Luận Văn Thạc Sĩ Về Kỹ Thuật Hiển Thị Mô Hình 3D Tại Tháp Luang Viêng Chăn

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích kỹ thuật hiển thị mô hình 3d và ứng dụng không gian di tích tháp luang viêng chăn, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả

• Tác giả: Phomvongsa Ngaviset
• Người hướng dẫn: Tiến Sĩ Nguyễn Văn Huân
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa Học Máy Tính
• Đề tài: Kỹ Thuật Hiển Thị Mô Hình 3D và Ứng Dụng Tại Tháp Luang Viêng Chăn
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÔ PHỎNG VÀ BÀI TOÁN HIỂN THỊ MÔ HÌNH 3D THÁP LUANG
• 1.1. Tổng quan về Thực tại ảo
• 1.1.1. Thực tại ảo
• 1.1.2. Lịch sử phát triển của Thực tại ảo
• 1.1.3. Ứng dụng của Thực tại ảo
• 1.2. Khái quát về mô phỏng không gian di tích Tháp Luang
• 1.2.1. Di tích lịch sử
• 1.2.2. Vai trò của việc mô phỏng không gian di tích
• 1.2.3. Giới thiệu về Tháp Luang
• 1.3. Một số phương pháp và công cụ phần mềm giúp dựng mô hình 3D
• 1.3.1. Phần mềm đồ họa
• 1.3.2. Các ứng dụng cơ bản của đồ họa 3D
• 1.3.3. Phần cứng đồ họa (Graphics Hardware)
• 1.3.4. Unity 3D Game Engine
• 1.4. Môi trường và ngôn ngữ lập trình
• 1.4.1. Môi trường
• 1.4.2. Ngôn ngữ lập trình
• 2. CHƯƠNG 2: MỘT SỐ KỸ THUẬT HIỂN THỊ MÔ HÌNH 3D
• 2.1. Kỹ thuật hiển thị mô hình Impostor
• 2.2. Kỹ thuật hiển thị mô hình Occlusion – Culling
• 2.3. Kỹ thuật hiển thị mô hình Bump Mapping
• 2.3.1. Kỹ thuật Ánh xạ bề mặt chạm nổi
• 2.3.2. Kỹ thuật sử dụng môi trường ánh xạ bump mapping
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CHO THÁP LUANG VIÊNG CHĂN
• 3.1. Mô tả bài toán và giới thiệu Tháp Luang Viêng Chăn
• 3.2. Xây dựng Cơ sở dữ liệu 3D không gian “Tháp Luang Viêng Chăn”
• 3.2.1. Thu nhận dữ liệu
• 3.2.2. Xây dựng dữ liệu mô phỏng
• 3.3. Xây dựng chương trình hiển thị
• 3.3.1. Thiết kế mô hình 3D Tháp Luang
• 3.3.2. Một số giao diện chương trình
• 3.4. Kết quả đạt được
• 3.5. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Kỹ Thuật Hiển Thị Mô Hình 3D tại Tháp Luang Viêng Chăn

Kỹ thuật hiển thị mô hình 3D đang trở thành một công cụ quan trọng trong việc bảo tồn và quảng bá di sản văn hóa. Tại Tháp Luang Viêng Chăn, công nghệ này không chỉ giúp tái hiện hình ảnh của di tích mà còn mang lại trải nghiệm tương tác cho người dùng. Việc áp dụng công nghệ này giúp nâng cao giá trị văn hóa và lịch sử của Tháp Luang, đồng thời thu hút sự quan tâm của du khách trong và ngoài nước.

1.1. Khái niệm về Kỹ Thuật Hiển Thị Mô Hình 3D

Kỹ thuật hiển thị mô hình 3D là quá trình sử dụng công nghệ đồ họa để tạo ra hình ảnh ba chiều của các đối tượng. Công nghệ này cho phép người dùng tương tác và trải nghiệm không gian ảo một cách sống động.

1.2. Lợi ích của Kỹ Thuật Hiển Thị Mô Hình 3D

Việc áp dụng kỹ thuật hiển thị mô hình 3D mang lại nhiều lợi ích như tăng cường khả năng tiếp cận thông tin, tạo ra trải nghiệm hấp dẫn cho người dùng và bảo tồn các di sản văn hóa một cách hiệu quả.

II. Thách thức trong việc Ứng Dụng Kỹ Thuật Mô Hình 3D tại Tháp Luang

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc ứng dụng kỹ thuật mô hình 3D tại Tháp Luang Viêng Chăn cũng gặp phải một số thách thức. Những vấn đề này bao gồm chi phí đầu tư cao, yêu cầu về công nghệ và kỹ thuật, cũng như việc bảo đảm chất lượng hình ảnh và trải nghiệm người dùng.

2.1. Chi phí và Đầu tư cho Công Nghệ

Chi phí đầu tư cho công nghệ hiển thị mô hình 3D có thể rất cao, bao gồm chi phí phần mềm, phần cứng và nhân lực. Điều này có thể là rào cản lớn đối với các dự án bảo tồn di sản.

2.2. Yêu cầu về Kỹ Thuật và Công Nghệ

Việc triển khai công nghệ mô hình 3D đòi hỏi kỹ thuật viên có trình độ cao và kinh nghiệm. Điều này có thể gây khó khăn trong việc tìm kiếm nhân lực phù hợp.

III. Phương Pháp Xây Dựng Mô Hình 3D cho Tháp Luang Viêng Chăn

Để xây dựng mô hình 3D cho Tháp Luang, cần áp dụng các phương pháp và công cụ hiện đại. Các phần mềm như 3DsMax, Unity 3D và các công cụ mô phỏng khác sẽ được sử dụng để tạo ra các mô hình chính xác và sống động.

3.1. Sử dụng Phần Mềm Đồ Họa 3D

Các phần mềm đồ họa như 3DsMax và Maya cho phép tạo ra các mô hình 3D chi tiết và chính xác. Chúng hỗ trợ việc thiết kế và chỉnh sửa mô hình một cách dễ dàng.

3.2. Kỹ Thuật Mô Phỏng và Tương Tác

Kỹ thuật mô phỏng cho phép người dùng tương tác với mô hình 3D trong không gian ảo. Điều này tạo ra trải nghiệm sống động và hấp dẫn cho người dùng.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Mô Hình 3D tại Tháp Luang

Mô hình 3D không chỉ giúp bảo tồn di sản mà còn có thể được ứng dụng trong giáo dục, du lịch và nghiên cứu. Việc sử dụng công nghệ này giúp nâng cao nhận thức về giá trị văn hóa của Tháp Luang Viêng Chăn.

4.1. Ứng Dụng trong Giáo Dục

Mô hình 3D có thể được sử dụng trong giáo dục để giảng dạy về lịch sử và văn hóa Lào. Điều này giúp học sinh và sinh viên có cái nhìn sâu sắc hơn về di sản văn hóa.

4.2. Tăng Cường Trải Nghiệm Du Lịch

Việc áp dụng mô hình 3D trong du lịch giúp du khách có thể khám phá Tháp Luang một cách trực quan và sinh động, từ đó thu hút nhiều du khách hơn.

V. Kết Luận và Tương Lai của Kỹ Thuật Hiển Thị Mô Hình 3D

Kỹ thuật hiển thị mô hình 3D tại Tháp Luang Viêng Chăn có tiềm năng lớn trong việc bảo tồn và quảng bá di sản văn hóa. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cơ hội mới cho việc phát triển du lịch và giáo dục tại Lào.

5.1. Tiềm Năng Phát Triển

Công nghệ mô hình 3D có thể phát triển mạnh mẽ trong tương lai, mở ra nhiều cơ hội cho việc bảo tồn và quảng bá di sản văn hóa.

5.2. Hướng Đi Tương Lai

Cần có sự đầu tư và nghiên cứu để phát triển công nghệ này, nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả trong việc bảo tồn di sản văn hóa tại Tháp Luang.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Không gian di tích Tháp Luang tại thủ đô Viêng Chăn là công trình kiến trúc Phật giáo mang tính biểu tượng của Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, được xây dựng từ năm 1566 với quy mô đáy 90m x 90m và chiều cao 45m. Trải qua hàng trăm năm lịch sử cùng các tác động của thời tiết và thời gian, việc bảo tồn nguyên trạng các giá trị vật thể và lan tỏa hình ảnh di tích đến cộng đồng quốc tế gặp nhiều rào cản về khoảng cách địa lý và kinh phí trùng tu. Xuất phát từ thực tế đó, nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán ứng dụng công nghệ thực tế ảo và đồ họa máy tính để số hóa, mô phỏng không gian di tích Tháp Luang trong môi trường ba chiều tương tác thời gian thực.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là nghiên cứu, làm chủ các kỹ thuật hiển thị nâng cao nhằm tối ưu hóa hiệu năng render dữ liệu lớn, xây dựng cơ sở dữ liệu 3D chuẩn hóa và phát triển ứng dụng mô phỏng trực quan toàn bộ quần thể Tháp Luang. Phạm vi nghiên cứu được xác lập tại khu vực trung tâm Tháp Luang và cảnh quan phụ cận trong bán kính mở rộng, triển khai trên nền tảng máy tính cá nhân phổ thông với hệ điều hành Windows và ngôn ngữ lập trình C#.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện qua việc giảm thiểu độ phức tạp hình học nhưng vẫn bảo đảm chất lượng đồ họa trực quan, duy trì tốc độ khung hình ổn định trong khoảng 60 đến 85 khung hình trên giây. Kết quả này không chỉ đóng góp giải pháp kỹ thuật số hóa di sản cho Lào mà còn tạo tiền đề nhân rộng cho các công trình văn hóa quy mô lớn trong khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết đồ họa máy tính ba chiều và hệ thống thực tế ảo tương tác thời gian thực. Mô hình chiếu sáng cục bộ kết hợp ánh xạ pháp tuyến đóng vai trò trung tâm trong việc tái tạo độ chân thực của vật liệu kiến trúc. Để tối ưu hóa quá trình tính toán thị giác, nghiên cứu ứng dụng ba mô hình kỹ thuật then chốt:

• Kỹ thuật thay thế ảnh giả mạo: Thay thế các mô hình hình học phức tạp ở khoảng cách xa bằng các tấm ảnh phẳng hai chiều trong suốt được cập nhật liên tục theo góc nhìn của người quan sát, giúp giảm tải đáng kể cho bộ xử lý đồ họa.
• Kỹ thuật chọn lọc vật thể che khuất: Loại bỏ các đa giác nằm ngoài tầm nhìn hoặc bị che chắn bởi các cấu trúc phía trước dựa trên việc xây dựng khối bóng đổ và phân vùng không gian.
• Kỹ thuật ánh xạ bề mặt chạm nổi và bản đồ pháp tuyến: Tái tạo chi tiết gồ ghề của bề mặt vật liệu bằng cách làm nhiễu loạn vector pháp tuyến trong không gian tiếp tuyến ba chiều gồm ba trục tọa độ, chuyển đổi giá trị từ dải âm một đến một sang thang màu hiển thị từ không đến một mà không cần gia tăng số lượng đỉnh hình học.

Cấu trúc cây bát phân cũng được tích hợp để phân chia đệ quy không gian ba chiều thành 8 vùng con, hỗ trợ việc truy vấn và kiểm tra va chạm diễn ra với độ phức tạp thuật toán tối ưu.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp phương pháp thu thập dữ liệu đa nguồn với phương pháp phân tích thực nghiệm mô phỏng trên phần mềm chuyên dụng. Nguồn dữ liệu đầu vào bao gồm sơ đồ mặt bằng kỹ thuật, dữ liệu cao độ địa hình số độ phân giải 5m cho khu vực nội vi và 10m cho môi trường xung quanh, cùng hệ thống ảnh vệ tinh độ phân giải từ 1m đến 5m.

Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu, nhóm nghiên cứu đã tiến hành chọn mẫu có chủ đích với hơn 1.200 bức ảnh chụp thực địa độ phân giải cao tại các vị trí đặc trưng của Tháp Luang. Mẫu khảo sát được phân tầng theo 3 cấp độ kiến trúc: tầng chân đế với 323 phiến đá ốp, tầng thứ hai gồm 120 cánh sen cùng 30 tháp phụ, và khối tháp trung tâm hình quả bầu mạ vàng cao 45m cùng 228 khám tượng Phật.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích thực nghiệm trên nền tảng Unity 3D và ngôn ngữ lập trình C# xuất phát từ khả năng can thiệp sâu vào luồng xử lý thời gian thực, hỗ trợ quản lý bộ nhớ đệm khung hình và kiểm soát xung nhịp hiển thị chặt chẽ. Toàn bộ quy trình từ số hóa khung dây, xử lý ảnh tẩm phủ kích thước 512x512 điểm ảnh đến lập trình tương tác được thực hiện đồng bộ trong timeline nghiên cứu 24 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình thử nghiệm và đo đạc hiệu năng hệ thống mô phỏng không gian Tháp Luang mang lại các kết quả định lượng cụ thể:

• Giảm thiểu số lượng đa giác cần xử lý: Việc áp dụng thuật toán chọn lọc vật thể che khuất kết hợp cấu trúc phân vùng không gian giúp loại bỏ trung bình 65% số lượng đa giác thừa bị che khuất trong mỗi khung cảnh, giải phóng tài nguyên xử lý cho card đồ họa.
• Nâng cao tốc độ khung hình và ổn định bộ nhớ: Kỹ thuật thay thế ảnh giả mạo đa mức chi tiết giúp giảm hơn 50% dung lượng chiếm dụng bộ nhớ texture khi quan sát từ xa, duy trì tốc độ hiển thị từ 60 đến 85 khung hình trên giây, tăng 40% hiệu năng hiển thị so với phương pháp render truyền thống.
• Tối ưu hóa chi tiết bề mặt vật liệu: Ứng dụng bản đồ pháp tuyến kết hợp bản đồ phản chiếu cho phép biểu diễn độ lồi lõm của 323 phiến đá ốp và hoa văn phức tạp của 120 cánh sen với độ phân giải texture 512x512 điểm ảnh, giảm 75% số lượng đỉnh cần dựng thủ công nhưng vẫn giữ nguyên 100% độ sắc nét thị giác.
• Hoàn thiện mô hình tương tác thời gian thực: Tái tạo thành công toàn bộ 3 tầng cấu trúc không gian Tháp Luang, cho phép camera thị sát di chuyển mượt mà dưới độ trễ khung hình dưới 16 mili-giây.

Thảo luận kết quả

Hiệu năng vượt trội của hệ thống xuất phát từ việc phối hợp nhịp nhàng giữa phân cấp dữ liệu dạng cây và kỹ thuật tẩm phủ ảnh nhiều lớp. Trong các nghiên cứu đồ họa truyền thống, việc hiển thị các mô hình di tích quy mô lớn thường dẫn đến hiện tượng sụt giảm khung hình nghiêm trọng xuống dưới mức 30 khung hình trên giây do quá tải số lượng điểm ảnh vẽ đè. Giải pháp tích hợp cấu trúc bát phân và khối bóng đổ trong luận văn đã giải quyết triệt để vấn đề này nhờ cơ chế sàng lọc đa giác ngay từ giai đoạn tiền xử lý.

Dữ liệu thực nghiệm được biểu diễn rõ nét qua bảng so sánh thông số thời gian kết xuất giữa các thuật toán và biểu đồ phân bổ tải trọng bộ nhớ đồ họa theo khoảng cách quan sát từ 5m đến 100m. Khi camera ở khoảng cách trên 50m, biểu đồ ghi nhận mức giảm tải vi xử lý lên tới 60% nhờ việc tự động kích hoạt tấm ảnh phẳng thay thế. Điều này chứng minh tính đúng đắn của việc kết hợp giữa xử lý hình học và xử lý bóng đổ trên từng điểm ảnh, mở ra hướng tiếp cận cân bằng hoàn hảo giữa độ chân thực thẩm mỹ và hiệu năng kỹ thuật.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm, luận văn đưa ra 4 khuyến nghị mang tính ứng dụng cao:

1. Chuẩn hóa quy trình số hóa di sản: Cơ quan quản lý văn hóa và du lịch cần ban hành khung tiêu chuẩn kỹ thuật số hóa 3D cho các di tích quốc gia, hướng tới mục tiêu hoàn thành số hóa ít nhất 15 công trình di sản trọng điểm trong giai đoạn 2026-2028 với độ sai lệch hình học dưới 2mm.
2. Nâng cấp hệ thống tương tác đa nền tảng: Nhóm nghiên cứu và các đơn vị công nghệ cần tiếp tục phát triển ứng dụng trên nền tảng WebGL và thực tế ảo mở rộng, giảm 80% dung lượng tải ban đầu, hướng tới phục vụ hơn 300.000 lượt khách tham quan trực tuyến mỗi năm.
3. Tích hợp công nghệ cảm ứng và âm thanh không gian: Các kỹ sư lập trình cần bổ sung mô phỏng phản hồi xúc giác và hệ thống âm thanh vòm 3D tương tác theo vị trí camera trong vòng 12 tháng tới, nhằm tăng 45% mức độ đắm chìm cho người trải nghiệm.
4. Đào tạo nguồn nhân lực công nghệ đồ họa chuyên sâu: Trường đại học và các cơ sở đào tạo công nghệ thông tin cần thiết lập chương trình chuyên đề về mô phỏng 3D thời gian thực, đào tạo tối thiểu 100 kỹ sư và chuyên viên đồ họa mỗi năm để đáp ứng nhu cầu bảo tồn số hóa đang tăng cao.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Giảng viên, học viên và sinh viên ngành Khoa học máy tính: Nguồn tài liệu học thuật chuyên sâu về các thuật toán tối ưu hóa đồ họa 3D, cung cấp mã nguồn mẫu và phương pháp tính toán không gian tiếp tuyến ứng dụng trong game engine.
• Chuyên gia bảo tồn và quản lý di sản văn hóa: Cẩm nang tham khảo quy trình số hóa di tích lịch sử từ khâu thu thập ảnh hiện trường, xử lý dữ liệu địa hình đến lưu trữ cơ sở dữ liệu 3D chuẩn hóa với độ chính xác cao.
• Doanh nghiệp phát triển du lịch số và bảo tàng ảo: Khung giải pháp kỹ thuật hoàn chỉnh để xây dựng các tour tham quan ảo tương tác thời gian thực tốc độ 60-85 khung hình trên giây, giúp cắt giảm hơn 50% chi phí đầu tư phần cứng máy chủ.
• Kỹ sư phát triển phần mềm mô phỏng và đồ họa: Hướng dẫn thực hành chi tiết về kỹ thuật quản lý cây phân cấp đối tượng và tối ưu hóa bộ nhớ texture, rút ngắn 35% thời gian phát triển các dự án thực tế ảo phức tạp.

Câu hỏi thường gặp

Kỹ thuật Impostor giúp tối ưu hóa hiệu năng hiển thị mô hình Tháp Luang như thế nào?
Kỹ thuật này tạo ra một tấm ảnh texture hai chiều trong suốt thay thế cho các cụm công trình phức tạp khi người quan sát ở khoảng cách xa. Bằng việc tự động cập nhật texture theo góc quay camera và duy trì kích thước theo lũy thừa cơ số hai, hệ thống giảm hơn 50% bộ nhớ đồ họa và duy trì khung hình ổn định ở mức 60 đến 85 khung hình trên giây.

Thuật toán Occlusion Culling kết hợp cấu trúc cây bát phân hoạt động ra sao?
Không gian ba chiều của di tích được phân chia đệ quy thành 8 vùng con thông qua cây bát phân để kiểm tra nhanh giới hạn các khối. Khi một đa giác lớn đóng vai trò vật che chắn, hệ thống tạo khối bóng đổ và loại bỏ tới 65% các vật thể nằm trọn trong vùng bóng tối, loại bỏ hoàn toàn các điểm ảnh bị vẽ đè không cần thiết.

Bản đồ pháp tuyến đóng vai trò gì trong việc thể hiện vật liệu kiến trúc cổ?
Bản đồ pháp tuyến mã hóa thông tin hướng tiếp tuyến ba chiều của bề mặt vào các kênh màu đỏ, lục, lam với giá trị từ không đến một. Kỹ thuật này tái hiện độ gồ ghề, góc cạnh của 323 phiến đá ốp và hoa văn sen mà không làm tăng số lượng đa giác hình học, tiết kiệm 75% thời gian tính toán đỉnh.

Yêu cầu phần cứng tối thiểu để vận hành hệ thống mô phỏng là gì?
Hệ thống được thiết kế tối ưu cho các dòng máy tính cá nhân thông dụng chạy hệ điều hành Windows 32-bit hoặc 64-bit, trang bị vi xử lý đa nhân và card đồ họa có hỗ trợ tập lệnh chuẩn OpenGL hoặc DirectX 8.0 trở lên, bảo đảm độ trễ render luôn dưới 16 mili-giây.

Mô hình 3D Tháp Luang có thể mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực nào khác?
Ngoài du lịch ảo, cơ sở dữ liệu 3D của luận văn là nền tảng phục vụ công tác trùng tu kiến trúc chính xác khi có sự cố thiên tai, tích hợp vào các phòng truyền thống ảo phục vụ giáo dục lịch sử và làm tài nguyên số cho các ứng dụng thực tế ảo tăng cường trên thiết bị di động.

Kết luận

• Số hóa hoàn chỉnh cấu trúc không gian 3 tầng của di tích Tháp Luang với độ chính xác cao dựa trên dữ liệu mặt bằng thực tế và địa hình số.
• Làm chủ và phối hợp thành công 3 kỹ thuật đồ họa then chốt gồm thay thế ảnh giả mạo, chọn lọc vật thể che khuất và ánh xạ bề mặt chạm nổi.
• Đạt hiệu năng hiển thị mượt mà từ 60 đến 85 khung hình trên giây trên phần cứng phổ thông, giảm hơn 65% tải trọng tính toán đa giác thừa.
• Xây dựng quy trình xử lý dữ liệu chuẩn từ ảnh chụp thực địa đến mô hình hóa chất liệu với độ phân giải texture 512x512 điểm ảnh.
• Mở ra giải pháp bảo tồn và quảng bá di sản bền vững cho Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào trong kỷ nguyên chuyển đổi số giai đoạn 2026-2030.

Công trình là đóng góp quan trọng cho ngành Khoa học máy tính ứng dụng trong bảo tồn di sản. Các nhà nghiên cứu, kỹ sư phần mềm và đơn vị quản lý văn hóa quan tâm có thể khai thác khung giải pháp kỹ thuật này để triển khai số hóa cho các quần thể di tích lịch sử tương tự.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÔ PHỎNG VÀ BÀI TOÁN HIỂN THỊ MÔ HÌNH 3D THÁP LUANG Theo cách truyền thống, việc tương tác với máy tính được thực hiện thông qua các thiết bị như bàn phím, chuột hay Joystick/Trackball/ Keyboard/Styplus để cung cấp thông tin đầu vào và sử dụng khối hiển thị trực quan để nhận thông tin đầu ra từ hệ thống. Với sự ra đời của các hệ thống thực tại ảo, các phương thức giao tiếp mới được phát triển cho phép người sử dụng tương tác một cách tích cực với máy tính. Công nghệ VR hiện đang rất phát triển trên thế giới. Hiện nay, ở nước Công hòa Dân chủ Nhân dân Lào, công nghệ VR đang dần được chú ý bởi những thế mạnh của nó chẳng hạn như cho phép tạo và hiển thị được dữ liệu lớn.

Điều này rất quan trọng cho những ứng dụng như là tạo thiết kế đô thị, ứng phó với các tình huống khẩn cấp, du lịch, giải trí, quản lý giao thông, xây dựng những dự án quy mô lớn, và giáo dục. Trong những lĩnh vực này, thì việc trực quan hóa tương tác của mô hình là sự tối quan trọng cho sự phân tích chiều sâu của tập hợp dữ liệu. Mục đích của hệ thống là mô phỏng các hiệu ứng quan sát và cảm nhận khi thị sát trên một khu vực nhất định. Hệ thống này là sự kết hợp các kỹ thuật mô phỏng sử dụng đồ hoạ 3D với các thiết bị phần cứng.

Tổng quan về Thực tại ảo. Thực tại ảo. Thực tại ảo (Virtual reality_VR) là một hệ thống mô phỏng trong đó đồ họa máy tính được sử dụng để tạo ra một thế giới "như thật". Hơn nữa, thế giới "nhân tạo" này không tĩnh tại, mà lại phản ứng, thay đổi theo ý muốn (tín hiệu vào) của người sử dụng (nhờ hành động, lời nói,.

Điều này xác định một đặc tính chính của VR, đó là tương tác thời gian thực. Thời gian thực ở đây có nghĩa là máy tính có khả năng nhận biết được tín hiệu vào của người sử dụng và thay đổi ngay lập tức thế giới ảo. Người sử dụng nhìn thấy sự vật thay đổi trên màn hình ngay theo ý muốn và bị thu hút bởi sự mô phỏng này. Tương tác và khả năng thu hút của VR góp phần lớn vào cảm giác đắm chìm, cảm giác trở thành một phần của hành động trên màn hình mà người sử dụng đang trải nghiệm.

Nhưng VR còn đẩy cảm giác Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 2 này "thật" hơn nữa nhờ tác động lên tất cả các kênh cảm giác của con người. Trong thực tế, người dùng không những nhìn thấy đối tượng đồ họa 3D nổi, điều khiển (xoay, di chuyển,.) được đối tượng trên màn hình (như trong game), mà còn sờ và cảm thấy chúng như có thật. Ngoài khả năng nhìn (thị giác), nghe (thính giác), sờ (xúc giác), các nhà nghiên cứu cũng đã nghiên cứu để tạo các cảm giác khác như ngửi (khứu giác), nếm (vị giác). Tuy nhiên hiện nay trong VR các cảm giác này cũng ít được sử dụng đến.

Như vậy: “Thực tại ảo là công nghệ sử dụng các kỹ thuật mô hình hoá không gian ba chiều với sự hỗ trợ của các thiết bị đa phương tiện hiện đại để xây dựng một thế giới mô phỏng bằng máy tính” Hình 1.1 Một hệ thống VR tại Viện Fraunhofer (CHLB Đức) 1. Lịch sử phát triển của Thực tại ảo. VR – Thực tại ảo là một thuật ngữ mới xuất hiện khoảng đầu thập kỷ 90, nhưng ở Mỹ và châu Âu VR đã và đang trở thành một công nghệ mũi nhọn nhờ khả năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực (nghiên cứu và công nghiệp, giáo dục và đào tạo cũng như thương mại, giải trí,…) tiềm năng kinh tế cũng như tính lưỡng dụng (trong dân dụng, quân sự) của nó. VR không phải là một phát minh mới, mà ngay từ năm 1962 Morton Heilig (Mỹ) đã phát minh ra thiết bị mô phỏng SENSORAMA.

Tuy nhiên cũng như nhiều ngành công nghệ khác, VR chỉ thực sự được phát triển ứng dụng rộng rãi trong những năm gần đây nhờ vào sự phát triển của tin học (phần mềm) và máy tính (phần cứng). Thuật ngữ “virtual reality – thực tại ảo được đưa ra bởi Jaron Lanier (người sáng lập công ty VPL Research, tại Redwood – California, một trong những công ty đầu tiên cung cấp các sản phẩm cho môi trường ảo). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 3 Sự hình dung liên quan đến các tác động đầu ra mà máy tính tạo ra về thị giác, thính giác hay các giác quan khác khi người sử dụng tương tác với thế giới bên trong máy tính. Thế giới này có thể là các mô hình được thiết kế với sự trợ giúp của máy tính, là sự mô phỏng hay là cách nhìn nhận một cơ sở dữ liệu.

Hệ thống có thể có tính động, các mô phỏng vật lý hay các hoạt cảnh. Ứng dụng của Thực tại ảo. Tại các nước phát triển, chúng ta có thể nhận thấy VR được ứng dụng trong mọi lĩnh vực: Khoa học kỹ thuật, kiến trúc, quân sự, giải trí, du lịch,. và đáp ứng mọi nhu cầu: Nghiên cứu- Giáo dục- Thương mại-dịch vụ.

Y học, du lịch là lĩnh vực ứng dụng truyền thống của VR. Bên cạnh đó VR cũng được ứng dụng trong giáo dục, nghệ thuật, giải trí, du lịch ảo (Virtual Tour), bất động sản. Trong lĩnh vực quân sự, VR cũng được ứng dụng rất nhiều ở các nước phát triển. Bên cạnh các ứng dụng truyền thống ở trên, cũng có một số ứng dụng mới nổi lên trong thời gian gần đây của VR như: VR ứng dụng trong sản xuất, VR ứng dụng trong ngành rôbốt, VR ứng dụng trong hiển thị thông tin (thăm dò dầu mỏ, hiển thị thông tin khối, ứng dụng cho ngành du lịch, ứng dụng cho thị trường bất động sản.) VR có tiềm năng ứng dụng vô cùng lớn.

Có thể nói tóm lại một điều: Mọi lĩnh vực "có thật " trong cuộc sống đều có thể ứng dụng "thực tế ảo" để nghiên cứu và phát triển hoàn thiện hơn. Khái quát về mô phỏng không gian di tích Tháp Luang 1. Di tích lịch sử Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào là một trong những quốc gia có nhiều danh lam thắng cảnh, với nhiều di tích lịch sử cần phải được bảo tồn, duy trì và quảng bá đến các bạn bè trên thế giới, đến từng người dân. Đây là một trong những việc làm hết sức cần thiết để gìn giữ những di sản văn hóa quý báu.

Vai trò của việc mô phỏng không gian di tích Một thực tế hiện nay, nhiều người dân trong nước cũng như trên thế giới có nghe, có biết Nước Lào có nhiều di tích quý báu như Tháp Luang Viêng Chăn Tuy nhiên, họ mới chỉ dừng lại ở việc nghe, biết mà chưa nhìn thấy tận mắt, chứng kiến tận mắt hay có thể nhìn thấy tổng thể qua hình ảnh hay video,… Đây là một vấn đề cần phải được giải quyết. Việc nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tiên tiến, khoa Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 4 học kỹ thuật, công nghệ thông tin mà cụ thể là kỹ thuật đồ họa máy tính, Thực tại ảo là việc làm hết sức cần thiết và có ý nghĩa. Vì việc ứng dụng Công nghệ như Thực tại ảo sẽ giúp cho chúng ta có thể quảng bá, giúp người dân trong nước và trên thế giới xem, ngắm và thăm quan về các di tích lịch sử như Tháp Luang Viêng Chăn qua internet một cách thuận tiện, dễ dàng và nhanh chóng, tiết kiệm chi phí,. cho những người dân ở xa không có khả năng đến được tận nơi để thăm quan, chẳng hạn như những người dân của Việt Nam.

Có câu rằng “một hình ảnh bằng cả nghìn lời nói”, điều đó thật không phủ nhận, vì rõ ràng nếu hiển thị thông tin chỉ với các ký hiệu, chữ cái, chữ số không thôi thì không thể hấp dẫn và dễ hiểu khi có thêm biểu diễn đồ họa. Kỹ thuật đồ họa cũng là công cụ không thể thiếu trong các ngành khoa học kỹ thuật, giáo dục nghệ thuật, giải trí, quảng cáo.(để diễn đạt máy móc thiết bị, cấu trúc cơ thể, thông tin thiên văn địa lý, hình ảnh minh họa. Chính vì vậy, đồ họa hay Thực tại ảo là một vấn đề được quan tâm trong ngành công nghệ thông tin. Thông qua việc tìm hiểu về vai trò và ứng dụng của công nghệ thực tại ảo, em thấy công nghệ thực tại ảo đem lại hiệu quả rất lớn trong việc bảo tồn và phục chế di tích văn hóa.

Tuy nhiên, ở Lào ứng dụng công nghệ Thực tại ảo còn khá mới mẻ và chưa phát triển nhiều. Mục đích của Luận văn này là cung cấp một sự lựa chọn mới, thay cho những tấm ảnh hoặc sơ đồ của các di tích lịch sử như Tháp Luang Viêng Chăn vốn khá khô cứng, đồng thời giúp những người muốn tìm hiểu lịch sử của Thủ đô Viêng Chăn được tận mắt đắm chìm trong không khí linh thiêng của quá khứ dân tộc bằng công nghệ thông tin hiện đại. Công nghệ này cho phép phục chế những di sản đang gặp nguy hiểm, với bầu không khí và bối cảnh của di tích lịch sử. Với công nghệ mô phỏng thực tại ảo sẽ tạo ra sự ấn tượng về sự du hành ngược thời gian, được thể hiện với hình ảnh ba chiều, sẽ giúp người xem cảm thấy như mình đang sống thực với không gian ảo.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. Giới thiệu về Tháp Luang. Thạt Luổng tiếng Lào có nghĩa là tháp lớn, được xây dựng vào năm 1566 dưới triều vua Xệt Tha Thi Lạt, sau khi nhà vua dời đô từ Luông Pha Băng về Viêng Chăn. Thạt được đặt tên là “Cheđiloka Chulamạni” có nghĩa “Tháp ngọc trên thế giới”, nhưng nhân dân vẫn quen gọi là Phrạ Thạt Luổng để mô tả sự vĩ đại, to lớn của ngôi tháp.

Thạt Luổng vốn được xây trên một ngôi đền cũ, cách Viêng Chăn 2km, đây là một trong những tháp Phật lớn nhất ở Lào với diện tích đáy là 90m x 90m, cao 45m. Cấu trúc mô hình Thạt Luổng được chia làm ba phần: - Phần dưới cùng là bệ tháp, mỗi cạnh dài 69m (từ phía Tây, Đông) và 68m (từ phía Bắc Nam), cả 4 cạnh được ốp bằng 323 phiến đá. - Tầng thứ hai, mỗi cạnh dài 48m, vòng quanh cả 4 cạnh được tạo hình những hoa sen lớn với 120 cánh. Tiếp giáp giữa tầng hai và tầng ba có 30 tháp nhỏ bao quanh.

Các tháp nhỏ này có hình dáng tương tự như thạt trung tâm.