STDIO
Tìm kiếm gần đây
    Mục lục
    Thảo luận
    0
    Liên kết
    QR Code

    Tổng Quan Về Thực Tại Ảo - Virtual Reality

    Tổng thể về thực tại ảo, những thành phần chính của hệ thống và xu hướng phát triển trong tương lai của lĩnh vực này.
    13/08/2015
    30/07/2020
    8 phút đọc
    Tổng Quan Về Thực Tại Ảo - Virtual Reality

    Thực tại ảo (VR)

    Thực tại ảo là gì?

    Thực tại ảo là một hệ thống giao diện cấp cao giữa người dùng và máy tính. Hệ thống này mô phỏng các sự vật và hiện tượng theo thời gian thực và tương tác với người dùng qua tổng hợp các kênh cảm giác. Đó là ngũ giác gồm: thị giác, thính giác, xúc giác, khứu giác và vị giác (Grigore C. Burda, Philippe Coiffet).

    Ngoài thực tại tăng cường - AR, xu hướng phát triển công nghệ của thế giới trong thời gian gần đây và tương lai có 1 chỗ đứng cho thực tại ảo - VR với nhiều ứng dụng hữu ích.

    Lịch sử, quá trình phát triển

    Vào giữa những năm 50 Morton Helig đã phát minh ra thiết bị mô phỏng Sensorama, đây là một thiết bị điều khiển gồm có:

    • Một màn hình thực thể kính, quạt, máy tạo mùi, loa âm thanh.
    • Một chiếc ghế di chuyển được.

    Ông cũng phát minh ra màn hình truyền hình được gắn vào thiết bị để xem phim 3D. Đây được xem là tiền đề cho sự phát triển của VR sau này.

    Thiết bị VR - Sensorama đầu tiên
    Thiết bị Sensorama

    Năm 1961 những kỹ sư của công ty Philco đã phát triển một chiếc mũ đội hiển thị (Head mounted display – HMD). Nó bao gồm một màn ảnh và hệ thống theo dõi video đã được những kỹ sư liên kết tới một hệ thống camera. HMD được sử dụng trong những tình huống nguy hiểm của quân sự, hỗ trợ cho các phi công trong môi trường thiếu ánh sáng.

    Năm 1965, một nhà khoa học máy tính tên là Ivan Sutherland hình dung ra một điều mà ông gọi là "Ultimate Display". Khi sử dụng hiển thị này, một người có thể thấy một thế giới ảo hiện ra như thế giới vật lý thật. Điều này đã định hướng toàn bộ tầm nhìn về VR, khái niệm của Suntherland bao gồm:

    • Một thế giới giới ảo mà ta có thể quan sát thông qua một HMD.
    • Một máy tính để duy trì các mô hình trong thời gian thực.
    • Các khả năng cho người sử dụng để thao tác những đối tượng thực tế một cách trực quan nhất.
    Ultimate Display

    Vào năm 1989, Jaron Lanier lần đầu tiên đã đưa ra thuật ngữ "Thực tế ảo" - Virtual Reality.

    Đặc tính cơ bản của một hệ thống thực tại ảo

    Một hệ thống VR có 3 đặc tính chính đó là:

    1. Tương tác (Interactive).
    2. Đắm chìm (Immersion).
    3. Tưởng tượng (Imagination).
    Đặt tính của VR
    Đặt tính của VR

    Tính tương tác

    Máy tính có khả năng nhận biết được tín hiệu vào của người dùng và thay đổi ngay lập tức thế giới ảo, người dùng nhìn thấy sự vật thay đổi trên màn hình ngay theo ý muốn của họ và bị thu hút bởi sự mô phỏng này.

    Tính đắm chìm

    Người dùng cảm thấy mình là một phần của thế giới ảo, hòa lẫn vào thế giới đó. VR còn đẩy cảm giác này "thật" hơn nữa nhờ tác động lên các kênh cảm giác khác. Người dùng không những nhìn thấy đối tượng đồ họa 3D, điều khiển (xoay, di chuyển…) được đối tượng mà còn sờ và cảm thấy chúng như có thật.

    Tính tưởng tượng

    Có hai khía cạnh của tính tưởng tượng trong một thế giới ảo: sự du hành bên trong thế giới và động lực học của môi trường. Sự du hành là khả năng của người dùng để di chuyển khắp nơi một cách độc lập, cứ như là đang ở bên trong một môi trường thật. Nhà phát triển phần mềm có thể thiết lập những áp đặt đối với việc truy cập vào những khu vực ảo nhất định, cho phép có được nhiều mức độ tự do khác nhau (người dùng có thể bay, xuyên tường, đi lại khắp nơi hoặc bơi lặn, ...).

    Một khía cạnh khác của sự du hành là sự định vị điểm nhìn của người dùng. Sự kiểm soát điểm nhìn là việc người dùng tự theo dõi chính họ từ một khoảng cách, việc quan sát cảnh tượng thông qua đôi mắt của một người khác, hoặc di chuyển khắp trong thiết kế của một cao ốc mới như thể đang ngồi trong một chiếc ghế đẩy, ... Động lực học của môi trường là những quy tắc về cách thức mà người, vật và mọi thứ tương tác với nhau trong một trật tự để trao đổi năng lượng hoặc thông tin.

    Các thành phần của một hệ thống thực tại ảo

    Các thành phần của 1 hệ thống VR
    Các thành phần của hệ thống VR

    Thành phần chính của phần cứng của VR gồm VR engine hay hệ thống máy tính, các thiết bị đầu vào và thiết bị đầu ra.

    Thiết bị đầu vào

    Thiết bị đầu vào được sử dụng để tương tác với môi trường ảo và các đối tượng trong môi trường đó. Chúng gửi những tín hiệu đến hệ thống về những cử động của người sử dụng, để trả về những phản ứng tương ứng những hành động đó thông qua thiết bị đầu ra - output devices) trong thời gian thực để kích thích các giác quan, tạo nên cảm giác về sự hiện hữu và tương tác trong thế giới ảo.

    VR Engine

    VR Engine hay hệ thống máy tính được lựa chọn theo yêu cầu của từng ứng dụng. Phát sinh hình ảnh và hiển thị hình ảnh là một trong những yếu tố quan trọng nhất và tốn nhiều thời gian nhất trong một hệ thống VR. Việc lựa chọn VR Engine nào còn phụ thuộc vào lĩnh vực của ứng dụng, người dùng, các thiết bị đầu cuối, mức độ đắm chìm và yêu cầu đầu ra của hệ thống. Bởi vì nó chịu trách nhiệm tính toán, tạo ra các mô hình đồ họa, dựng hình các đối tượng, ánh xạ, mô phỏng và hiển thị trong thời gian thực. Các máy tính cũng xử lý các tương tác với người dùng và hoạt động với một giao diện người dùng và các thiết bị nhập/xuất.

    Thiết bị đầu ra

    Các thiết bị đầu ra sẽ gửi các phản hồi từ VR Engine và chuyển nó đến người dùng thông qua các thiết bị tương ứng để kích thích các giác quan. Có thể phân loại thiết bị đầu ra dựa trên các giác quan là: đồ họa (thị giác), âm thanh (thính giác), những cảm giác có được khi đụng chạm, tiếp xúc bằng da qua tay, chân.... (xúc giác), mùi và hương vị.

    Phần mềm luôn là "linh hồn" của hệ thống thực tế ảo cũng như đối với bất cứ một hệ thống máy tính hiện đại nào. Về nguyên tắc có thể dùng bất cứ ngôn ngữ lập trình hay phần mềm đồ họa nào để mô hình hóa và mô phỏng các đối tượng của hệ thực tại ảo. Ví dụ các ngôn ngữ, thư viện như OpenGL, C++, Java3D, VRML,… hay các phần mềm thương mại như Unity3D, WorldToolKit, Peopleshop,… Phần mềm trong hệ thống thực tế ảo có các nhiệm vụ chính: tạo hình, mô phỏng và lưu trữ lại trong cơ sở dữ liệu (database). Các đối tượng trong hệ thực tế ảo được mô hình hóa dưới dạng 3D sau đó được mô phỏng các hoạt động và ứng xử tương tự như trong đời sống thực.

    Một số sản phẩm VR

    Kính thực tế ảo Oculus Rift S

    Oculus Rift S

    Samsung Gear VR

    Samsung Gear VR
    Samsung Gear VR

    Google Cardboard

    Google Cardboard
    Google Cardboard

    Virtuix Omni

    Virtuix Omni
    Virtuix Omni

    Các ứng dụng của thực tế ảo

    Hiện nay thực tế ảo có rất nhiều ứng dụng, đáng kể nhất là trong lĩnh vực quân sự, y học, giáo dục và game.

    Lĩnh vực quân sự

    Thực tế ảo được ứng dụng trong đào tạo các tân binh tiếp xúc với các vũ khí, trải nghiệm qua các môi trường chiến đấu khác nhau.

    Lĩnh vực y học

    Các sinh viên được tiến hành các phẫu thuật nội soi trong môi trường ảo.

    Lĩnh vực giáo dục

    Các lớp học ảo được xây dựng nhằm cung cấp lượng kiến thức từ các chuyên gia trong các chuyên ngành, giúp sinh viên giảm thiểu được chi phí tham gia học.

    Lĩnh vực game

    Việc người chơi có thể tiếp xúc với các nhân vật trong game, cảm nhận môi trường làm cho game trở nên ngày càng thật hơn.

    Các mặt hạn chế của thực tại ảo hiện nay

    Các sản phẩm chưa hoàn thiện: các sản phẩm hiện tại còn quá cồng kềnh cho người sử dụng.

    Chưa xác định ảnh hưởng tới người dùng: một số sản phẩm thiết bị VR gây cho người dùng cảm giác buồn nôn, chóng mặt, ...

    Giá thành sản phẩm cao.

    Xu hướng phát triển

    Năm 2015 đến nay được xem là sự khởi đầu của thực tại ảo, với số lượng các ứng dụng thực tại ảo ngày càng tăng cùng với sự phát triển của hệ thống phần cứng, hứa hẹn mở ra nhiều cách thức tương tác mới trong công nghệ.

    Tham khảo

    • http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_reality - 17/05/2015 - 31/7/2020
    • Hình đại diện của bài viết lấy từ Sprint Vector.
    Technical Artist

    Technical Artist

    STDIO Solutions - Giải pháp lập trình cho 3D Art

    Đề xuất

    Tổng Quan Về Thực Tại Tăng Cường - Augmented Reality

    Tổng Quan Về Thực Tại Tăng Cường - Augmented Reality

    Sơ lược về thực tại tăng cường (Augmented Reality – AR), các lĩnh vực ...

    Technical ArtistVR/AR

    13/08/2015

    Khám phá thêm

    Vuforia & Thực Tại Tăng Cường - Phần 1: Giới Thiệu

    Vuforia & Thực Tại Tăng Cường - Phần 1: Giới Thiệu

    Giới thiệu về Vuforia - nền tảng hỗ trợ xây dựng các ứng dụng thực tại ...

    Technical ArtistVR/AR

    17/04/2016

    Sơ Lược Về Thiết Bị Leap Motion

    Sơ Lược Về Thiết Bị Leap Motion

    Các tính năng cơ bản của thiết bị Leap Motion ứng dụng trong phát triển ...

    Kanzaki Nguyen

    13/08/2015

    Giới Thiệu Tổng Quát về SLAM

    Giới Thiệu Tổng Quát về SLAM

    Visual SLAM là một bài toán lớn kết hợp nhiều kiến thức ở các lĩnh vực ...

    Điện Tử Ứng DụngChia sẻ & Góc nhìn

    07/05/2016

    CBP-3: Khai Báo Component Cơ Bản, Tích Hợp Component vào Entity

    CBP-3: Khai Báo Component Cơ Bản, Tích Hợp Component vào Entity

    Khai báo component CAnimation để thêm hình ảnh hiển thị cho Entity, đây ...

    Lập Trình GameKiến Thức Nâng Cao

    20/08/2015

    C++11 - Smart Pointers - Quản Lý Tài Nguyên

    C++11 - Smart Pointers - Quản Lý Tài Nguyên

    Tìm hiểu về quản lý tài nguyên với smart pointer trong C++.

    Modern C++C++0x

    06/12/2014

    Tổng Quan về PHP

    Tổng Quan về PHP

    Tìm hiểu tổng quan về ngôn ngữ lập trình PHP.

    PHPKiến Thức Chung

    10/05/2017

    Load Sprite trong DirectX 9

    Load Sprite trong DirectX 9

    Thao tác với Sprite, Sprite animation là một trong những kỹ thuật cần ...

    Lập Trình GameKiến Thức Nâng Cao

    10/10/2017

    CBP-1: Tổng Quan về Project Ví Dụ

    CBP-1: Tổng Quan về Project Ví Dụ

    Giới thiệu về Component Base Programming (CBP) - sơ lược về project ví ...

    Lập Trình GameKiến Thức Nâng Cao

    20/08/2015

    STDIO
    Trang chính
    Công ty TNHH STDIO

    30, Trịnh Đình Thảo, Hòa Thạnh, Tân Phú, Hồ Chí Minh
    +84 28.36205514 - +84 942.111912
    developer@stdio.vn

    383/1 Quang Trung, Phường 10, Quận Gò Vấp, Hồ Chí Minh
    Số giấy phép ĐKKD: 0311563559 do sở Kế hoạch và Đầu Tư TPHCM cấp ngày 23/02/2012

    ©STDIO, 2013 - 2020