CÔNG NGHỆ THỰC TẠI ẢO – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Kiến Trúc Hà Nội

công nghệ thực tế ảo

nguyen huy thinh

nhóm công nghệ bim-vr

Tóm tắt : Công nghệ thực tế ảo đã trở thành một công nghệ tiên tiến trong cuộc cách mạng 4.0. Tại Việt Nam, thực tế ảo cũng đã được nghiên cứu và phát triển trong nhiều năm nhưng chưa có nhiều sản phẩm tạo được tiếng vang. một phần do chi phí xây dựng các ứng dụng thực tế ảo khá cao, một phần do sự lan tỏa của công nghệ này chưa được rộng rãi trong các trường đại học để thúc đẩy nghiên cứu và phát triển. Bài viết này sẽ giới thiệu về công nghệ thực tế ảo; sử dụng thực tế ảo trong ngành xây dựng; lập trình vr để tạo ra các sản phẩm thực tế ảo nhanh hơn.

Thực tại ảo hiện diện ở khắp mọi nơi

1. PHÁC HOẠ VỀ CÔNG NGHỆ THỰC TẠI ẢO TRONG TRONG CÁCH MẠNG 4.0

. thế giới thực. thế giới “nhân tạo” này phản ứng và thay đổi theo ý muốn (tín hiệu đầu vào) của người sử dụng (hành động, lời nói …).

Tính năng quan trọng nhất của công nghệ thực tế ảo là tương tác thời gian thực, tức là khả năng nhận thức thế giới thực gần giống với thế giới ảo.

hệ thống thực tế ảo bao gồm 5 thành phần: phần mềm, phần cứng, mạng, người dùng, ứng dụng. trong đó, phần mềm, phần cứng và ứng dụng là quan trọng nhất.

• Phần mềm: Phần mềm luôn là mạch máu của thực tế ảo, cũng như bất kỳ hệ thống máy tính hiện đại nào. Về nguyên tắc, có thể sử dụng bất kỳ ngôn ngữ lập trình hoặc phần mềm đồ họa nào để mô hình hóa (model) và mô phỏng (mô phỏng) các đối tượng thực tế ảo. ví dụ các ngôn ngữ (có thể được tìm thấy miễn phí) opengl, c ++, java3d, vrml, x3d, v.v. hoặc phần mềm thương mại như worldtoolkit, peoplehop, v.v. bất kỳ phần mềm vr nào cũng phải đảm bảo 2 công dụng. main: tạo hình mô phỏng. Các đối tượng VR được mô hình hóa bởi phần mềm này hoặc chuyển đổi từ mô hình 3D (được thiết kế bởi các phần mềm CAD khác như AutoCAD, 3D Studio, …). thì phần mềm thực tế ảo phải có khả năng mô phỏng động học, động lực học và hành vi của đối tượng.
• phần cứng : phần cứng của hệ thống thực tế ảo bao gồm: máy tính (pc hoặc máy trạm có cấu hình đồ họa mạnh), thiết bị đầu vào (thiết bị đầu vào), thiết bị đầu ra (thiết bị đầu ra).
• thiết bị đầu vào: bao gồm thiết bị đầu ra có khả năng kích thích các giác quan sáng tạo cảm giác tồn tại trong thế giới ảo. chẳng hạn như màn hình gắn trên đầu với hmd (màn hình gắn trên đầu), chuột, tai nghe âm thanh nổi và thiết bị đầu vào có khả năng nhận biết nơi người dùng đang nhìn hoặc chỉ, chẳng hạn như thiết bị theo dõi đầu, găng tay đi dây.
• thiết bị đầu ra: bao gồm các màn hình đồ họa (như màn hình, hdm, ..) để xem các đối tượng 3d. thiết bị âm thanh (loa) để nghe âm thanh vòm (như hi-fi, surround, ..). phản hồi xúc giác (phản hồi xúc giác như găng tay, ..) để tạo cảm giác xúc giác khi chạm và cầm đồ vật. bộ phận phản hồi lực để tạo ra lực tác động, chẳng hạn như khi đi xe đạp, đi trên đường gập ghềnh, …

Xu thế quan trọng trong thời đại Cách mạng 4.0 là “Ảo hóa”

Nhập vai đắm chìm cùng nhân vật

Về cơ bản, VR có 3 đặc tính chính là Tương tác (Interactive), Nhập vai (Immersion) và Tưởng tượng (Imagination). Một hệ thống thực tế ảo thì tính tương tác, các đồ họa ba chiều thời gian thực và cảm giác đắm chìm được xem là các đặc tính then chốt.

• Tương tác thời gian thực: có nghĩa là máy tính có khả năng nhận ra tín hiệu đầu vào của người dùng và thay đổi ngay lập tức thế giới ảo. người dùng thấy mọi thứ thay đổi trên màn hình theo ý muốn và bị cuốn hút vào mô phỏng này.
• đắm chìm: là hiệu ứng mà ứng dụng có thể tập trung có chọn lọc sự chú ý tối đa vào thông tin của người dùng của hệ thống thực tế ảo. người dùng cảm thấy là một phần của thế giới ảo, hòa vào thế giới đó. vr làm cho cảm giác này thậm chí còn “thật” hơn bằng cách tác động lên các kênh cảm giác khác. người dùng không chỉ nhìn thấy các đối tượng đồ họa 3d, điều khiển (xoay, di chuyển …) các đối tượng mà còn có thể chạm và cảm nhận chúng như thật. các nhà nghiên cứu cũng đang tìm cách tạo ra các cảm giác khác như mùi và vị trong thế giới ảo.
• Tương tác: Có hai khía cạnh của tương tác trong một. thế giới ảo: du hành trong thế giới và động lực của môi trường. du lịch là khả năng của người dùng để di chuyển độc lập, như thể trong một môi trường thực tế. các nhà phát triển phần mềm có thể thiết lập các giới hạn đối với quyền truy cập vào các khu vực ảo nhất định, cho phép các mức độ tự do khác nhau (người dùng có thể bay, đi xuyên tường, v.v.) địa điểm hoặc bơi, lặn…). Một khía cạnh khác của cuộc hành trình là định vị quan điểm của người dùng. Điều khiển phối cảnh là việc người dùng tự theo dõi mình từ xa, quan sát cảnh vật qua mắt người khác, hoặc di chuyển xung quanh trong thiết kế của một tòa nhà mới như thể đang ngồi trong xe đẩy … Động lực môi trường là các quy tắc về cách mọi người, mọi thứ tương tác theo cách có trật tự để trao đổi năng lượng hoặc thông tin.

2. một số công nghệ thực tế ảo chính

hiện tại nó có 3 hướng công nghệ chính: thực tế ảo (vr), thực tế tăng cường (ar) và thực tế hỗn hợp (mr)

Xem thêm: Áp suất chất lỏng & Công thức tính áp suất chất lỏng

2.1 Thực tế ảo (VR)?

thực tế ảo (vr) là một trải nghiệm mô phỏng không gian, sự vật và sự kiện có thể giống hoặc hoàn toàn khác với thế giới thực, hay nói cách khác là tạo ra một môi trường giả lập. Môi trường này được con người thiết kế thông qua các ứng dụng phần mềm chuyên dụng và hiển thị trên màn hình máy tính hoặc qua kính thực tế ảo (oculus rift, htc vive, playstation vr…). trong thế giới đó, bạn có thể điều khiển và di chuyển các đối tượng bằng bộ điều khiển cảm ứng

Xem Thêm : Số đồng phân este ứng với công thức phân tử C4H8O2 là – Nội Thất Hằng Phát

2.2 Thực tế tăng cường (AR) khác với thực tế ảo (VR) như thế nào?

công nghệ thực tế ảo tăng cường trong game pokemon

Trong khi thực tế ảo đưa người dùng vào một thế giới ảo hoàn toàn tách biệt với thực tế, công nghệ AR: thực tế tăng cường giúp đưa hình ảnh đồ họa (thông tin kỹ thuật số) vào thế giới thực mà bạn có thể nhìn thấy bằng mắt thường. trò chơi pokemon go là một trong những ví dụ nổi tiếng nhất của công nghệ này. thực tế tăng cường (ar) đặt thế giới thực ở trung tâm nhưng tăng cường nó bằng các chi tiết kỹ thuật số khác, phủ lên các lớp nhận thức và tăng cường thực tế hoặc môi trường của bạn. Nói tóm lại, trong khi VR thay thế hoàn toàn thực tế bằng một thế giới giả lập, thì AR chỉ thêm chi tiết vào thế giới thực.

AR bổ sung các thông tin số vào thực tại ảo

2,3 thực tế hỗn hợp (mr) là sự kết hợp của vr và ar

thực tế hỗn hợp (mr) nằm ở đâu đó giữa vr và ar. kết hợp thế giới thực và thế giới ảo để tạo ra những môi trường phức tạp nơi các yếu tố vật lý và kỹ thuật số có thể tương tác với nhau trong thời gian thực.

Giống như thực tế ảo, nội dung kỹ thuật số (ảo) có tính tương tác và người dùng có thể thao tác các đối tượng ảo này trong không gian vật lý (thực) của chúng. Và cũng giống như AR, nó có thể mang rất nhiều nội dung kỹ thuật số vào môi trường thế giới thực.

Công nghệ thực tế tăng cường 2.4 (xr) của tương lai

thực tế mở rộng (xr) là một thuật ngữ chung bao hàm cả vr, ar và mr, cũng như tất cả công nghệ “thực tế” trong tương lai có thể mang lại. xr là sự giao thoa của các công nghệ và cách chúng sẽ hoạt động cùng nhau để làm gián đoạn các công việc hàng ngày của chúng ta.

3. sử dụng thực tế ảo trong ngành xây dựng

Xem thêm: Công thức tính vay ngân hàng dư nợ giảm dần hàng tháng

Từ trò chơi điện tử, phim ảnh đến y học, thực tế ảo (vr), thực tế tăng cường (ar) và thực tế hỗn hợp (mr) ngày càng được sử dụng nhiều hơn.

• y tế: để đào tạo, chẳng hạn như mô phỏng phẫu thuật
• phim và truyền hình: để tạo ra trải nghiệm độc đáo trong phim và chương trình thực tế
• chuyến tham quan ảo: cho chuyến tham quan ảo bảo tàng nghệ thuật hoặc hành tinh khác tại nhà
• thể thao chuyên nghiệp: dành cho các chương trình trung tâm đào tạo như Strivr để hỗ trợ các vận động viên chuyên nghiệp và nghiệp dư
• trò chơi: cho hơn 1000 trò chơi hiện có sẵn, từ game nhập vai khám phá và bắn súng đến trò chơi chiến lược

Một số ưng dụng của thực tại ảo trong các ngành nghề

Trong công nghệ xây dựng, chúng ta trao đổi về công nghệ mô hình thông tin công trinh B.I.M hiện nay đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong và ngoài nước. Để triển khai được công nghệ BIM, không thể không nhắc đến đến Autodesk Revit, Tekla Structure, Archicad… là họ phần mềm 3D được áp dụng mạnh mẽ trong việc thiết kế 3D, có thể tạo mặt cắt tự động bất kỳ, bóc tách vật tư, xuất khối lượng chính xác, xuất tự động các bản vẽ 2D nhanh chóng. Ngoài việc thiết kế, các mô hình 3D được đưa vào thực tế ảo (VR- Virtual Reality) thông qua các phần mềm tích hợp như với Revit là Iris Prospect, Symmetry VR, Unity Reflectgiúp cho chủ đầu tư và đơn vị xây dựng có thể cùng trao đổi thông tin theo thơi gian thực. Đồng thời kết hợp thực tế ảo tăng cường (AR-Augmented Reality) trên nền tảng phần mềm Unity, Unreal được ứng dụng cho các bên như đơn vị thiết kế và thi công có thể cùng nhau đánh giá, quan sát mô hình 3D ngay tại công trình thông qua việc tương tác trên các thiết bị di động như smartphone, Ipad..





Các xu hướng chủ yếu sử dụng Thực tế ảo VR trong xây dựng:

• trải nghiệm các sản phẩm để tiếp thị và bán hàng
• bản vẽ chi tiết, mô phỏng các chức năng, tiện ích, dự án.
• kiểm tra và điều chỉnh thiết kế và bản vẽ để phù hợp nhất với nhu cầu thực tế và phức tạp li> ảo và thực tế tăng cường để tham quan các công trình, dự án phục vụ các mục đích như du lịch, thu hút, quảng bá …

Nhờ tính ứng dụng rộng rãi và những lợi ích sáng tạo, trong tương lai, thực tế ảo và thực tế tăng cường sẽ là công nghệ được ứng dụng quan trọng trong nhiều giai đoạn của các công trình xây dựng, kiến ​​trúc trên mọi miền đất nước.

4. lập trình vr để tạo ra sản phẩm thực tế ảo nhanh nhất

vr lập trình hay thực tế ảo hiện diện nhiều hơn trong lĩnh vực cuộc sống ngày nay. lập trình vr và chơi game vr là hướng đi mới cho các lập trình viên.

Lập trình game vr

Xem Thêm : BENZENA DAN TURUNANNYA – SMA Syarif Hidayatullah Grati

Các chương trình thực tế ảo có thể chạy trên các loại kính VR cardboad đơn giản, như video, các game đơn giản. Trên kính cao cấp hơn thì chương trình chạy trên đó cũng phong phú hơn: như game VR, video VR360, các ứng dụng VR cho du lịch, nội thất, dạy nghề, giáo dục ,bất động sản, huấn luyện …

Vì vậy, việc tạo ra một sản phẩm VR là tạo ra các trò chơi, video và ứng dụng có thể đưa vào tai nghe VR để hoạt động và những người đeo kính khác có thể chơi và sử dụng.

4.1. các bước lập trình vr để tạo ra một sản phẩm thực tế ảo:

• việc đầu tiên là lên ý tưởng, nội dung sẽ làm nên sản phẩm thực tế ảo: xác định xem bạn định làm game hay ứng dụng thực tế ảo, làm lĩnh vực gì, thực hiện nội dung ra sao. , ngữ cảnh, đối tượng và môi trường tương tác trong sản phẩm vr sẽ bao gồm càng chi tiết càng tốt.
• Xác định loại trình xem vr sẽ được sử dụng để triển khai cài đặt trò chơi hoặc ứng dụng. Sử dụng nó – điều này rất quan trọng để chuẩn bị cho thiết kế phù hợp, kết xuất 3d, bối cảnh, nhân vật và sau đó lập trình viên sẽ lập trình vr để tương thích với thiết bị goggle được chọn để phát triển.
• sau đây là bố cục sân khấu, bối cảnh nhân vật, không gian, đồ đạc, đồ vật trong game theo giai đoạn game vr đã tạo.
• sau khi khâu thiết kế tương đối tốt thì chuyển sang lập trình vr, đó là lập trình để hoàn thành trò chơi vr hoặc ứng dụng vr thành một sản phẩm hoàn chỉnh.
• trong quá trình trên, bạn cần kiểm tra chức năng, ngữ cảnh, hành động của trò chơi, sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn theo kịch bản trò chơi.
• sau khi thử nghiệm sản phẩm, phiên bản cuối cùng của trò chơi là ổn, sau đó vào phần cài đặt, tích hợp vào loại kính vr đã chọn.
• sau đó là hướng dẫn sử dụng, vận hành, cập nhật, ac phương thức chuyển giao phát triển.

4.2. thiết kế và lập trình là trọng tâm của vấn đề?

Để tạo một trò chơi, thiết kế và lập trình vẫn là cốt lõi của việc tạo ra các sản phẩm thực tế ảo. Vậy chúng ta cùng tìm hiểu những công cụ thông dụng được sử dụng và phổ biến cho hai việc đó nhé. tạo ra các sản phẩm đơn giản có vẻ là đủ, nhưng các ứng dụng phức tạp cần nhiều hơn thế, nó còn là giải pháp của tích hợp, thực hiện và các vấn đề khác. nhưng trước tiên hãy tập trung vào những vấn đề quan trọng nhất.

Xem thêm: Cách tính inch ra đơn vị cm, mm, m đơn giản chính xác nhất – Vietking

4.2.1. thiết kế cho lập trình vr:

về thiết kế đồ họa, đối tượng, nhân vật: hiện nay các công cụ thiết kế 3d chuyên dụng có sẵn như 3dmax, sketchup, maya, máy xay sinh tố, solidwork … thường được sử dụng để tạo mô hình 3d đúng và đầy đủ kịch bản

Thiết kế là môt bước đầu rất quan trọng tạo ra phần mềm thực tế ảo

4.2.2. Lập trình VR cho game:

Vấn đề tiếp theo là lập trình, hiện tại game thực tế ảo và thực tế tăng cường nói chung sử dụng 2 nền tảng phổ biến để lập trình game và ứng dụng thực tế ảo là đơn nhất và không thực. Cả 2 engine đều rất mạnh về lập trình, xử lý môi trường, vật thể 3d rất tốt và hầu hết các game, ứng dụng 3d hay thực tế ảo, phần mềm thực tế tăng cường hiện nay chủ yếu do 2 engine này tạo ra.

lập trình với engine unisex 3d sẽ hỗ trợ rất tốt cho các bộ game 2D và 3d, thực tế thì nền tảng này hỗ trợ rất tốt các môi trường đa nền tảng như windows, ios, android … với các ngôn ngữ lập trình phổ biến.

lập trình thực tế ảo với không thực: Tương tự như sự thống nhất, nhiều lập trình viên cũng chọn không thực vì sự tiện lợi, hỗ trợ đa nền tảng và ngôn ngữ lập trình phổ biến ở trên.

4.2.3. so sánh sự thống nhất và không thực:

chọn không thực và thống nhất làm động cơ cho sản phẩm của bạn: Lập trình VR phụ thuộc vào yêu cầu, tình huống và các tính năng chi tiết của sản phẩm để chọn sản phẩm phù hợp nhất.

Lập trình unity và unreal

Các sản phẩm thực thế ảo được ứng dụng ngày càng phong phú trong nhiều lĩnh vực khác nhau, việc chọn giải pháp phù hợp thực hiện, giải quyết một vấn đề nào đó dựa vào công nghệ này được xem như một giải pháp mới. Sự thành công hay thất bại phụ thuộc vào các làm để lôi cuốn được lượng người dùng đông nhất và sự hài lòng vượt trội so với các công nghệ truyền thống khác thì vẫn chờ đợi các lập trình viên và các công ty chuyên làm trong lĩnh vực này.

tài liệu tham khảo .

1. steven m. lavalle, thực tế ảo , báo chí đại học cambridge, 2019.
2. https://thuctetangcuong.top
3. https://www.thuctao.top
4. https://vrtech.com.vn
5. https://www.intel.vn/content/www/vn/vi/tech-tips-and-tricks/virtual-reality -vs-augmented-reality.html

Hà Nội, tháng 12 năm 2020.