Ứng dụng thực tại trộn trong đào tạo điện tử (Báo cáo tổng hợp đề tài nghiên cứu khoa học cấp Đại học Quốc gia do Khoa Công nghệ quản lý.PDF

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
ỨNG DỤNG THựC TẠI TRỘN TRONG
• II «
ĐÀO TẠO ĐIỆN TỬ
( Báo cáo tổng hợp đề tài nghiên cứu khoa học cấp Đại học quốc gia
do Khoa Công nghệ quản lý )
Mã số: QC.04.03
Chủ nhiệm đề tài: ThS. Đặng Trung Kiên
Đ A I HOC QUỐC GIA H A NO>
TRUNG TA' ’ T' i \t<^ Tir: THỰ VIỄN
' : . (
Hà Nội - 2005
MỤC LỤC
MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIÉT TẨT
DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA ĐÈ TÀI
DANH MỤC HÌNH VẼ BẢNG BIỂU
TÓM TẮT NHỮNG KÉT QUẢ CHÍNH CÙA ĐỀ TÀI
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU


.

1
1.1. Bối cảnh và mục đích cùa đề tài 1
1.2. Nội dung nghiên cứu 2
1.3. Cấu trúc của báo cáo 3
CHƯƠNG II: TỒNG QUAN VÈ THỰC TẠI TRỘN VÀ E LEARNING

4
2.1. Tổng quan về thực tại trộn

4
2.1.1. Một số khái niệm cơ bản 4
2.1.2. Phân loại 6
2.1.3. Thiết bị và công nghệ 11
2.1.4. Các hướng nghiên cứu và ứng dụng
13
2.2. Tổng quan về đào tạo điện tử 16
2.2.1. Khái quát về e-leaming 16
2.2.2. Các chuẩn trong e-leaming 21
CHƯƠNG III: BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ TRỘN 33
3.1. Các tiền đề xây dựng bài giảng điện tử trộn

33
3.1.1. Các định dạng dữ liệu 33
3.1.2. Người học 36
3.1.3. Nội dung học 36
3.1.4. Tài chính 37
3.1.5. Phần cứng 37
3.2. Các thành phần cơ bản trong bài giảng điện tử trộn 37
3.2.1. Đối tượng thực 38
3.2.2. Đối tượng ảo 38
3.2.3. Kiểu kết hợp 39
3.3. Mô hình bài giảng điện tử trộn

.
40
CHƯƠNG IV: ĐIỆN BIEN PHỦ - BÀI GIẢNG TRỘN THỬ NGHIỆM

41
4.1. Mục tiêu bài giảng 41

4.2. Các tiền đề công nghệ và công cụ sử dụng 41
4.3. Nội dung bài giảng 41
4.4. Đánh giá

;

46
CHƯƠNG V: CÔNG c ụ TRÌNH DIỄN BÀI GIÀNG TRỘN 48
5.1. Kiến trúc hệ thống 48
5.2. Các tính nãng 49
5.3. Các vấn đề kỹ thuật

'

49
5.3.1. Mô hình triển khai 49
5.3.2. Định dạng dữ liệu 50
5.3.3. Ngôn ngữ lập trình 50
5.4. Bài giảng thừ nghiệm 50
5.5. Đánh giá 52
KÉT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIÊN 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO
.

.
56
PHỤ LỤC: BÁO CÁO KHOA HỌC VÀ KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

59
PHIẾU ĐẢNG KÝ KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
VR Virtual Reality Thực tại ào
MR Mixed Reality Thực tại trộn
AR Augmented Reality Thực tại tăng cường
A V Augmented Virtuality Ảo tãng cường
HMD Head Mounted Device Kính thực tại trộn
OHMD Optical Head Mounted Device Kính thực tại trộn quang học
VHMD Video Head Mounted Device Kính thực tại trộn video
EWK Extent of World Knowledge Tri thức về thế giới
RF Reproduction Fidelity Độ chính xác tái tạo
EPM Extent of Presence Metaphor
E-learning E-leaming Đào tạo điện tử
LMS Learning Management System Hệ quản trị học
LCMS Learning Content Management ' Hệ quản trị nội dung học
System
SCORM Sharable Content Object Reference Mô hình tham chiếu đối tượng nội
Model dung dùng chung
CAM Content Aggregation Model Mô hình tập hợp nội dung
RTE Run - Time Environment Môi trường thực thi
SN Sequencing and Navigation sắp xếp và điều hướng
SCO Sharable Content Object Đối tượng nội dung dùng chung
CO Content Organization cấu trúc nội dung
VRML Virtual Reality Modeling Language Ngôn ngữ mô hình hoá thực tại ảo
DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA ĐÈ TÀI
STT
Họ và tên
Học vị
Chuyên ngành
Cơ quan công tác
1 Đặng Trung Kiên

ThS Tin học
Bm Mạng & TTM T-Kho;
Công nghệ thôns tin -
Trường ĐH Cône Nghệ
2
Bùi Thế Duy
TS Tin học
Bm Mạng & TTMT - Kho;
Công nehệ thông tin -
Trường ĐH Cône Nehệ
3
Nguyễn Thị Nhật
Thanh
ThS
Tin học
Bm Mạng & TTMT - Kho;
Cône nghệ thôna tin -
Trường ĐH Công Nghệ
4
Nguyễn Thị Vân
Hải
ThS
Tin học
Bm Mạng & TTMT - Khoí
Cône, nahệ thône tin -
Trường ĐH Công Nghệ
5
Đào Minh Thư
CN
Tin học Bm Mạng & TTMT - Khoí

Công nghệ thông tin -
Trường ĐH Công Nghệ
6
Ma Thị Châu
CN
Tin học Bm Mạng & TTMT - Khoỉ
Công nghệ thông tin -
T
rường ĐH Công Nghệ
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIẺU
Hình 2. Ị. Quan hệ giữa các khái niệm trong thực tại trộn [25] 5
Hình 2. 2. Độ đo EỈVK (Extent o f World Knowledge) 9
Hĩnh 2. 3. Độ đo RF (Reproduction Fidelity) 10
Hình 2. 4. Độ đo EMP (Extent of Presence Metaphor )
10
Hĩnh 2. 5. HMD quang học 11
Hình 2. 6. HMD video 12
Hình 2. 7. Một ứng dụng trong trợ giúp
15
Hình 2. 8. Hình ánh ngôi nhà được hiến thị bằng công nghệ AR tại vị trí ban đầu [29] . 15
Hình 2. 9. Quá trình ra đời một chuẩn 22
Hình 2. 10. Sự phát triển của SCORM 24
Hĩnh 2. 11. Asset 25
Hĩnh 2. 12. SCO (Sharable Content Object) 26
Hình 2. 13. Cấu trúc nội dung 26
Hình 2. 14. Lược đồ khái niệm gói tin nội dung 28
Hình 2. 15. Đặc tà cùa một SCO 29
Hình 2. 16. Gói tin tập hơp nội dung 30
Hình 2. 17. Cấu trúc bao gói nội dung 31
Hình 3. ỉ. Sự thu nhận tri thức dựa trên các kỹ năng [9] 37

Hình 4. 1. Bài giáng Điện Diên Phủ 46
Hình 5. 1. Kiến trúc hệ thống 48
Hình 5. 2. Kiến trúc Client - Ser\’er cho bài giáng trộn phân tán

49
Hình 5. 3. Minh họa bài giàng trộn trên bộ công cụ trình diễn 52
Bùng 2. L ShCmịỉ nhún to khác nhau giữa các lớp hiên thi M R

7
Banữ 2. 2. Ty lé các hình thức đào lao 1999-2004 [ ì 51 / 7
TÓM TẮT NHỮNG KÉT QUẢ CHÍNH CỦA ĐÈ TÀI NCKH
1. Tên đề tài: ửng dụng Thực tại trộn trong Đào tạo điện tử
Mã số: QC.04.03
2. Chủ trì đề tài: ThS. Đặng Trung Kiên
3. Những kết quả chính:
a. Kêt quả vê khoa học (những đóng góp cùa đề tài, các công trình khoa học
công bố)
• 01 bài báo, 02 báo cáo khoa học
b. Ket quả phục vụ thực tế (các sản phẩm công nghệ, khả năng áp dụng thực tê)
• 01 mô hình thực tại trộn ứng dụng trong đào tạo điện tử
c. Ket quả đào tạo (số lượng sinh viên, học viên cao học, nghiên cứu sinh làm
việc trong đề tài)
• 01 thạc sỳ
d. Kết quả nâng cao tiềm lực khoa học (nâng cao trình độ cán bộ và tăng cường
trang thiết bị cho đơn vị)
e. Tình hình sử dụng kinh phí
• Đã sử dụng hết kinh phí được cấp (30 triệu VNĐ)
XÁC NHẬN CỦA ĐON VỊ
(Kỷ và ghi rõ họ tên)
XÁC NHẬN C ơ QUAN CHỦ QUẢN

SCIENCE PROJECT
Branch: Information Technology Project category: Vietnam National Universil
Hanoi level
1. Title: Application of Mixed Reality in E Learning
2. Code: QC.04.03
3. Managing Institusion: Vietnam National University, Hanoi
4. Implementing Institusion: University of Technology
5. Collaborating Institusions: Faculty of Information Technology
6. Coordinators
Dang Trung Kien
7. Key Implementors
Bui The Duy
Nguyen Thi Nhat Thanh
Nguyen Thi Van Hai
Dao Minh Thu
Ma Thi Chau
8. Duration: From 2004 to 2005
9. Budget: 30 000 000 VND
10. Main Results
o Results in science and technology:
• 01 journal article, 02 oral presentations,
o Results in practical application:
• A model for mixed electronic lessons.
o Results in training: 01 Master of Information Technology
o Publications: 01
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU
1.1. Bối cảnh và mục đích của đề tài
■
Công nghệ thực tại ảo (Virtual Reality - VR) hiện đã trở nên quen thuộc và được
ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Công nghệ này dựa trên sức mạnh của các

máy tính đê xây dựng thê giới ảo mô phỏng lại môi trường vật lý. Hạn chế cùa
thực tại ảo là người sử dụng hoàn toàn tách biệt với thế giới xung quanh, thiếu sự
liên hệ hay tương tác với các đôi tượng thực và có thể có những nhận thức sai lầm.
Bên cạnh đó thực tại ào cũng bị hạn chế trong khả năng tái tạo các đối tượng thực
đòi hỏi tính chính xác cao.
Thực tại trộn (Mixed Reality - MR) là sự kết họp các đối tượng thực và đổi tượng
ảo trong một môi trường thể hiện đơn nhất. Nó cho phép người sử dụng quan sát
thông tin thực song song với các thông tin tạo ra từ máy tính, đồng thời có thể
tương tác với các đối tượng, đem lại hiệu quả cao trong giao tiếp. Đây là một
hướng nghiên cứu được đầu tư trong những năm gần đây, có khả năng giải quyết
được các yếu điểm của VR. Thuật ngữ MR được sử dụng lần đầu bởi Milgram and
Kishino vào năm 1994 [25]. Tuy nhiên vấn đề MR đã được đặt ra từ cuối thập niên
60, khi những thiết bị hiển thị ba chiều cá nhân đầu tiên ra đời.
Đào tạo điện tử (E-learming - ĐTĐT) là hình thức đào tạo sử dụng những thành
tựu của công nghệ thông tin. Đào tạo điện tử với ưu điểm vượt trội về khả năng
truyền đạt thông tin (cách thể hiện nội dung phong phủ, đa dạng, hấp dẫn, có sự
tương tác với thông tin, giảng dạy thời gian thực), khả năng phân phát nội dung
rộng rãi (nhờ sự phát triển của công nghệ Web và Internet), kinh tế (giảm thời gian
và chi phí đào tạo, học bất cử nơi nào, học bất cứ đâu) đang trở thành một phương
pháp học tập được ưa chuộng và áp dụng ở nhiều nơi.
Những bài giảng và nội dung học đa phương tiện đỏng một vai trò quan trọng, góp
phần tạo nên sự thành công của e-leaming do khả năng tạo ra một môi trường
truyền đạt thông tin hiệu quả, đầy đủ và sinh động. Các dạng dữ liệu: ván bản, ảnh,
ảnh động, âm thanh, phim, mô hình ba chiều, hệ thống mô phỏng được phân
tích, thiết kể và sử dụng để tạo những hiệu quả này. Những công nghệ hồ trợ đa
phương tiện như công nghệ truyền dòng, chuẩn công nghệ MPEG-4, công nghệ
thực tại ảo liên tiếp phát triển, tạo nên những ứng dụng đa phương tiện cỏ chất
lượng cao. Trên thực tế, những hình thức thể hiện và tương tác mới sẽ kích thích
sự tự giác tìm hiểu ở con người, tăng hiệu quả học tập. Tuy nhiên, những bài học
với một môi trường thể hiện và tương tác mang nhiều đặc tính ảo, thiếu thực tê,

không có sự phân tách-rõ ràng sẽ làm giảm khả năng nhận thức của các cá nhân về
xã hội [39].
Công nghệ MR, bằng sự kết hợp giữa thực và ảo, hứa hẹn cung cấp một môi
trường truyền đạt thông tin hiệu quả để học viên có thể tìm hiểu, khám phá đồng
thời không làm mất đi những cảm nhận về giao tiếp trực tiếp trong xã hội. Sự kết
Trang 1
hợp thông tin từ hai phía đem tới cho học viên những thông tin thực chính xác
cùng như thông tin tổng hợp một cách nhanh chóng, ứng dụng thực tại trộn trons
e-leaming là một hướng tiêp cận mới, tập trung vào các nội dung:
o Tạo các thí nghiệm phục vụ học tập dựa trên việc trộn lẫn các hệ thống vật
lý và môi trường ảo, cung câp khả năng truy cập từ xa, tương tác và nhận
biêt thông tin vê các đôi tượng thực thông qua môi trường ào [9][22][6],
o Tăng cường thông tin cho các đối tượng học thực tế bằng các dữ liệu đa
phương tiện: áp dụng trong đào tạo cơ khí [10], lịch sử, bảo tàng
o Tăng cường thông tin cho các đối tượng ảo bàng các thông tin thực, ào bổ
sung, hỗ trợ tương tác [28] [36],
Ở Việt Nam, ứng dụng thực tại trộn trong e-leaming dưới dạng những bài giảng
điện tử đa phương tiện, mang đặc tính MR là một hướng tiếp cận hoàn toàn mới
mẻ. E-leaming là một hình thức đào tạo xuất hiện chưa lâu, mới chỉ được ứng
dụng rộng rãi trong một vài nám gần đây. Do những yếu tố khách quan và chù
quan như: mới bắt đầu làm quen với một hình thức đào tạo mới (e-leaming), nhiều
nơi cơ sở hạ tầng (mạng, máy móc) còn kém, tài nguyền học chưa được quan tâm
và đầu tư phát triển, thói quen học tập, giảng dạy truyền thống, chưa bắt kịp với sự
phát triển của công nghệ, các bài giảng điện tử trong các hệ thống e-leaming
thường ở dạng sao chép tài liệu giấy, ít hổ trợ những thông tin đa phương tiện,
cung cấp khả năng tương tác ở mức thấp, không phù hợp với một số môn học chứa
những khái niệm trừu tượng và phức tạp. Do vậy, để có thể hỗ trợ tốt hơn cho
những nội dung học này, tạo ra những bài giảng điện tử phù hợp và hiệu quả dựa
trên việc ứng dụng công nghệ mới, chúng tôi lựa chọn đề tài "ứng dụng thực tại
trộn trong đào tạo điện tử".

Đề tài này tập trung tìm hiểu về công nghệ thực tại trộn, hình thức đào tạo e-
leaming, chuẩn nội dung học SCORM. Từ đó, chúng tôi tiên hành phân tích và đê
xuất một mô hình bài giảng điện tử trộn, phân tích, thiết kế và xây dựng các bài
giảng trộn và công cụ hỗ trợ trình diễn dạng giáo trình điện từ này. Mục tiêu của
đề tài là tìm hiểu những đặc tính trưng nổi bật của công nghệ thực tại trộn, các qui
trình và chuẩn xây dựng bài giảng điện tử để từ đó tạo ra một ứng dụng có ý nghĩa,
hồ trợ tốt cho những nội dung học đặc biệt.
1.2. Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu chính của đề tài bao gồm các vấn đê:
o Tìm hiểu những lý thuyết cơ bản về e learning và thực tại trộn.
o Đề xuất ra nhũng dạng ứng dụng phù họp. Lựa chọn ứng dụng phù
hợp - bài giảng trộn. Đe xuất mô hình lý thuyết cho bài giảne trộn.
Trang 2
o Xây dựng bài giảng trộn thử nghiệm nhàm nghiên cứu và đánh aiá
khả năng xây dựng bài giảng trộn với công cụ có sẵn và hiệu quà của
bài giảng trộn trên các đối tượng học sinh.
o Phân tích, thiết kế, xây dựng công cụ hỗ trợ bài giảng trộn.
o Xây dựng và trình diễn bài giảng trộn thử nghiệm với sự hỗ trợ của
công cụ này.
1.3. Cấu trúc của báo cáo
cấu trúc của báo cáo như sau. Chương hai giới thiệu tổng quan về thực tại trộn
(các khái niệm, đặc trưng, mô hình và xu thế phát triển) và e learning (khái niệm,
đặc trưng, lợi ích, thành phần, chuẩn SCORM).
Chương ba tiến hành phân tích các đặc trưng cùa thực tại trộn, các bài giảng điện
tử đa phương tiện, chuẩn bài giảng điện tử SCORM để từ đó đưa ra một mô hình
giáo trình điện tử trộn phù hợp.
Chương bốn trình bày về bài giảng trộn thử nghiệm - Chiến dịch Điện Biên Phù
1954 - sử dụng những công cụ có sẵn, từ đó đưa ra những nhận định về cône cụ,
đánh giá trên hai phương diện: xây dựng và trình diễn. Qua bài giảne thử nahiệm
này, có thể thấy các bài giảng trộn có tác động tích cực tới người học. Tuy nhiên,

những công cụ có sẵn không đáp ứng được những yêu cầu về xây dựng và trình
diễn bài giảng dạng này.
Chương năm trình bày về công cụ trình diễn bài giảng trộn trên máy tính cá nhân
và trên môi trường Web. Một bài giảng trộn thừ nghiêm về địa lý thế giới cũng
được xây dựng, trình diễn với công cụ này. Qua thử nghiệm, với sự hỗ trợ của
công cụ trình diễn, bài giảng thể hiện được hết những điểm mạnh, khắc phục nhiều
hạn chế so với việc sử dụng những công cụ có sẵn.
Phần cuối là kết luận của đề tài.
Trang 3
CHƯƠNG II: TỎNG QUAN VÈ THỰC TẠI TRỘN
VÀ ELEARNING
2.1. Tồng quan về thực tại trộn
2.1.1. Một số khái niệm cơ bản
2.1.1.1. Thực và ảo
Theo Oxford English Dictionary, đối tượng thực và đối tượng ào được định nghĩa
như sau:
- Đối tượng thực là các đối tượng tồn tại thực sự và khách quan trong thế giới
thực.
- Đổi tượng ảo là các đối tượng tồn tại theo tưởng tượng, không có thật, được
con người mô phỏng và sáng tạo ra.
Con người quan sát đối tượng thực một cách trực tiếp hoặc thông qua các thiết bị
hiên thị, Đôi với các đôi tượng ảo, vì không có trong thực tê, chúng phải được mô
phỏng và con người quan sát những hình ảnh mô phỏng đó.
2.1.1.2. Quan sát trực tiếp, quan sát gián tiếp
Quan sát trực tiếp (direct viewing) một đối tượng thực là quan sát bàng mắt thật
các đối tượng đó (nhìn qua không khí hoặc nhìn qua thiết bị quang học).
Quan sát gián tiếp (non-direct viewing) được tiến hành dựa trên các hệ thống ghi
hình. Các hệ thống này lấy mẫu dữ liệu về đối tượng, sau đó tổng hợp hoặc xây
đựng lại những dữ liệu đó thông qua các phương tiện hiển thị.
Theo định nghĩa về đối tượng thực và đối tượng ảo như trên, quan sát trực tiếp chỉ

áp dụng được cho các đối tượng thực, quan sát gián tiếp áp dụng trên cả các đối
tượng thực và ảo. Tuy nhiên, trong trường hợp này sự phân biệt thực và ảo khá
khó khăn do các đối tượng thực và ảo đều được tổng hợp lại và hiển thị.
2.1.1.3. Phân loại môi trường
Có thể phân loại môi trường ảo làm hai loại: môi trường exocentric và môi trường
egocentric.
Môi trường exocentrỉc là môi trường ảo, hiển thị xung quanh người sử dụng. Theo
khái niệm này, người dùng là người bên ngoài môi trường nhưng có khả năng
quan sát các hoạt động xảy ra, thao tác với các đối tượng thật và ảo bên trong môi
trường.
Mỏi trường egocentric tham chiểu tới một môi trường ảo, hiển thị trực tiếp tới
người sử dụng băng cách gửi trực tiếp thông tin đến giác quan của họ, đối lập với
Trang 4
việc hiển thị môi trường trên những màn hình bên ngoài người sử dụng. Trone
những môi trường dạng này, người sử dụng là một thành phần của môi trường và
hoàn toàn bị “nhấn chìm” vào môi trường đó.
2.1.1.4. Thực tại trộn, thực tại tăng cường, ảo tăng cường
Một hệ thống thực tại trộn là một hệ thống tương tác, có sự kết hợp giữa các thực
thê thực tệ và các thực thê sinh băng công nghệ kỳ thuật sô, được chia làm hai loại
[8]: hệ thống thực tại tăng cường (Augmented Reality System - AR) và hệ thốne
ảo tăng cường (Augmented Vituality System - AV).
Các hệ thống AR tăng cường sự tương tác giữa người sử dụng và môi trường vật
lý băng cách cung câp thêm những dừ liệu sinh ra từ máy tính cho các đối tượng
vật lý trong môi trường thực.
Các hệ thống AV tăng cường sự tương tác giữa người sử dụng và môi trường ảo
bang cách thêm vào các thông tin thực.
Quan hệ giữa thực tại trộn và thực tại tăng cường, ảo tăng cường được thể hiện
trên trục thực ảo ở hình 1.1.
Thực tai trộn (Mixed Reality - M R )
í >

M ôi trường thực Thực tại lăng Ảo tăng cường M ôi trường áo
(Real Environm ent) cưòng (Augmented (Augmented (Virtual
R e a lity - A R ) Virtu a lity - A V ) Environment - V R )
H ình 2. 1. Quan hệ giữa các khái niệm trong thực tại trộn [25]
2.1.1.5. Đặc trưng của các hệ thống thực tại trộn
Bản chất của các hệ thống thực tại trộn là cung cấp, bổ sung thông tin cho các đối
tượng. Các thông tin ảo được sinh ra để hồ trợ các đối tượng thực trong các hệ
thống AR. Các thông tin thật được đưa vào, bổ sung tính chân thực cho các đối
tượng ảo trong các hệ thống AV. Sự kết hợp giữa các thông tin thực và ảo sẽ tạo ra
một môi trường truyền đạt thông tin và tương tác hiệu quả. Do vậy, đặc trưng
chính của các hệ thống thực tại trộn chính là tính tăng cường: tăng cường sự nhận
thức và tương tác cùa con người với thế giới xung quanh.
Trên thực tế, thiết kế và chế tạo các hệ thống AR phức tạp, yêu cầu nhiều về thiết
bị và công nghệ nhưng vẫn được ứng dụng rộng rãi. Nguyên nhân là do các hệ
thống AR có những đặc trưng riêng [29]:
- Không gian làm việc ba chiều.
Trang 5
- Không tách biệt hoàn toàn người sử dụng ra khỏi thế giới thực (trons môi
trường này, người sử dụng vẫn nhận thấy sự có mặt của các đối tượng vật
lý xung quanh và có thê tương tác với chúng).
- Tính khả chuyển (khả năng chuyển động trong môi trường để tiếp cận các
đối tượng),
- Tương tác thời gian thực.
Chính những đặc tính này đã mở rộng phạm vi ứng dụng của AR so với VR.
2.1.2. Phân loại
2.1.2.1. Phân loại theo hiển thị
Theo trục thực ảo (hình 2.1), những hệ thống thực tại trộn được phân lớp như sau
[25] [26] [27] [4]:
- Lớp ỉ: Các hệ thống thuộc lớp 1 được hiển thị trên màn hình máy tính.
Trong các hệ thống này, hình ảnh sinh ra từ máy tính được phủ lên hình ảnh

trong các đoạn phim.
- Lớp 2: bao gồm các hệ thống như lớp thứ nhất nhưng chúng được quan sát
thông qua kính thực tại trộn (Head Mounted Device - HMD).
- Lớp 3: bao gồm các hệ thống được xây dựng dựa trên cơ chế hoạt động của
kính thực tại trộn quang học. (Thiết bị này được mô tả chi tiết ở 1.3.1).
- Lớp 4: bao gồm các hệ thống được xây dựng dựa trên cơ chế hoạt động của
kính thực tại trộn video. (Thiết bị này được mô tả chi tiết ở 1.3.1).
- LỚP 5: bao gồm các hệ thống trình diễn trên máy tính, cơ sở là thế giới đồ
hoạ, có các hình ảnh video thực được phủ lên.
- Lớp 6: bao gồm các hệ thống có môi trường hiển thị đồ hoạ một phần hoặc
hoàn toàn, sử dụng kính thực tại trộn, được phù lên bàng những đoạn video,
- Lớp 7: bao gồm các hệ thống đồ hoạ một phần, cho phép tương tác với các
đổi tượng thực (cầm, nắm bằng tay).
Sự phân loại như trên dựa trên bốn đặc tính chính của các hệ thống MR. Thứ nhất,
môi trường chính của các cảnh là thế giới thực (Real World - R) haỵ thê giới sinh
ra từ máy tính (Computer Generated World - CG). Thứ hai, các thê giới đó được
quan sát trực tiếp (Direct View - D) hay gián tiếp (non-direct view - S). Thứ ba,
môi trường là exocentric hay egocentric. Thứ tư, ánh xạ nào thích hợp cho các hệ
thống. Bảng 1.1 chì ra mổi liên hệ giữa-các lớp MR với những đặc tính cơ bản đó.
Trang 6
Lớp hệ thống MR
Thế giới
thực (R) hay
ảo (CG) ?
Quan sát
trực tiếp (D)
hay gián
tiếp (S) ?
Exocentric
(EX) hay

Egocentric
(EG) ?
Ánh xạ
1:1 hay
l:k ?
1. Hiển thị video trên
máy tính với hình ảnh
đồ hoạ phủ lên
R
s
EX
1 :k
2. Hiển thị video trên
HDM với hình ảnh đồ
hoạ phủ lên
R
s
EG
1 :k
3. Xây dựng dựa trên
OHMD với hình ảnh
đồ hoạ phủ lên
R
D
EG
1:1
4, Xây dựng dựa trên
VHMD với hình ảnh
đồ hoạ phủ lên
R

s
EG
1:1
5. Hiển thị đồ hoạ trên
máy tính với hình ảnh
video phủ lên
CG s EX
1 :k
6. Hiển thị đồ hoạ trên
HMD với hình ảnh
video phủ lên
CG s EG 1 :k
7. Hiển thị đồ hoạ, có
các đối tượng thực và
có tương tác với các
đối tượng đó
CG
D, s
EG 1 :k
Bảng 2. 1. N hữ ng nhấn tố khác nhau giữa các lớp hiển thị M R
Theo cách phân loại này, sự so sánh giữa hai hệ thống hiển thị MR là khá đơn
giản. Tuy nhiên, khung phân lóp chung cho tất cả các hệ thống MR phức tạp hơn
rất nhiều. Quan điềm phân loại này chỉ nhẩn mạnh vào việc phân lớp có hiệu quả
các hệ thống hiển thị MR. Nó cung cấp những độ đo quan trọng nhất để phân biệt
tất cả các hệ thống hiển thị MR, đồng thời được sử dụng như là một khung làm
việc chung cho nhừng nghiên cứu sâu hơn về các hệ thống này.
Trang 7
2.1.2.2. Phân loại cho thao tác trộn thế giói thực và ảo
Phần 1.2.1 đã giới thiệu cách phân lớp các hệ thống MR. Sự phân lớp này dựa trên
những yếu tố: các đối tượng là thực hay ảo, các đối tượng được quan sát trực tiếp

hay gián tiêp, cách quan sát là “exocentric” hay “egocentric” và có hay không có
sự biến dạng khi ánh xạ giữa thế giới thực và thể giới ảo, Tuy nhiên cách phân lớp
một chiều đó quá đơn giản để có thể nêu bật được những nhân tố khác nhau, phân
biệt một hệ thống AR/AV với những hệ thống khác.
Điều cần thiết là tạo ra một sự phân loại mà môi trường chính của các hê thống
AV/AR có thể được mô tà trong một không gian nhiều chiều. Ba thuộc tính quan
trong của không gian này là:
- Tính thực (Reality): trong một vài môi trường, ảo là chính (các cảnh vật là
nhân tạo, được sinh ra bởi máy tính) trong khi những môi trường khác thật
là chính.
Tính nhúng (Immersion): môi trường thực và ảo có thể được hiển thị trong
đó người sử dụng là một phân của môi trường hoặc tách biệt hẳn đối với
môi trường.
- Tính trực tiếp (Directness): các đối tượng chính được quan sát trực tiếp hay
qua các phương tiện điện tử tổng hợp lại.
Một cách phân loại ba chiều được đề xuất cho thực tại trộn dựa trên ba nhân tố
trên [25][27].
• Extent of World Knowledge - EWK: EWK là độ đo lượng tri thức về thế
giới cần hiển thị. Chúng tôi sẽ phân tích một ví dụ để làm rõ độ đo EWK
này. Bài báo của Milgram và đồng nghiệp năm 1991 đã giới thiệu hai khả
năng của hệ thống trộn được xây dựng dựa trên việc phù các hình ảnh ảo lên
các hình ảnh trong các đoạn phim:
0 Có một con trỏ đồ hoạ ba chiều ảo, cùng với một dụng cụ đo băng để
chỉ ra vị trí của các đối tượng thực và đo một cách định lượng khoảng
cách giữa các đối tượng này trong một đoạn phim.
0 Một cơ chế phủ một khung hình lên các đối tượng thực được quan sát
từ xa, để tăng cường các cạnh của đối tượne.
Dựa trên cách phân lớp như 1.2.1 thì hai hệ thống trên không có gì khác
biệt, đều đưa vào những hình ảnh ảo, phủ lên các hình ảnh thực trong các
đoạn phim, Tuy nhiên, nểu xem xét kỹ hơn, chúng bộc lộ những sự khác

nhau cơ bản. Trong hệ thống con trỏ ảo/ dụng cụ đo băng, người sử dụng
phải lặp lại các thao tác trò con trò ảo trên đoạn phim và máy tính vẽ lên đó
nhừng hình ảnh ảo mà không hề biết con trỏ trỏ vào cái gì. Trone hệ thông
phủ một khung hình lên đối tượng thực, máy tính hoàn toàn biết về vị trí,
hình dáng của các đôi tượng trong đoạn băng và sẽ phủ một khung hình lên
đối tượng đó. Như vậy sự khác nhau cơ bản là lượng tri thức về hình dáng
Trang 8
và vị trí các đối tượng của từng hệ thống. Đây chính là nhân tố EWK. Dựa
vào đây người ta xác định các khả năng thao tác của hệ thống hiến thị.
Hình 2.2 phân chia sự nhận thức thế giới thành ba phần chính:
7 6
V | trí/Thuộc Vị trí +
tính Thuộc tính
t >
Thế giới chưa được V M ò hình hoá một J Thế giới được mô
mô hình hóa

phần thể giới

hình hóa hoàn toàn
Hình 2. 2. Độ đo EW K (Extent o f World Knowledge)
Phía bên trái là trường họp chưa hề có tri thức về hệ thống cần hiển thị. Các
hình ảnh được quét lên, tông hợp lại và hiển thị nhưng không hề biết thông
tin vê nội dung các hình ảnh đó. Nó cũng liên quan tới những đôi tượng
thực được quan sát trực tiếp thông qua kính thực tại trộn. Phía bên phải là
trường hợp tri thức vê đôi tượng đã được biết và từ đó có thể mô hình hoá,
xây dựng một môi trường ảo hoàn toàn. Trong trường hợp này, máy tính có
tri thức đầy đủ về mỗi đối tượng trong thế giới đó, vị trí và góc nhìn của
người quan sát. Người sừ dụng thay đổi thế giới ào bằng cách tác động trực
tiếp lên các đối tượng trong nó.

Phần giữa là các trường hợp mà đối tượng thực và ảo có thể kết hợp với
nhau trong cùng một thể hiện phụ thuộc vào độ đo EWK. Có thể chia thành
ba trường hợp con: Vị trí (Where), Thuộc tính (What) và Vị trí + Thuộc
tính (Where+What). "Vị trí" là trường họp dữ liệu định lượng về vị trí các
đổi tượng đã có nhưng thông tin về cái gì tại vị trí đó thì chưa được biết .
"Thuộc tính" tham chiếu tới trường hợp phần mềm điều khiển có một lượng
tri thức nhất định về các đối tượng nhưng không biết vị trí của chúng.
Trong trường họp cuối, thông tin về vị trí và thuộc tính của đối tượng đều
đã biết.
Trong các hệ thống AR, kỹ thuật cơ bản là phủ những hình ảnh nhân tạo lên
các cảnh của thế giới thực. Để những hình ảo xuất hiện ở vị trí phù hợp
trong thế giới thực, chúng ta cần phải biết chính xác vị trí của các đoi tượng
thực và hướng của chúng. Độ đo EWK phản ánh điêu này, quyêt định sự
thành công của hệ thống. Trong các hệ thống AV, thế giới gân như được
mô hình hoá hoàn toàn nên độ đo EWK xác định dễ dàng hơn. Dựa trên độ
đo này, những dữ liệu thực sẽ được trộn vào hệ thong một cách khoa học và
hợp lý.
Độ đo EWK có sự liên quan tới nhừng lóp hiển thị MR được liệt kê trong
1.2.1. Lớp 1, 2, 3, 4 thuộc về phía trái. Lóp 5,6,7 thuộc về phía phải.
Trang 9
Reproduction Fidelity - RF: Độ đo RF liên quan đến tính thực của các hệ
thống hiển thị MR. Theo cách phân lớp đã trình bày, RF khôn2 tập trung
vào khía cạnh người sử dụng có cảm giác "thực" trong môi trườns ứna
dụng hay không mà xem xét tới chât lượng của các hình ảnh tổng hợp được
lấy mẫu từ hình ảnh thật. Độ đo Rĩ phụ thuộc vào sự chính xác trong tái
hiện của cả đối tượng thực và đối tượng ảo. Việc trộn lẫn hoặc phù nhữna
hình ảnh ảo lên hình ảnh thực và ngược lại phụ thuộc rất nhiều vào việc tái
hiện môi trường chính và các vật thể được phủ lên.
Hình 2.3 thể hiện độ đo R f. Phía bên trên mũi tên là quá trình phát triển
của công nghệ video. Phía dưới mũi tên là quá trình phát triển cùa các kỹ

thuật mô hình hoá và render.
Converỉional
(Monoscopic
Video)
Simple
W irefram es
4 1 2 5 6 7
Color
Video
Visible
Surface
Image
Stereoscopic
Video
Shading,
Texture,
T ransparence
High
Definition
Video
Ray,
Tracing,
Radiosity
3D H D T V
Realtim e, H i-
fidelity , 3D
Animation
Hình 2. 3. Độ đo R F (Reproduction Fidelity)
Xác định độ đo RJF cho bảy lớp hiển thị MR không dễ dàng như việc xác
định độ đo EWK vì độ đo này phụ thuộc vào từng cài đặt kỹ thuật cụ thể.

Tuy nhiên, một thứ tự phù hợp cũng được đưa ra trên hình 1.3, trong đó các
hệ thống lớp 3 có độ đo RF cao nhất do các đối tượng là thực được quan sát
trực tiếp qua kính gan đầu nhìn xuyên.
Extent of Presence Metaphor - EPM: Độ đo EMP chi ra mức độ người sử
dụng cảm giác "có mặt" trong các cảnh hiển thị. Với độ đo này, dễ dàng
nhận thấy các lớp hiển thị MR có phạm vi từ những môi trường “nhúng”,
có độ đo EMP lớn (lớp 2, 3, 4, 7), tới những môi trường mà quan sát là
exocentric ( lóp 1-AR và lớp 5-AV).
6 7 2 4 3
M o n itor Base Large
(WoYV) Screen H D M
Monoscopic Multiscopic \ Panocramic I Surrogate Realtim e
Image Im age Image — Travel Image
H ình 2. 4. Độ đo E M P (Extent o f Presence M etaphor)
Monoscopic Image là trường hợp người quan sát ờ ngoài thế giới, quan sát
từ một góc nhìn cố định. Multiscopic Imaee là kiểu hiên thị ba chiêu nhưng
Trang 10
cho phép đa góc nhìn. Panoramic Image mở rộng Multiscopic Image, trong
đó người sử dụng có thê nhìn kỳ một cảnh. Panoramic Image tạo cho người
dùng khả năng nhận thức một phần thông qua các màn hình hiển thị lớn
hoặc nhận thức hoàn toàn thông qua thiết bị HMD. Surrogate travel chi ra
khả năng di chuyên trong thê giới đó và cuối cùng Realtime Image là
trường hợp lý tưởng, người sử dụng không nhận thấy sự khác biệt với thế
giới thực.
EMP chính là độ đo về exocentric và egocentric của các hệ thống hiển thị
MR. Độ đo EMP của các lớp hiển thị cũng đã được thể hiện trong hình 1.4.
2.1.3.Thiết bị và công nghệ
2.1.3.1. Thiết bị hiển thị
Thiết bị hiển thị thường dùng trong các hệ thống thực tại trộn là HMD (Head
Mounted Device - tạm dịch là "kính thực tại trộn"). HMD được sử dụng để kết

hợp thực và ảo. Thông qua thiết bị này người sử dụng có thể quan sát thế giới trộn
bao gồm những thông tin thật và những thông tin tổng hợp. HMD được chế tạo
dựa trên hai công nghệ: quang học và video.
Kính gắn thực tại trộn sử dụng công nghệ quang học (OHDM) bao gồm một kính
bán trong suốt và một bộ hiển thị. Nguyên lý làm việc của thiết bị này như sau:
Ánh sáng từ thế giới thực đi xuyên qua tấm kính đi tới mắt người sử dựng. Ánh
sáng mô tả môi trường ảo được phát ra từ máy chiêu, phản xạ trên mặt kính và
cũng đi tới mắt người sử dụng. Từ đây, người sử dụng sẽ nhìn thấy hình ảnh tổng
hợp của cả thế giới thực và ảo.
Bộ hiển 111;
Bộ tông hợp
(kính hỉin
trong suói)
H ình 2. 5. HM D quang học
Tuy nhiên, khi sử dụng công nghệ này, ánh sáng đên từ môi trường thực sẽ bị yêu
do một phần kính được phủ bạc đê phản xạ ánh sáng đi ra từ máy chiêu. Khi
nơuồn sáng bên ngoài bị suy giảm, thiết bị này giống như một chiêc kính râm.
Graph ic
im ages
Optical
combiners
Real
world
H ead
locations
Head
Tracker
M onitors
Trang 11
Kính thực tại trộn sử dụng công nghệ video (VHMD) là sự kết hợp eiữa một hoặc

hai máy quay. Một máy quay cung cấp cho người sir dụng nhữns hình ảnh về thế
giới thực. Những hình ảnh từ máy quay này được kết hợp với nhừns hình ảnh ảo
sinh ra từ bộ sinh cảnh, tạo nên những thông tin trộn giữa thực và ảo.
■Máy nuay
- Bộ liĩên thị
T Í / K ính cliiin
V
Real
W orld
Combined I 'iơeo
Hình 2. 6. HMD video
Ngoài ra, thiết bị hiển thị có thể là các máy tính cá nhân, máy chiếu, màn hình lớn.
Các thiết bị này có thể được kết hợp với nhau để tạo ra những không gian ảo: bàn
ảo, hang ảo, vòm quan sát
2.1.3.2. Thiết bị theo dấu
Thiết bị theo dấu được sử dụng để xác định vị trí và hướng của người sử dụng
cũng như vị trí của các đối tượng thực trong không gian. Các thiết bị này thường
được xây dựng dựa trên bốn công nghệ chính: cơ khí, quang học, từ và âm thanh.
Theo dấu cơ khí (Mechanical Tracking): sử dụng một hệ thống máy móc với một
bên được nối với mũ đội đầu và bên kia nổi với thiêt bị theo dõi. Khi người sử
dụng thay đổi vị trí đầu, dữ liệu liên quan đến sự di chuyền đó sẽ được gửi đến
máy tính. Kỹ thuật theo dấu hướng/vị trí cơ khí rất chính xác. Tuy nhiên, hạn chế
của nó là vùng di chuyển bị hạn chế.
Theo dấu quang học (Optical Tracking): sử dụng nhữna thiết bị đánh dấu nhò
(marker) và một loạt những máy quay phim đặt xung quanh đê quan sát. Phân
mềm điều khiển thu thập thông tin về vị trí điểm đánh dấu với nhiêu góc nhìn khác
nhau, phối cảnh xa gần để tính toán ra vị trí trone không gian ba chiều của các
điểm đánh dâu đó. Hạn chê của kỹ thuật này là thời gian xừ lý do hệ thông phải
cần phân tích hình ảnh từ nhiều máy quay khác nhau mới có thể xác định chính
xác vị trí ba chiều của điểm đánh dấu.

Theo dấu từ (Magnetic tracking): sử dụng một neuồn phát ra từ trường và những
cảm biến nhỏ ehi lại vị trí và hướng cùa nó so với nguôn phát. Các hệ thông từ
không yêu cầu một đường nhìn trực tiếp tới đối tượns trons hệ thông như các hệ
Trang 12
thông quang học và âm thanh. Tuy nhiên, nêu trong môi trườna này xuất hiện các
đối tượng bằng kim loại, hiện tượng nhiễu từ sẽ xảy ra và kết quả thu được là
không chính xác. Công nghệ này đang được sử dụng khá rộng rãi trong theo dấu
bàn tay.
Theo dấu âm thanh (Acoustic tracker): Một đối tượng được gắn với một nguồn
phát ra âm thanh tần số cao trong vùng làm việc. Hầu hết các hệ thống được nhận
biệt bởi các micro trong môi trường. Vị trí chính xác của các micro cho phép hệ
thông xác định vị trí nguôn. Những hệ thống nàỵ yêu cầu một đường quan sát trực
tiếp từ nguồn tới các micro và có kết quà tồi nếu có sự dội lại của âm thành (do
bao quanh bởi tường hoặc các bê mặt phản xạ âm thanh khác). Nếu nhiều bộ theo
dâu âm thanh được sử dụng cùng nhau, chúng phải được thiết đặt với tần số phù
hợp đê không có sự xung đột.
2.1.3.3. Thiết bị thao tác và tạo hiệu ứng
Các thiết bị thao tác được sử dụng để tương tác (di chuyển, quay) với các đối
tượng ảo và từ đó thu nhận những thông tin về vị trí và hướng. Thiết bị được sừ
dụng phổ biển là chuột 3D (3D - mouse) và găng dữ liệu (data glove). Các thiết bị
điều khiển chuyên dụng này cung cấp khả năng di chuyển dễ dàng theo bất kỳ
hướng nào, quay ngược hoặc xuôi, đi lên hoặc đi xuống và hiệu quả tác động ngay
lập tức.
Các thiết bị tạo hiệu ứng được sử dụng cho mục đích tạo cảm giác, tác động lên
khứu giác, xúc giác, thị giác Thiết bị dạng này thường là các màn hình lớn,
máy chiếu, hệ thống loa và hệ thống phản hồi. Các màn hình lớn, môi trường ào và
hệ thống thống loa tác động trực tiếp lên thị giác và khứu giác cùa người sử dụng,
tạo ra những cảm giác thật về không gian và các vật thể. Hệ thống phản hồi cung
câp những cảm nhận vê đôi tượng ảo thông qua lòng bàn tay. Các thiêt bị dạng này
có thể chia làm ba loại: phản hồi về xúc giác (tactile feedback), phản hôi vê lực

(force feedback) và phản hồi về nhiệt độ (thermo feedback). Những hệ thống phản
hồi xúc giác truyền đi những cảm giác về chất liệu bề mặt và hình dáng vật thê. Hệ
thống phản hồi về lực cho phép người sử dụng cảm nhận được lực tác động dội lại
từ các đối tượng ảo. Hệ thống phản hồi nhiệt độ tạo ra một nhiệt độ chính xác, tác
động lên đầu ngón tay khi người sử dụng chạm tới các vật thể ào. Những thiêt bị
tạo hiệu ứng này được chế tạo đa dạng, phong phú, tập trung đên khía cạnh tâm lý
và cảm giác của người sử dụng nhằm tạo ra một thế giới sinh động, hâp dẫn và
giống với thực tế.
2.1.4.Các hướng nghiên cứu và ứng dụng
Hiện nay trên thế giới, thực tại trộn được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như
[29][5][40][24][21][38]: đào tạo, y tế, sản xuất cơ khí, thiết kế robot, giải trí, điều
khiển và quân sự. Các ứng dụng MR rât phong phú và đa dạng. Do đặc tính tăng
cường thông tin ảo cho các đối tượng thực, phân loại AR được sử dụng rộng rãi
hơn phân loại AV.
Trang 13
Trong y học, công nghệ MR được sừ dụng nhiều trong chuyên ngành phẫu thuật.
Các tập dữ liệu 3 chiêu vê bệnh nhân (thông qua sóng siêu âm, kĩ thuật hình ảnh
cộng hưởng từ, chụp X-quang) được thu thập. Những dữ liệu này có thể kết hợp
cùng với hình ảnh thực của bệnh nhân, cho phép bác sĩ quan sát được nhữna bộ
phận bên trong bệnh nhân. Điêu này sẽ giảm thương tổn vì chỉ cần sử dụng nhữns
vết rạch rất nhỏ cũng có thể quan sát và tiến hành phẫu thuật một cách chính xác.
Công nghệ MR cũng phục vụ cho việc đào tạo lực lượng bác sĩ phẫu thuật mới.
Giáo viên ảo sẽ hướng dẫn trực tiếp các bác sĩ mới những bước cần thiết, tránh
được việc phải tách khỏi bệnh nhân để xem hướng dẫn ở một nơi khác. Đồno thời
các ứng dụng dạng này cũng cho phép nhận diện được các cơ quan, chỉ rõ cho bác
sĩ các vùng nào cần tránh đụng tới [7].
Tại đại học Bắc California (Mỹ), các nhà khoa học đã tiến hành việc siêu âm
người mẹ có thai và hiển thị hình ảnh 3 chiều lên thiểt bị HMD. Họ hi vọng, thừ
nghiệm này sẽ có giá trị cho việc “khám bệnh 3 chiều” trong tương lai [2][33].
Một sổ nhóm khác tại phòng thí nghiệm AI của MIT [ 11 ][ 12][23], General

Electric và một số nơi khác đang tìm cách hiển thị dữ liệu MRI và CT trực tiếp lên
người bệnh nhân.
Weghorst và đồng nghiệp [32] tìm hiểu khả năng ứng dụng AR trong việc điều trị
chứng mất khả năng vận động gây ra bởi bệnh Parkinson.
2.1.4.2. Sản xuất và sửa chữa cơ khí
Các hệ thống AR cũng được ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất, bảo dưỡng và sửa
chữa các máy móc phức tạp. Thông qua các hình ảnh 3 chiều, các kĩ sư sẽ năm
được hệ thống một cách chính xác hơn là những gì họ đọc thông qua hình vẽ và
các dòng chú giải. Thậm chí, AR còn cho phép các hình ảnh 3 chiêu đó cử động
theo đúng hoạt động của máy móc.
2.1.4.3. Trợ giúp
Các hệ thống AR được sử dụng để đánh dấu thông tin lên các đối tượng và môi
trường. Dựa vào những thông tin tăng cường này, người sử dụng sẽ nhận thức môi
trường và các đối tượng xung quanh rõ ràng và nhanh chóng hơn.
Hệ thống MR đã được ứng dụng trong trợ giúp thư viện [30]. Khi người sử dụng
trò đến cuốn sách nào đó, ứng dụng này sẽ lập tức thê hiện thông tin vê cuôn sách
mà không yêu cầu người xem phải mờ cuốn sách ra.
David Breen [31] ứng dụng công nghệ này trong lĩnh vực cơ khí. Thông tin về
từng bộ phận trong cỗ máy sẽ hiện ra khi người sử dụng trỏ vào.
2.Ỉ.4.I. Y học
Trang 14
Hình 2. 7. Một ứng dụng trong trợ giúp
Hệ thống máy đu lịch [35], được phát triển bởi trường đại học Columbia, bao gồm
các thiết bị theo dấu (ỉa bàn, thiết bị đo độ nghiêng và hệ thống GPS), một máy
tính di động với một bảng đồ hoạ 3D, một kính gắn đầu nhìn xuyên HMD, trợ
giúp người sử dụng tham quan thành phố (cung cấp tên của các toà nhà và các văn
phòng trong trường đại học Columbia). Trong những phiên bản gần đây, hệ thống
sinh ra những mô hình của toà nhà trong trường học, hiển thị những con đườne
dẫn đến những toà nhà đó và trình diễn những tư liệu liên quan đèn vị trí đans
được quan sát [3]. Phòng thí nghiệm nghiên cứu Naval phát triên một hệ thông

tương tự - hệ thống thực tại tăng cường cho chiến trường, trợ giúp những thao tác
quân sự trong môi trường thành phố. Mục tiêu của hệ thống là tãng cường môi
trường với những thông tin ba chiều động được truyền đi trên bản đồ hai chiều.
T. Hốllerer, s. Feiner, J. Pavlik trường đại học Columbia [29] đã tái tạo và hiển
thị khung cảnh toà nhà đã bị đánh sập tại vị trí nguyên thuỷ của nó, Hệ thống này
trợ giúp con người trong hoạt động hình dung, mường tượng khung cảnh mới trên
nền khung cảnh cũ.
H ình 2. 8. H ình ảnh ngôi nhà được hiển thị bằng công nghệ A R tại vị trí ban
' đầu [29]
Trang 15
2.1.4.4. Giải trí
Các ứng dụng MR được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực giải trí. Đặc tính tăng
cường của công nghệ MR giúp những trò chơi trở nên hấp dẫn, lôi cuốn. Đồns
thời công nghệ này cũng được sử dụng để tạo những hiệu ứng pha trộn phức tạp ",
giảm chi phí trong sản xuất.
Tại hội chợ SIGGRAPH '95 [29], một số nhà triển lãm đã sử đụne công nghệ AR
kết hợp giữa diễn viên thực và nền ảo theo thời gian thực và không gian 3 chiều.
Diễn viên đứng trước một màn màu xanh thật lớn, được theo dõi bơi máy quav.
Mỗi chuyển động của diễn viên được thu nhận và kết hợp cùng với các hình ảnh kĩ
thuật số để gửi ra màn hình trình diễn. Đối với các nhà sản xuất, họ nhận thấy rằne
công nghệ này có thể giúp cho họ giảm giá thành. Thay vì việc sàn xuất ra đạo cụ
mới cho mồi cảnh phim, họ sử dụng một tập các hình ảnh ảo được tạo ra để phục
vụ cho đoạn phim đó.
Công nghệ MR cũng được sử dụng rộng rãi trong việc thiết kế các trò chơi điện từ.
ARQuake [38] là một ứng dụng MR khá nổi tiếng, trộn người sử dụng trone môi
trường thực với những đối tượng trong môi trường ảo. Người sử dụng đỏne vai trò
như một chiến sĩ trong trò chơi Quake. Chương trình chạy các mô hỉnh ảo trên môi
trường thật.
Lĩnh vực thể thao: đua xe, hoockey cũng ứng dụng công nghệ này để tăne
cường thông tin cho người xem các trận thi đấu.

2.1.4.5. Quân sự
Việc sử dụng thiết bị HMD và HMS (Head Mounted Sights) đã được ứng dụng
cho máy bay quân sự và trực thăng từ rất nhiều năm nay. Nó cho phép hiển thị các
hình ảnh vector lên trên khung cảnh thế giới thực. Điều này không chỉ trợ giúp dẫn
đường máy bay, cung cấp thông tin cho phi công, nó còn hỗ trợ việc xác định mục
tiêu tân công, tăng mức độ chính xác khi tiêu diệt đôi phương.
2.2. Tồng quan về đào tạo điện tử
2.2.1. Khái quát về e-learning
2.2.1.1. Định nghĩa
Đào tạo điện tử (E-leaming) tham chiếu tới những bài học được phân phối hoặc
thể hiện bời công nghệ điện tử. Nó bao gôm những bài học được chuyên đi băng
các công nghệ như internet, truyền hình, băng video, hệ thông sách thông minh và
đào tạo dưa trên máy tính. [34]
2.2.1.2. Tình hình phát triển của e-learning
■ Trên thế giới
Trang 16
Hiện nay trên thê giới, E-leaming đã trở thành phương tiện không thể thiếu trong
chính sách phát triên cùa bật cứ công ty, hãng nào. Với sự tăng trườne từ 35%-
50% của các công ty cung câp dịch vụ, giải pháp E-leaming đã cho thấy tính hiệu
quả và tiêm năng của hình thức đào tạo E-leaming. Nhiều công tv đa quốc gia
nhiêu hãng lớn trên thê giới đã giảm được nhiêu chi phí đào tạo nhờ áp dụna hình
thức đào tạo E-leaming trong đó có các công ty khai thác viễn thông như AT&T
(Mỹ), PT (Anh), Siemen, Alcatel, Ericsson,
Ngày nay, có nhiều công ty lớn đầu tư vào E-leaming. Năm 2000 thị trườne này
đã đạt 2,2 tỷ USD. Người ta dự tính, đến năm 2005 E-leaming trên toàn cầu sẽ đạt
tới 18,5 tỷ USD. Ở các nước công nghiệp phát triển, điển hình là Mỹ, lĩnh vực này
đang phát triên rât nhanh. Thị trường E-leaming ở Mỹ sẽ đạt 11,4 tỷ USD vào năm
2004. Tại châu A, thị trường này tăng trường 25% mồi năm (đạt 6,2 tỷ USD).
Theo số liệu của tập đoàn dữ liệu quốc tế ĨDC, năm 2003, thế giới sẽ thiếu khoảng
1,45 triệu chuyên gia mạng, do đó nhu cầu về nguồn nhân lực này ngày càng lớn

cùng với mức độ phức tạp xung quanh việc thiết kế, triển khai và bảo trì hệ thống
mạng máy tính trong nền kinh tế Internet. Chính vì vậy, các khóa học bane E-
leaming đang được rất nhiều học sinh, sinh viên theo học.
Cũng theo IDC, tại Mỹ hiện nay có khoảng 80% các trường đại học sử dụng
phương pháp đào tạo trực tuyến (E-leaming), khoảnR 30% các chíme chỉ trực
tuyến được chính thức công nhận. Còn tại Singapore, có khoảng 87% các trường
đại học sử dụng phương pháp đào tạo trực tuyến.
Theo IDC, hình thức đào tạo trên CD-ROM phổ biến nhất vào năm 1999 sẽ được
thay thế bởi E-leaming vào năm 2004.
Các hình thức đào tạo
Năm 1999
(Tỷ lệ %)
Năm 2004
(Tỷ lệ %)
CD-ROM
53%
32%
E-leaming
38% 63%
Băng Video
7%
3,4%
Đào tạo qua vệ tinh
2%
1%
Bảng 2. 2. Tỷ lệ các hình thức đào tạol999-2004 Ị15Ị
Một số tổ chức phát triển E-leaming trên thế giới:
- Cisco E-learning: Hãng Cisco System với các chương trình đào tạo, cấp
chứng chỉ quốc tế về mạng qua E-leaming với địa chi:
http://\v\v\v.cisco.com/\varp/public/10/\v\vtraining/eleaming