thể được tính toán một cách chính xác.

2.2. Phép chiếu phối cảnh

Phép chiếu phối cảnh (hay về bản chất chính là phép chiếu xuyên tâm) là một loại phép chiếu tuyến tính, cho phép “ghi lại” hình dáng của một vật thể 3D lên mặt phẳng 2D.

Phép chiếu phối cảnh biểu hình dáng vật thể một cách khá trực quan. Phép chiếu phối cảnh tuân thủ chặt chẽ quy luật xa gần và hình chiếu phối cảnh trông có cảm giác chân thực hơn rất nhiều so với hình chiếu song song.

Hình chiếu phối cảnh thường được phân loại thành hình chiếu phối cảnh một điểm, hình chiếu phối cảnh hai điểm và hình chiếu phối cảnh ba điểm tùy thuộc vào vị trí tương đối của mặt phẳng hình chiếu đối với các trụ của vật thể.

Hình chiếu phối cảnh của một vật thể thường đi kèm với hình chiếu vuông góc của vật thể đó, vừa cho phép người xem có hình dung trực quan hơn về vật thể vừa cung cấp thông số đo đạc chính các để tái tạo lại một cách chính xác nhất.

Đôi khi người ta cũng kết hợp phép chiếu phối cảnh và phép chiếu song song.

2.3. Phép chiếu trục đo

Phép chiếu trục đo sẽ tạo ra hình chiếu trục đo. Hình chiếu trục đo biểu diễn ba chiều của vật thể được chiếu lên mặt phẳng chiếu. Phép chiếu trục đo cũng sử dụng các tia song song với nhau.

Hình chiếu trục đo vuông góc được phân loại dựa theo phương chiếu và sự tương quan biến dạng của 3 chiều, bao gồm:

- Hình chiếu trục đo vuông góc: Trong đó lại chia thành hình chiếu trục đo vuông góc đều, hình chiếu trục đo vuông góc cân và hình chiếu trục đo vuông góc lệch.

- Hình chiếu trục đo xiên góc: Trong đó cũng chia thành các loại nhỏ hơn bao gồm: hình chiếu trục đo xiên góc đều, hình chiếu trục đo xiên góc cân và hình chiếu trục đo xiên góc lệch.

Như vậy, qua những kiến thức được tổng hợp và chia sẻ trong bài viết, bạn đã hiểu được khái niệm hình chiếu là gì và có những loại hình chiếu nào. Hình chiếu được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như vẽ kỹ thuật, hình họa, thiết kế, xây dựng, đồ họa máy tính… giúp cho người xem có cái nhìn trực quan hơn khi phác họa thiết kế.