Virtual Reality

Trường Đại Học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh

Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính

NHẬP MÔN ĐIỆN TOÁN

Bài tập lớn

THỰC TẾ ẢO – VIRTUAL REALITY

Giáo viên giảng dạy:

GV. Trần Ngọc Thịnh

Nhóm: 101

• Đoàn Phú Thiện - 1513193• Đào Văn Lam - 1511681 • Bùi Trung Thông - 1513285• Nguyễn Thị Trà My - 51305086

Nhóm 101: Virtual Reality



THỰC TẾ ẢO – VIRTUAL REALITY

1 | P a g e



Mục lụcI.ĐỊNH NGHĨA...........................................................................................................................................3

II.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN........................................................................................................................3

III.ĐẶC ĐIỂM.............................................................................................................................................4

IV.CÁC THÀNH PHẦN CỦA MỘT HỆ THỐNG VIRTUAL REALITY...............................................5

V.PHÂN LOẠI CÁC HỆ THỐNG THỰC TẾ ẢO..................................................................................6

VI.ỨNG DỤNG CỦA THỰC TẾ ẢO.......................................................................................................7

VII.MỘT SỐ SẢN PHẨM THỰC TẾ ẢO HIỆN NAY............................................................................9

VIII.NGUY HẠI CỦA THỰC TẾ ẢO.....................................................................................................11

IX.TƯƠNG LAI CỦA THỰC TẾ ẢO....................................................................................................12

X.LỜI KẾT...............................................................................................................................................13

Tham khảo...............................................................................................................................................14

2 | P a g e



I. ĐỊNH NGHĨAThực tế ảo hay còn gọi là thực tại ảo (tiếng Anh là virtual reality, viết tắt là VR) là thuật

ngữ miêu tả một môi trường mô phỏng bằng máy tính. Đa phần các môi trường thực tại ảo chủ yếu là hình ảnh hiển thị trên màn hình máy tính hay thông qua kính nhìn ba chiều, tuy nhiên một vài mô phỏng cũng có thêm các loại giác quan khác như âm thanh hay xúc giác.

II. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂNVào 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 và 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 Sensorama

Năm 1961 những kĩ 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 kĩ 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.

3 | P a g e



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 khác 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.

Dù đã ra đời từ lâu nhưng 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). Ngày nay VR đã trở thành một ngành công nghiệp và thị trường VR tăng trưởng hàng năm khoảng 21% và dự tính đạt khoảng 3,4 tỷ $ năm 2005 (theo Machover, 2004). => Theo dự đoán của Gartner (tổ chức nghiên cứu thị trường toàn cầu), VR đứng đầu danh sách 10 công nghệ chiến lược năm 2009.

III. ĐẶC ĐIỂM- 3 đặc điểm chính: Tương tác - Đắm chìm - Tưởng tượng, (3 I trong tiếng Anh: Interactive- Immersion- Imagination).

4 | P a g e



• Tương tác thời gian thực (real-time interactivity). 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 của họ và bị thu hút bởi sự mô phỏng này.

• Cảm giác đắm chìm (immersion), 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 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 (như hình nổi ở trang cuối báo Hoa học trò đã đăng trước kia), 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).

• Ứng dụng của VR còn liên quan tới việc giải quyết các vấn đề thật trong kỹ thuật, y học, quân sự,...Các ứng dụng này do các nhà phát triển VR thiết kế, điều này phụ thuộc rất nhiều vào khả năng “tưởng tượng” của con người, đó chính là đặc tính "I" (Imagination).

IV. CÁC THÀNH PHẦN CỦA MỘT HỆ THỐNG VIRTUAL REALITYTổng quát một VR bao gồm những 5 thành phần sau:

5 | P a g e



Trong đó, phần cứng (Hardware) và phần mềm (Software) là 2 thành phần quan trọng bậc nhất của một hệ thống VR

• Phần cứng của một VR bao gồm:- Máy tính (PC hay Workstation với cấu hình đồ họa mạnh).- Các thiết bị đầu vào (Input devices): Bộ dò vị trí (position tracking) để xác

định vị trí quan sát. Bộ giao diện định vị (Navigation interfaces) để di chuyển vị trí người sử dụng. Bộ giao diện cử chỉ (Gesture interfaces) như găng tay dữ liệu (data glove) để người sử dụng có thể điều khiển đối tượng.

- Các thiết bị đầu ra (Output devices): gồm hiển thị đồ họa (như màn hình, HDM,..) để nhìn được đối tượng 3D nổi. Thiết bị âm thanh (loa) để nghe được âm thanh vòm (như Hi-Fi, Surround,..). Bộ phản hồi cảm giác (Haptic feedback như găng tay,..) để tạo xúc giác khi sờ, nắm đối tượng. Bộ phản hồi xung lực (Force Feedback) để tạo lực tác động như khi đạp xe, đi đường xóc,...

• Phần mềm (Software):

Phần mềm luôn là linh hồn của VR cũng như đối với bất cứ một hệ thống máy tính hiện đại nào. Về mặt nguyên tắc có thể dùng bất cứ ngôn ngữ lập trình hay phần mềm đồ họa nào để mô hình hóa (modelling) và mô phỏng (simulation) các đối tượng của VR. Ví dụ như các ngôn ngữ (có thể tìm miễn phí) OpenGL, C++, Java3D, VRML, X3D,...hay các phần mềm thương mại như WorldToolKit, PeopleShop,... Phần mềm của bất kỳ VR nào cũng phải bảo đảm 2 công dụng chính: Tạo hình vào Mô phỏng. Các đối tượng của VR được mô hình hóa nhờ chính phần mềm này hay chuyển sang từ các mô hình 3D (thiết kế nhờ các phần mềm CAD khác như ANSYS,

6 | P a g e



AutoCAD, 3D Studio,..). Sau đó phần mềm VR phải có khả năng mô phỏng động học, động lực học, và mô phỏng ứng xử của đối tượng.

V. PHÂN LOẠI CÁC HỆ THỐNG THỰC TẾ ẢOHệ thống VR được phân ra 3 loại chính là: Hệ thống VR không nhập vai (non -

Immersive), Hệ thống VR bán nhập vai (Semi-Immersive) và Hệ thống VR nhập vai (Immersive). Một số cách phân loại khác dựa vào mức độ phức tạp hoặc phương thức hoạt động của hệ thống. Mức độ phức tạp của hệ thống phụ thuộc vào mức độ khó trong việc phát triển ứng dụng. Phân loại theo mức độ phức tạp bao gồm hệ thống thực tại ảo mức sơ khai, mức cơ bản, mức tiên tiến, mức nhập vai và mức làm việc như một hệ điều hành cho môi trường thực tại ảo. Phân loại theo phương thức bao gồm hệ thống hoạt động dựa trên mô phỏng, dựa trên hệ thống máy chiếu, dựa trên hình ảnh thay thế (avatar-image) hoặc dựa trên máy tính để bàn.

• Hệ thống VR không nhập vai: Hệ thống VR không nhập vai được xây dựng cho máy tính để bàn. Hệ thống này được biết với tên là Window on World (WoW) hay Desktop VR. Trong hệ thống này, môi trường ảo được quan sát thông qua màn hình có độ phân giải cao. Việc tương tác được thực hiện thông qua các phương tiện như bàn phím, chuột hoặc joystick.

• Hệ thống VR bán nhập vai: Hệ thống VR bán nhập vai bao gồm hệ thống máy tính hỗ trợ đồ họa tương đối mạnh đi kèm với một hoặc nhiều màn hình hoặc hệ thống máy chiếu để tạo ra màn hình lớn. Hệ thống màn hình này được đặt xung quanh người dùng để tạo cảm giác hòa mình vào môi trường 3D ảo.

• Hệ thống VR nhập vai: Hệ thống VR nhập vai là hệ thống tạo cho người dùng trải nghiệm trong môi trường ảo giống với thực tế nhất. Trong hệ thống này, người dùng đeo HMD hoặc sử dụng BOOM để nhìn vào môi trường ảo. Tất nhiên, so với 2 hệ thống trên, hệ thống này là phức tạp và đòi hỏi chi phí lớn để tạo các ứng dụng.

VI. ỨNG DỤNG CỦA THỰC TẾ ẢO

Có thể nói: 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.

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:

7 | P a g e



- Thực tế ảo được ứng dụng trong việc 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.

- Điều trị tâm lý: Một số phòng khám đã sử dụng liệu pháp điều trị bằng thực tế ảo để giúp các binh sĩ, những nạn nhân của các cuộc tấn công, bạo lực tình dục, tai nạn xe hơi, hay các biến cố bất ngờ nào đó điều trị chứng rối loạn tâm lý. Thiết bị thực tế ảo sẽ đưa họ đến với chiến trường, và khi người lính được tiếp xúc nhiều lần với các tác nhân gây ra các rối loạn (các vụ nổ bom, các tiếng ồn lớn), họ sẽ không còn cảm thấy sợ hãi hay có bất cứ phản ứng nào khác, họ sẽ quen dần với các tác nhân đó.

- Cải thiện chứng sợ nói trước đám đông: Nhiều người đã sử dụng chương trình thực tế ảo nhằm cải thiện chứng sợ nói trước đám đông của họ. Ứng dụng nhằm đặt bạn vào trong một khán phòng chật kín người, và tất cả đang chờ để nghe những phát biểu từ bạn. Nếu bạn chỉ đứng ở một bên khán phòng để thuyết trình hay sử dụng quá nhiều từ ngữ không liên quan như “ừm” hay “như vậy”, hệ thống sẽ thông báo cho bạn biết để có thể khắc phục.

- Phục hồi chức năng sau đột quỵ cho bệnh nhân: Với cảm ứng Microsoft Kinect, bệnh nhân sẽ điều khiển các hành động của mình thông qua một cơ thể ảo. Trải nghiệm thực tế ảo sẽ làm cho các bệnh nhân sử dụng cánh tay của họ bằng việc đánh lừa bộ não tin vào các khả năng mà cánh tay có thể làm. Liệu pháp này có thể tạo ra một chu kỳ của sự phục hồi bao gồm: các phản ứng tích cực, việc sử dụng cánh tay linh hoạt, hiệu suất của các dây thần kinh vận động có thể củng cố lẫn nhau.

- Giảng dạy sinh viên nha khoa: Virtual Dental Implant Training Simulation cho phép sinh viên thực hành trên các “bệnh nhân ảo”, tiến hành các bước theo đúng quy trình, từ việc gây mê cho đến lựa chọn dụng cụ. Thậm chí, các “bệnh nhân ảo” còn được “trang bị” các tính cách cũng như các lịch sử y tế khác nhau.

• Lĩnh vực giáo dục:

8 | P a g e



- 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 giải trí:

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

- Xem Phim 3D SBS, 360 độ bằng kính thực tế ảo. Không chỉ xem được phim 2D mà kính thực tế ảo còn có thể giúp bạn xem những bộ phim 3D và 360 độ vô cùng thú vị. Các thế giới ảo trong phim sẽ được mô tả chân thực đến không ngờ, bạn sẽ không thể nào phân biệt được đâu là thực đâu là ảo khi xem phim, có cảm giác đắm chìm vào phim.

• Đào tạo cầu thủ bóng đá:

- Những tiền vệ sẽ tập luyện với một thiết bị công nghệ cao chuyên về các nền tảng thực tế ảo cho phép họ xem trận đấu một cách toàn cảnh và giúp họ đưa ra quyết định nhanh chóng.

VII. MỘT SỐ SẢN PHẨM THỰC TẾ ẢO HIỆN NAY• Oculus Rift DK2

Oculus Rift DK2

Oculus Rift là sản phẩm thực tế ảo đã gây sốt trong cộng đồng công nghệ. Vào thời điểm ban đầu, sau khi được các huyền thoại làng game như John Carmack và Gabe Newell ủng hộ, chỉ trong vòng 3 ngày Oculus Rift đã nhận được quyên góp lên đến hơn 1.000.000$ trên trang Kickstarter. Và 2 năm sau đó, Oculus đã được Facebook mua lại với giá 2 tỷ USD.

9 | P a g e



Ngoài khả năng phục vụ cho chơi Game, Oculus cũng đang hướng đến các tiện ích khác, giúp người dùng thực hiện một số hoạt động hàng ngày như đi bác sĩ hoặc xem đá bóng...

• Microsoft HoloLens

Microsoft đã gây bất ngờ khi công bố kính thực tế ảo tăng cường HoloLens giúp người dùng nhìn thế giới thực được trộn lẫn với những yếu tố được thêm vào.

HoloLens có tiềm năng rất lớn trong ứng dụng vào chơi game, thêm vào đó các tính năng thực tế ảo tăng cường cho phép bạn quét môi trường xung quanh để tạo ra mô hình 3D chính xác và thống nhất. Bên cạnh đó, Microsoft cũng giới thiệu một số khả năng thú vị về khám phá, tương tác với các môi trường xa xôi như Sao Hỏa và các ứng dụng hàng ngày như sửa xe, sửa chữa hệ thống ống nước...

Microsoft HoloLens

• Samsung Gear VR

Samsung Gear VR

Samsung Gear VR là một trong số các tên tuổi đình đám trên thị trường kính thực tế ảo. Sản phẩm này do Samsung hợp tác với Oculus và có mức giá chỉ 200$ nhưng để dùng chung với nó cần có một Smartphone Galaxy Note 4 có giá khoảng 700$. Chiếc Galaxy Note 4 có thể

10 | P a g e



theo dõi chuyển động đầu của bạn, nhưng nó thiếu camera phụ như của Oculus Rift và Project Morpheus.

• Sony Project Morpheus

Sony Project Morpheus

Sản phẩm được Sony thực hiện từ khá lâu, Project Morpheus là một kính thực tế ảo sẽ được sử dụng cùng với máy chơi game PlayStation 4, camera PlayStation, bộ điều khiển DualShock 4 và phụ kiện PlayStation Move.

VIII. NGUY HẠI CỦA THỰC TẾ ẢO

Đã có tiền lệ một số người đã thiệt mạng trong vài năm qua vì sợ chết khiếp vì mô hình hay cảnh tượng do những mô hình thực tế ảo/3D mang lại như những cảnh kinh dị, rùng rợn, nhất là khi thế giới ảo ấy thâm nhập vào các trò chơi trực tuyến dạng MMO (massively multiplayer online) và vài game kiểu thi thố thành tích khác. Vài trường hợp chết trên bàn phím vì kiệt sức, do không đáp ứng những nhu cầu tối thiểu của đời sống thực như ăn uống, ngủ nghỉ hay tập thể dục.

11 | P a g e



Trong vài trường hợp, những nạn nhân này phải trải qua giai đoạn thể chất lẫn cảm xúc bị tải quá mức và liên tục, dẫn đến tử vong. Nhưng khi công nghệ càng ngày càng thấm sâu vào đời sống hơn thì các nhà thiết kế và kiến trúc tạo ra game và các thế giới ảo không hề có phân biệt nào với thế giới thực, và có lẽ sắp đến, những cái chết trong thực tại ảo (VR - virtual reality) sẽ xuất hiện thường xuyên hơn.

Khi những công nghệ về VR ngày càng "tăng về chất" thì chắc chắn sẽ có thêm nhiều trường hợp xấu số xảy ra do kiệt sức, và người dùng sẽ không quan tâm nhiều đến nhu cầu của cơ thể và cảm xúc ở đời sống thực nữa.

Đó là chưa kể đến mặt trái khi sử dụng sai mục đích của VR, như những nhà phát triển không có "tâm" hay thiếu trách nhiệm và nhiều vấn đề gián tiếp liên quan khác. Chắc hẳn bạn từng gặp trường hợp ai đó đang đeo tai nghe, lơ là không chú ý một chiếc xe nào đó đang phóng tới khi người đó băng qua đường. Rồi sẽ thế nào nếu sắp tới bạn đeo chiếc kính VR của Google đi ra đường, liệu bạn có để ý thực tại nhiều như cái thế giới ảo mà Google mở lối cho bạn vào đó bằng Google Glass? Và rồi mức độ an toàn của bạn lúc ấy sẽ ở mức nào?

Đến nay, cho dù thiết bị thực tế ảo của Oculus Rift bị đánh giá là có chất lượng kém, chưa thể thương mại hóa được nhưng cũng có một số trường hợp thử qua cho rằng sau khi tháo bỏ thiết bị ra, người ta có cảm giác lờ mờ giữa thế giới thực và thế giới ảo trong vài phút đầu. Một nhà phát triển ác tâm nào đó nếu tận dụng công nghệ VR có thể dễ dàng tạo ra một thế giới ảo gây hại thần kinh và cả thể chất cho người dùng.

Gián tiếp nhưng vẫn rất quan trọng là càng ngày càng có nhiều người dấn thân vào những thế giới ảo mà công nghệ dựng ra. Có vài trường hợp đáng buồn khi cha mẹ mê mệt trong thế giới ảo mà khiến con trẻ phải thiệt mạng. Và chắc chắn những điều tương tự như thế sẽ còn xảy ra khi công nghệ VR đến giai đoạn trưởng thành. Bạn nghĩ rằng mình đang hít thở không khí?

Ví dụ điển hình nhất về một thực tế ảo "toàn phần" là bộ phim Ma trận - The Matrix, khi con người nghĩ rằng mình đang sống một cuộc sống bình thường, nhưng thực tế là con người kết nối với một máy tính khổng lồ, tạo ra những môi trường giả lập với độ chính xác cực cao. Bạn có thể thoát ra được giả lập ấy và sống lại trong thế giới thực, nhưng nếu con người ảo của bạn chết đi thì con người ở thế giới thực cũng chết theo. Bộ phim này không hoàn toàn giải thích tại sao nhân vật Morpheus trong phim chỉ nói: "Cơ thể không thể sống được nếu không có trí óc".

IX. TƯƠNG LAI CỦA THỰC TẾ ẢO

Mặc dù hiện tại, VR chưa phát triển đến đỉnh cao và còn nhiều nhược điểm và nguy hại, nhưng với sự phát triển nhanh như vũ bão của công nghệ ngày nay thì tương lai của thực tế ảo là rất lớn. Các thiết bị thực tế ảo ngày càng nhiều và được cải tiến, hướng tới sự hoàn thiện và đem lại sự trải nghiệm tốt nhất. Biểu đồ sau đây cho thấy thị trường thực tế ảo là rất tiềm năng.

12 | P a g e



Báo cáo đến từ BI Intelligence, thể hiện số sản phẩm VR được bán ra trong 5 năm tới.

X. LỜI KẾTVà đến đây, bài báo cáo về Thực tế ảo (Virtual Reality) của nhóm 101 xin được kết thúc.

Đây cũng chính là sự kết thúc của bốn giờ đồng hồ làm việc cùng nhau của cả nhóm, tuy mệt mỏi nhưng chúng tôi rất hào hứng để hoàn thành bài cáo cáo này. Sau khi kết thúc chủ đề này, chúng tôi đã nhận thấy rằng đây là một chủ đề thú vị và sẽ có nhiều tương lai, điều này khiến chúng tôi càng có thêm động lực để hoàn thành bài báo cáo này. Nhưng do sự giới hạn kiến thức về thế giới ảo nên bài báo cáo không thể tránh khỏi những sai sót. Mong thầy cô và các bạn thảo luận, đóng góp ý kiến xây dựng, mọi ý kiến đóng góp xin liên hệ [email protected].

Đến đây chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự cố gắng của các thành viên nhóm 101 trong bài báo cáo này:

• Đoàn Phú Thiện• Đào Văn Lam• Bùi Trung Thông• Nguyễn Thị Trà My

13 | P a g e

mailto:[email protected]



Tham khảohttps://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%B1c_t%E1%BA%BF_%E1%BA%A3o

http://genk.vn/cong-nghe-thuc-te-ao.htm

http://www.stdio.vn/articles/read/236/tong-quan-ve-thuc-tai-ao-virtual-reality

http://voer.edu.vn/m/virtual-reality-technologie-cong-nghe-thuc-te-ao/858d16c2

http://hoanganhstore.com/kinh-thuc-te-ao-hay-kinh-vr-la-gi--bid220.html

http://huyphu.com/tin-tuc/tin-cong-nghe/kinh-thuc-te-ao-hay-kinh-vr-la-gi.html

14 | P a g e

http://huyphu.com/tin-tuc/tin-cong-nghe/kinh-thuc-te-ao-hay-kinh-vr-la-gi.html

http://hoanganhstore.com/kinh-thuc-te-ao-hay-kinh-vr-la-gi--bid220.html

http://voer.edu.vn/m/virtual-reality-technologie-cong-nghe-thuc-te-ao/858d16c2

http://www.stdio.vn/articles/read/236/tong-quan-ve-thuc-tai-ao-virtual-reality

http://genk.vn/cong-nghe-thuc-te-ao.htm

https://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%B1c_t%E1%BA%BF_%E1%BA%A3o

Virtual Reality

Documents

Transcript of Virtual Reality