CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ THỰC TẠI ẢO VÀ BÀI TOÁN CHIẾU SÁNG TRONG THỰC TẠI ẢO 1. Khái quát về thực tại ảo 1. Thực tại ảo là gì? Thực tế ảo hay thực tại ảo là môi trường do con người giả lập qua các phân mềm chuyên dụng. Nó được hiển thị qua màn hình máy tính hay thông qua kính thực tế ảo nhằm đem lại những trải nghiệm thực tế nhất cho người xem như họ đang ở chính không gian đó.
Để gia tăng tính trải nghiệm, một số môi trường còn đi kèm với các giác quan khác như âm thanh, chuyển động. Cần phân biệt rõ giữa phim 3D và phim thực tế ảo. Mặc dù 2 thể loại phim này đều có cách hoạt động tương đối giống nhau là đều cho ra những hình ảnh 3 chiều đối với mắt của người xem nhưng đối với phim 3D, người xem không tương tác với môi trường trong phim còn đối với phim thực tế ảo ta không chỉ cảm giác được một môi trường 3 chiều như thực tại mà còn có thể tương tác được với môi trường đó.1 : Lấy ví dụ là bộ phim ứng dụng công nghệ real 3D Madagascar 3. Đối với 3D, bạn không thể xem được phía dưới nước 4 ông này có.
mặc quần chip hay không còn đối với thực tế ảo, bạn hoàn toàn làm được điều này. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 : Công nghệ thực tế ảo không chỉ cho phép bạn xem, nó còn cho phép bạn sống trong thế giới đó 1. Các thành phần của hệ thống thực tế ảo (Virtual Reatily – VR) 1. Phần mềm Phần mềm chính là linh hồn của một hệ thống VR.
Không có nó thì dù phần cứng có mạnh thì cũng là vô nghĩa (giống như có trai mà không có gái thì trai có mạnh đến đâu thì cũng dẹp). Nếu phần cứng cung cấp những gì cần thiết để môi trường hoạt động được thì phần mềm cung cấp môi trường đó. Về nguyên tắc thì có thể tạo ra một môi trường ảo bằng các ngôn ngữ lập trình như OpenGL, C++, Java3D, X3D., các phần mềm đồ họa thương mại như WorldToolKit, Peopleshop, hay các phần mềm làm game như Unity 3D, Unreal Engine đều đã hỗ trợ việc tạo nên một môi trường ảo. Và đa phần các nhà sản xuất VR nổi tiếng như Oculus, Google đều đã phát hành những API cho phép bạn tạo nên một môi trường ảo nhanh hơn và dễ dàng hơn (bạn có thể truy cập link bên dưới để sử dụng api của google và oculus nhé).
Nói thêm rằng, bất kỳ VR nào cũng phải đáp ứng 2 công dụng chính là tạo hình và mô phỏng. Về việc tạo hình thì có thể thực hiện trên chính phần mềm đó hay sử dụng phần mềm trung gian như các phần mềm đồ họa AutoCAD, 3d Studio, 3Ds Max, Maya. Mô phỏng ở đây là khả năng mô phỏng các phản ứng vật lý LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 như động học, va chạm, động lực học và mô phỏng ứng xử của đối tượng như áo dính nước thì màu áo phải đậm hơn, chiếc cốc rơi xuống bể.3: Một vật ở trên cạn sẽ có trạng thái khác một vật ở dưới nước Trên thực tế, để có được trải nghiệm hoàn hảo. Người ta thường sử dụng một thiết bị đi kèm là kính thực tế ảo.
Nó có tác dụng như thế nào? Lấy ví dụ là Google CardBoard của Google.3: Một vật ở trên cạn sẽ có trạng thái khác một vật ở dưới nước Nếu nhìn vào, bạn sẽ thấy Google CardBoard có 2 khung nhìn kèm theo 2 thấu kính tương ứng với vị trí của mắt phải và mắt trái. Phía trước nó là khu vực LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 giữ chiếc điện thoại không bị rơi. Vậy kính thực tế ảo tương tác với một hệ thống VR như thế nào? Nếu bạn đã đọc qua mục 2.1 thì bạn sẽ hiểu tại sao người ta lại chia khung nhìn ra 2 phần tách biệt. Và những phần mềm VR trên điện thoại khi hoạt động cũng chia hình ảnh của cùng một vật ra 2 khung hình tách biệt nhau.
Mỗi khung hình sẽ được gửi vào mắt, và não bộ sẽ làm phần việc còn lại là ghép nó thành một hình ảnh 3 chiều. Bạn tự hỏi tại sao lại có 2 thấu kính, chúng có tác dụng gì? Không phải mắt thôi là đủ sao? Mắt chúng ta tiếp nhận thông tin hình ảnh về môi trường ở một góc nhìn rất rộng. Điểm yếu của một chiếc kính thực tế ảo nếu không có thấu kính thì hình ảnh truyền từ khung hình trên điện thoại tới mắt bạn ở một góc vuông. Nó cho bạn cảm giác hình ảnh đó vẫn ở dạng 2 chiều ở một góc độ nào đó.
Bộ thấu kính được lắp vào để giải quyết vấn đề đó. Thông thường, thấu kính được sử dụng là thấu kính hội tụ. Nguyên tắc hoạt động của nó như hình dưới. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 Không có thấu kính.
Bạn vẫn thấy những dải màu đen xung quanh khung hình Có thấu kinh. Mọi thứ sẽ mở rộng ra hết tầm mắt của bạn Điều cuối cùng bạn nhận ra ở một chiếc kính VR là nó tách biệt mắt của bạn ra khỏi thế giới bên ngoài. Dễ hiểu thôi, ánh sáng từ môi trường bên ngoài lọt vào thì trải nghiệm không còn được tốt nữa (đó là lý do tại sao ở rạp chiếu phim, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 12 người ta tắt toàn bộ đèn trừ màn hình chiều để người xem có trải nghiệm tốt nhất đối với bộ phim). Điều cuối cùng bạn nhận ra ở một chiếc kính VR là nó tách biệt mắt của bạn ra khỏi thế giới bên ngoài.
Dễ hiểu thôi, ánh sáng từ môi trường bên ngoài lọt vào thì trải nghiệm không còn được tốt nữa (đó là lý do tại sao ở rạp chiếu phim, người ta tắt toàn bộ đèn trừ màn hình chiều để người xem có trải nghiệm tốt nhất đối với bộ phim). Hiện nay, những phần mềm VR có mặt ở rất nhiều nơi. Các chợ ứng dụng bây giờ đều có app VR. Ba chợ ứng dụng hàng đầu như Google Play, App Store hay Windows đều đã có app VR.
Chỉ cần bấm VR trên thanh tìm kiếm, nó sẽ hiện ra một danh sách rất nhiều app VR tha hồ chọn. Một số app VR có trả phí hay cho chơi thử. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 13 Youtube cũng đã hỗ trợ video thực tế ảo ở dạng 360, cho phép bạn theo dõi toàn bộ cảnh quay tùy thích Tuy VR đa dạng về số lượng nhưng VR chưa thực sự đa dạng về khả năng tương tác. Nhiều app VR chỉ cho phép bạn thay đổi khung nhìn.
Còn những app VR hỗ trợ nhiều sự tương tác hơn như sờ, nắm, tương tác với đối tượng trong môi trường VR thì nhìn chung khá ít. Một số app VR như thế như : HitMan Go (VR), Drop Dead, Lone Echo của Oculus. Một hình ảnh 3D được tạo ra theo nguyên lý tạo ảnh 3D từ hai mắt, sự chìm hay nổi của sự vật phụ thuộc vào cách nhìn của người quan sát. Ảnh 3 chiều này không chỉ tới từ một mắt mà là sự kết hợp hình ảnh từ 2 mắt.
Ví dụ khi nhìn vào hai hình ảnh của một vật sát cạnh nhau, nếu như mắt trái nhìn vào ảnh bên phải và mắt phải nhìn vào ảnh bên trái thì ta cảm tưởng như vật đang nổi ra khỏi khung hình và ngược lại thì vật đó lõm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Từ hình ảnh của 2 mắt, qua não bộ chúng sẽ chập lại với nhau tạo thành hình ảnh ba chiều. Chỉ cần ta thay đổi ánh sáng ở phần trung tâm thì cách mắt tiếp nhận sự chìm nổi của vật lại khác nhau. Một điều cần lưu ý rằng, nếu ta nhắm một mắt lại và nhìn sự vật xung quanh thì ta vẫn cảm nhận được không gian 3 chiều.
Điều này có được do cách suy luận của não bộ khi nó tiếp nhận thông tin từ một bức ảnh. Một số đã là bản năng khi sinh ra, còn số khác đến từ học hỏi. Phần cứng Máy tính : máy tính ở đây hiểu theo nghĩa rộng hơn là bộ xử lí đồ họa, nó cho phép môi trường thực tế ảo chạy một cách trơn tru. Nó có thể là điện thoại, máy vi tính,.
Đa phần các thiết bị máy tính hiện nay đều có khả năng hỗ trợ được VR ở một mức đồ họa nhất định. Một số môi trường VR yêu cầu cao hơn như tốc độ xử lí, khả năng xử lí đồ họa cao. Một máy tính có khả năng xử lí càng cao thì bạn sẽ trải nghiệm được môi trường VR càng tốt, tránh tình trạng giật, lag. Các thiết bị đầu vào cho phép bạn tương tác với thế giới ảo: bộ dò tìm vị trí (position tracking) để xác định vị trí quan sát của người xem trong thế giới ảo.
Bộ giao diện định vị (Navigaition interfaces) cho phép bạn thay đổi nhiều thuộc tính của người xem như góc nhìn, vị trí. Bộ giao diện cử chỉ (Gesture interfaces) cho phép bạn điều khiển được đối tượng trong thực tế ảo. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 15 Các thiết bị đầu ra: hiển thị đồ họa để nhìn được đối tượng 3D nổi. Thiết bị âm thanh để nghe được âm thanh của môi trường, người ta tạo ra những bộ loa đi kèm có chất lượng cao có khả năng tạo âm thanh vòm, hay tạo ra âm thanh phụ thuộc vào môi trường như xa thì âm thanh nhỏ, trong động thì âm thanh vang.
nó mang lại một trải nghiệm rất chân thật. Bộ phản hồi cảm giác (Haptic feedback như găng tay) để tạo xúc giác khi sờ, nắm đối tượng. Bộ phản hồi xung lực để tạo ra lực tác động như khi đi đường xóc. Một hệ thống VR bình thường thì chỉ cần âm thanh là đủ.
Nếu bạn muốn trải nghiệm được tốt hơn thì có thể sử dụng đến những thiết bị đầu ra khác. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 16 Găng tay dành cho VR mang lại trải nghiệm sờ nắm tốt hơn Kính thực tế ảo hiện nay rất đa dạng về chủng loại, giá cả. Một số dòng kính thực tế ảo trang bị loa chất lượng cao, kèm cảm biến chạm để mang lại trải nghiệm tốt nhất có thể.000đ, bạn đã có thể sở hữu một Google CardBoard rồi ! LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 17 Oculus Rift còn kèm theo tai nghe và touch VR 1. Các lĩnh vực ứng dụng của Thực tại ảo Công nghệ thực tại ảo đang ngày một phát triển rộng rãi và có mặt trong hầu hết các lĩnh vực quan trọng trong cuộc sống.