Sử dụng công nghệ thực tại ảo xây dựng mô hình thế giới ảo trên thiết bị cầm tay qua môi trường mạng không dây

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN




LÊ HÙNG DŨNG





SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ THỰC TẠI ẢO XÂY DỰNG MÔ HÌNH
THIẾT BỊ ẢO TRÊN THIẾT BỊ CẦM TAY QUA MÔI TRƯỜNG
MẠNG KHÔNG DÂY







LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội- 2006

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN




LÊ HÙNG DŨNG



SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ THỰC TẠI ẢO XÂY DỰNG
MÔ HÌNH THIẾT BỊ ẢO TRÊN THIẾT BỊ CẦM TAY
QUA MÔI TRƯỜNG MẠNG KHÔNG DÂY






LUẬN VĂN THẠC SỸ; CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Mã số: 1.01.10

Người Hướng Dẫn :







Hà Nội- 2006
1

Danh mục thuật ngữ và các chữ viết tắt 4
LỜI CAM ĐOAN 6
LỜI CẢM ƠN 7
MỞ ĐẦU 8
Chương 1: Khái quát về “Thực tại ảo” và “Thế giới ảo”
… 10
1.1 Thế giới ảo 10
1.1.1. Giới thiệu 10
1.1.2. Các xu hướng xây dựng thế giới ảo 12
1.1.2.1. Các trò chơi thương mại 13
1.1.2.2. Giáo dục 13
1.1.2.3. Diễn đàn chính trị 14
1.1.2.4. Huấn luyện quân sự 14
1.1.2.5. Du lịch 15

1.2 Thực tại ảo 16
1.1.3. Nền tảng 17
1.1.3.1. Thuật ngữ 17
1.1.3.2. Tiến trình của thực tại ảo 18
1.1.4. Tương lai 19
1.1.5. Tác động 20
1.1.6. Các phương pháp của thực tại ảo 21
1.1.6.1. Thực tại ảo dựa trên giả lập 21
1.1.6.2. Thực tế ảo dựa trên các biểu tượng 22
1.1.6.3. Thực tế ảo dựa trên máy chiếu 22
1.1.6.4. Thực tế ảo dựa trên máy tính 23
Chương 2: Mạng không dây và thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số
PDA. 24
2

2.1. Mạng không dây - Wireless Network 24
2.1.1. Lịch sử phát triển 24
2.1.2. Các thành phần mạng không dây - WLAN 27
2.1.2.1. Hệ thống phân phối 28
2.1.2.2. Kết nối nội bộ giữa các điểm truy nhập 30
2.1.2.3. Cầu không dây và hệ thống phân phối 30
2.1.3. Các kiểu mạng 30
2.1.3.1. Mạng dịch vụ cơ sở - BSS 30
2.1.3.2. Mạng mở rộng – ESS 32
2.1.4. Các dịch vụ mạng 33
2.1.5. Tại sao lại chọn mạng không dây 34
2.1.6. Một số vấn đề khi thiết lập mạng không dây 35
2.2. Thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân - PDA 36
2.2.1. Lịch sử phát triển 36
2.2.2. Đặc điểm của thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân 37

2.3. Hệ điều hành cho máy PDA 39
2.3.1. Palm OS 39
2.3.1.1. Giới thiệu về Palm-OS 39
2.3.1.2. Hệ thống nhập dữ liệu của Palm 40
2.3.1.3. Quản lý bộ nhớ 43
2.3.1.4. Kết nối với các thiết bị khác 45
2.3.2. Symbian 46
2.3.2.1. Vi nhân (Nanokernel) 47
2.3.2.2. Nhân 48
2.3.2.3. Mô hình bộ nhớ (memory model) 49
2.3.2.4. Phần cứng mở rộng/ASSP 49
2.3.2.5. Bộ điều khiển thiết bị 50
2.3.2.6. Phần mở rộng (extension) 50
2.3.2.7. Euser 51
3

2.3.2.8. File server (Dịch vụ tệp tin) 51
2.3.2.9. Windows server - Dịch vụ cửa sổ 53
2.3.2.10. Tầng phần mềm 53
2.3.3. Windows CE 54
2.3.3.1. Giới thiệu 54
2.3.3.2. Lịch sử phát triển 54
2.3.3.3. Một số đặc điểm 56
2.3.3.4. Một số vấn đề trong quá trình xây dựng chương trình trên
nền hệ điều hành Windows CE 57
Chương 3: Xây dựng mô hình “Thế giới ảo” trên PDA
trong mạng không dây 62
3.1. Kiến trúc mô hình thế giới ảo đề xuất 62
3.2. Mô hình thực nghiệm 63
3.3. Bộ công cụ GPSGate 65

3.4. Các thư viện đã xây dựng cho hệ thống 66
3.4.1. Thư viện xây dựng cho các thiết bị cầm tay 66
3.4.2. Thư viện xây dựng cho phía server 66
3.5. Một số hình ảnh của hệ thống 67
3.5.1. Giao diện phía server 67
3.5.2. Giao diện phía client 68
3.5.3. Giao diện ứng dụng làm dữ liệu cho hệ thống 69
Kết luận 71
Tài liệu tham khảo 72
4

Danh mục thuật ngữ và các chữ viết tắt
API Application Programming Interface – giao diện khả
trình trình ứng dụng - hỗ trợ các hàm, các lớp viết
sẵn của hệ thống.
G.711 Chuẩn mã hoá/giải mã âm thanh G.711 sử dụng
trong PSTN.
G.723 Bộ mã hoá/giải mã âm thanh G.723.
Gatekeeper Một thiết bị hoặc một máy tính điều khiển một
hoặc nhiều gateway trong một vùng nào đó.
Gateway Một gateway là một phần cứng hoặc phần mềm có
chức năng chuyển đổi tín hiệu từ phương tiện
truyền thông này sang dạng phương tiện truyền
thông khác, ví dụ chuyển đổi âm thanh từ chuẩn
G.711 sang chuẩn G.723.
GPS Global Positioning System – Hệ thống định vị toàn
cầu.
IP Giao thức internet (Internet Protocol).
IP Network Một mạng IP là mạng được thiết kế dựa vào
nguyên tắc chuyển đổi gói tin dữ liệu từ các hệ

thống này sang hệ thống khác.
ITU-T Phân khu Truyền thông thuộc Tổ chức Truyền
thông Quốc tế International Telecommunications
Union.
LAN Local Area Network – Mạng cục bộ.
RTCP Giao thức điều khiển truyền dẫn thời gian thực
(Real-time Transport Control Protocol).
5

RTP Giao thức truyền dẫn thời gian thực (Real-Time
Protocol).
TCP Giao thức điều khiển chuyển đổi – giao thức IP,
cho phép phát tán gói tin tin cậy từ người gửi đến
người nhận.
UDP Giao thức điều khiển chuyển đổi – giao thức IP,
cho phép thực hiện truyền thông không tin cậy giữa
người gửi và người nhận.
VoIP Voice over IP.
VPL Virtual Programming Language - Ngôn ngữ lập
trình ảo.
VR Virtual Reality – thực tại ảo.
WAN Wide Area Network – mạng diện rộng.

6

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả đạt được trong luận văn là sản phẩm của riêng cá
nhân, không sao chép lại của người khác. Trong toàn bộ nội dung của luận
văn, những điều được trình bày hoặc là của cá nhân hoặc là được tổng hợp
từ nhiều nguồn tài liệu. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng

và được trích dẫn hợp pháp.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy
định cho lời cam đoan của mình.

Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2006
Người cam đoan


Nguyễn Vũ Dũng
7

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới PGS. TS. Nhà giáo ưu tú Hồ Sĩ Đàm, người đã tận
tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn.
Tôi xin cảm ơn thầy giáo TS. Bùi Thế Duy, giảng viên Bộ môn Mạng và
Truyền Thông Máy Tính, Khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học công
nghệ, ĐHQG HN đã nhiệt tình hướng dẫn và hỗ trợ về tài liệu cũng như các
kiến thức liên quan đến luận văn.
Tôi xin cảm ơn các thầy trong khoa CNTT – Đại học Công nghệ - Đại học
Quốc gia Hà Nội đã truyền đạt kiến thức trong suốt khoảng thời gian học tại
trường.
Xin gửi lời cảm ơn tới những người bạn đã động viên và giúp tôi hoàn thành
khóa luận này.
Lời cuối, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới gia đình - nguồn động viên
và cổ vũ lớn lao, là động lực giúp tôi thành công trong công việc và cuộc
sống.

Hà Nội, ngày 15 tháng 11 năm 2006

Nguyễn Vũ Dũng

8

MỞ ĐẦU
Trong vài thập kỷ qua, công nghệ thực tại ảo và các mô hình thế giới ảo đã
được nghiên cứu, phát triển và đạt được những thành tựu quan trọng. Các
kết quả nghiên cứu đã được áp dụng vào các lĩnh vực khác nhau của xã hội
hiện đại như y tế, giáo dục, quân sự, thương mại và giải trí. Vì vậy, việc
nghiên cứu và phát triển công nghệ thực tại ảo và các mô hình thế giới ảo là
yêu cầu cấp thiết trong một xã hội văn minh, có trình độ khoa học công nghệ
thông tin phát triển.
Thời điểm hiện tại, mạng không dây trở nên phổ biến và được ứng dụng
rộng ở khắp nơi. Nó cho phép người sử dụng có thể di động và có thể kết nối
mạng với tốc độ cao, mạng không dây trở thành một xu hướng mới để thực
hiện truy cập Internet.
Đồng thời với sự phát triển rất nhanh về các công nghệ di động, ngày nay
các máy PDA (thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân) đã phổ biến rông rãi và
được coi là “văn phòng di động”. Nó không chỉ là nơi lưu trữ thông tin, hỗ
trợ tính toán, mà nó còn hỗ trợ việc kết nối với các mạng không dây ví dụ
như mạng 802.11, tạo điều kiện tốt để phát triển các trình ứng dụng mạng.
Với sự hội tụ các công nghệ mới kể trên, mô hình thế giới ảo chạy trên các
thiết bị PDA kêt nối mạng không dây là một hướng nghiên cứu mới mẻ, hứa
hẹn có tiềm năng phát triển. Tuy nhiên, việc xây dựng mô hình thế giới ảo
trên PDA thông qua kết nối mạng không dây đặt ra nhiền vấn đề kỹ thuật để
xây dựng hệ thống.
Luận văn “Xây dựng mô hình thế giới ảo trên thiết bị PDA trong mạng
không dây” tập trung vào việc nghiên cứu, triển khai và đánh giá các mô
hình thế giới ảo sử dụng công nghệ thực tại ảo.
Trong chương 1, luận văn trình bày tổng quan về mô hình thế giới ảo và

công nghệ thực tại ảo. Trình bày tiến trình phát triển, tương lai và tác động
9

của chúng đối với cuộc sống của chúng ta. Luận văn cũng khái quát các
phương pháp triển khai thực tại ảo và các xu hướng xây dựng mô hình thế
giới ảo.
Phần đầu Chương 2, luận văn trình bày tổng quan về mạng không dây
wireless bao gồm lịch sử phát triển, các thành phần kỹ thuật chính trong
mạng, các kiểu mô hình mạng không dây. Cuối phần này sẽ nêu ra các vấn
đề khi thiết lập mạng không dây thực tế. Phần thứ hai giới thiệu về lịch sử và
một số đặc tính kỹ thuật của các hệ điều hành sử dụng cho các máy PDA
như Palm OS, Symbian và Windows CE. Dựa trên nền hệ điều hành
Windows CE, phần này đưa ra một số vấn đề khi thực hiện xây dựng
chương trình trên nền hệ điều hành Windows CE.
Chương 3 mô tả về kiến trúc mô hình thế giới ảo đề xuất và mô hình thực
nghiệm luận văn đã xây dựng được.
10

Chương 1: Khái quát về “Thực tại ảo” và “Thế giới ảo”

1.1 Thế giới ảo
1.1.1. Giới thiệu
Hãy tưởng tượng một thế giới ảo với các đối tượng được số hóa, hình dạng,
âm thanh và mọi chi tiết đều giống và sống động như trong thế giới thực của
chúng ta. Thế giới ảo này không chỉ có các biểu tượng động hay những hình
ảnh ba chiều sắc nét mà mọi đối tượng trong đó còn tuân theo các quy luật tự
nhiên và luật lệ rõ ràng. Thế giới ảo có thể rất gần gũi với chúng ta, nó tái
hiện lại một phần thế giới thực mà chúng ta đang sống (như các mô hình thế
giới ảo để huấn luyện phi công hoặc tập trận). Nó cũng có thể rất khác biệt
với thế giới thực, chứa đựng những quy luật tự nhiên xa lạ, những dạng thức

chưa từng được biết đến của cuộc sống do con người tưởng tượng ra (như
các báu vật ảo trong các trò chơi).
Thế giới ảo – VW (Virtual World), được định nghĩa một cách khái quát
như sau [11]: VW là một môi trường mô phỏng các quá trình tương tác giữa
nhiều người dùng thông qua các giao tiếp trực tuyến. Có nhiều kiểu VW
khác nhau tuy nhiên chúng đều có 6 đặc điểm chung sau:
 Chia sẻ không gian: VW cho phép nhiều người dùng tham gia vào hệ
thống cùng một lúc.
 Giao diện đồ họa: VW miêu tả không gian một cách trực quan bằng
việc sử dụng các biểu tượng hoặc kiểu hình ảnh đồ họa trong môi trường
2D hoặc 3D.
 Tính tức thời (immediacy): Các tương tác trong VW xảy ra trong
khoảng thời gian thực.
11

 Tính tương tác: VW cho phép người dùng thay đổi, phát triển, xây
dựng, và tạo ra các tùy chọn nội dung của đối tượng tham gia vào VW.
 Tính bền bỉ: Sự tồn tại của VW là liên lục mà không cần quan tâm đến
các người dùng có đăng nhập vào hệ thống không.
 Tính xã hội/tính cộng đồng: VW cho phép và khuyến khích việc tạo
lập thành các đội hình trong thế giới ảo, như nhóm, bang hội, câu lạc bộ

Thế hệ VW xuất hiện sớm nhất là các VW có dạng text-based. Giao diện của
VW loại này ở dưới dạng các chữ và con số (như tên gọi text-based), tức là
người tham gia và các đối tượng được miêu tả dưới dạng text. Các VW này
đều được kết nối qua mạng cho phép tạo ra một môi trường với nhiều người
dùng tham gia và giao tiếp với nhau (Multi User Domain – MUD), các thành
viên có thể chia sẻ dữ liệu, truy nhập vào các kho CSDL chung. VW cho
phép người dùng tự thể hiện cá tính của mình thông qua cách anh ta giao
tiếp với người khác (cách nói chuyện, cách giao tiếp, kiểu dáng chữ đại diện

…) hay những gì anh ta đóng góp cho cộng đồng ảo trong VW. Một ví dụ
gần gũi nhất của thế hệ VW này là các chương trình IRC (Internet Relay
Chat) rất quen thuộc tại Việt Nam khoảng một chục năm trước đây.
Thế hệ VW tiếp theo xuất hiện vào những năm 1980 được trang bị các hình
ảnh hai chiều. Những người tham gia và các đối tượng trong VW được thay
bằng các hình ảnh và biểu tượng nên giao diện của các VW trở nên đa dạng
và sinh động hơn. Các hoạt động trong VW được trừu tượng hóa nhiều hơn
nên cũng gần gũi và thân thiện với người dùng: Anh ta có thể chọn một hoặc
một số người dùng khác để giao tiếp thông qua việc lựa chọn các hình ảnh
tương ứng; Trên một dãy phố, anh ta dễ dàng đi vào các tòa nhà chỉ bằng
cách click chuột vào biểu tượng của tòa nhà đó. Những trò chơi thông dụng
12

trên máy tính hay các chương trình dạy ngoại ngữ cho trẻ em là ví dụ điển
hình cho các VW ảnh hai chiều.
Cùng với sự phát triển của VRML (Virtual Reality Modeling Language) là
sự ra đời của các VW 3D. Các user được thể hiện bằng các biểu tượng ba
chiều có hình dáng người nên rất đa dạng và sinh động, các chuyển động
diễn tả hoàn toàn trong không gian 3D. Để có được các chuyển động và cảm
nhận, tức là để “sống” trong các VW 3D yêu cầu phải có các thiết bị input
và output đặc biệt dùng cho tương tác với hệ thống như các thiết bị hiển thị,
âm thanh hay truyền chuyển động, mệnh lệnh, quyết định. Thêm vào đó các
thiết bị để chạy các ứng dụng VW 3D phải có cấu hình mạnh, thích hợp cho
việc xử lý đồ họa 3D với thời gian thực…
Do mô hình thực nghiệm trong luận văn được định hướng xây dựng để chạy
trên thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số PDA có bộ vi xử lý và bộ nhớ hạn chế, không
phù hợp với VW 3D nên mô hình thế giới ảo 2D được chọn. Mô hình thực
nghiệm thể hiện được các đặc tính cốt yếu của một mô hình thế giới ảo kinh
điển cần có, là minh họa cụ thể cho phần lý thuyết được trình bày trong luận
văn.

1.1.2. Các xu hướng xây dựng thế giới ảo
Bên cạnh yếu tố công nghệ, thiết kế về nội dung và chủ đề của VW cũng là
một phần cần quan tâm và đề cập đến.
VW được tạo ra với nhiều mục đích khác nhau. Kiểu thông dụng và phổ
biến nhất trong thế giới ảo là "MMORPG" (Massively Multiplayer Online
Role Playing Game). Tuy nhiên, các thế giới ảo được xây dựng không chỉ có
mục đích là phục vụ chơi game mà còn nhiều ứng dụng đa dạng khác. Một
số kiểu xây dựng thế giới ảo đang được sử dụng nhằm mục đích giáo dục,
chính trị hay huấn luyện quân sự.
13

1.1.2.1. Các trò chơi thương mại
Thế giới game có xu hương tập trung vào khai thác các đặc tính hư cấu dựa
trên một cốt truyện sau đó xây dựng các hình tượng nhân vật, các nhân vật
này có thể tiến hóa thông qua quá trình giao tiếp và một dãy các sự kiện có
tính chất cạnh tranh và tương tác lẫn nhau. Ví dụ: một số trò chơi như hiện
đã xuất hiện và phổ biến ở Việt Nam như Võ Lâm Truyền Kỳ, MU hay
Audition.
1.1.2.2. Giáo dục
Một số thế giới ảo được tạo ra với mục đích phục vụ cho giáo dục. Trong
hầu hết các trường hợp, thế giới này được tài trợ bởi các học viện hoặc các
tổ chức phi lợi nhuận. Thế giới ảo về giáo dục liên quan đến nhiều lĩnh vực
rộng lớn ví dụ như tạo ra các viện bảo tàng và các thư viện hình ảnh không
gian 3D, các thư viện ảo, không gian trực tuyến cho các khóa học qua mạng
tại các trường đại học.
Active Worlds Educational Universe - AWEDU[12] là một trong những
mạng lâu đời và rộng lớn nhất của thế giới ảo phục vụ cho mục đích giáo
dục.

Hình 1: Mạng Active World Education Universe
14

AWEDU xây dựng một cộng đồng về giáo dục đặc thù, nó cung cấp rất
nhiều VW hữu dụng cho các cơ quan giáo dục, giáo viên và sinh viên.
Thông qua cộng đồng này, những nhà sư phạm có thể tìm ra các khái niệm,
lý thuyết mới về sư phạm, thiết kế các các khóa học một cách sáng tạo hay
khám phá các biểu hiện đa dạng về hình thái xã hội của việc học.


Máy tính ảo của ĐH Colorado
Thành phố khoa học của ĐH London
Hình 2: Một số VW trong AWEDU
1.1.2.3. Diễn đàn chính trị
Thế giới ảo cũng có thể đáp ứng các yêu cầu như là một diễn đàn thể hiện
các quan điểm chính trị và tranh luận. Ví dụ về một thế giới ảo liên quan là
AgoraXchange [13]
1.1.2.4. Huấn luyện quân sự
Công nghệ thế giới ảo được sử dụng rất nhiều trong việc huấn luyện quân sự
của quan đội Mỹ, VW America's Army [14] được sử dụng như là một công
cụ tìm ra những năng lực tiềm tàng của người lính. Có một số công ty như
Forterra Systems [16] đang làm việc với các nhóm quân sự để phát triển
các chương trình mô phỏng và huấn luyện quân đội.
15


Hình 3: Thiết bị huấn luyện nhảy dù của quân đội Mỹ
Đây mới chỉ là những bước ban đầu. Các công nghệ này sẽ phát triển mạnh
mẽ hơn trong một vài năm sắp tới, thế giới ảo sẽ được sử dụng cho tất cả các
mục đích phục vụ lợi ích con người.

1.1.2.5. Du lịch
Đây là hướng đi mới mẻ và rất triển vọng của VW, đặc biệt là trong lĩnh vực
du kịch khám phá kết hợp với tìm hiểu khoa học. Dự án du lịch vũ trụ của
Google hợp tác với NASA dưới đây là một ví dụ:
Mới đây, Google thông báo sẽ hợp tác cùng Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ
(NASA) cung cấp dịch vụ bản đồ 3 chiều của mặt trăng và sao Hỏa. Dịch vụ
này về sau còn có thể truyền tải trực tiếp các thông tin về thời tiết nhận được
từ Trạm không gian quốc tế (ISS).
Micheal Griffin, đại diện của NASA, cho biết kế hoạch này sẽ cho phép bất
cứ ai kết nối Internet cũng có thể trở thành người du lịch vũ trụ và tìm hiểu
những khám phá về không gian của NASA.
16


Google đã cung cấp bản đồ sao Hỏa và mặt trăng từ lâu qua hai dịch vụ
Google Mars [18] và Google Moon [19], nhưng thỏa thuận mới với NASA
sẽ giúp họ có những hình ảnh chi tiết và chất lượng hơn nữa.
Theo Giám đốc bộ phận phát triển kinh doanh Chris Kemp của NASA, họ đã
thu thập được lượng dữ liệu rất lớn về các hành tinh nhằm phục vụ con
người, tuy nhiên những thông tin đó thường rời rạc và rất khó cho những
người không phải là chuyên gia có thể hiểu được.
Dịch vụ mới của Google là một phần thỏa thuận của họ với NASA được
công bố từ tháng 9 năm 2005, khi Google thông báo kế hoạch xây dựng một
khu nghiên cứu rộng 93 ngàn mét vuông nằm trong khuôn viên của NASA
tại Moffet Field (Mountain View, California, Mỹ).
Cả hai cũng sẽ cùng nhau nghiên cứu nhiều vấn đề kỹ thuật từ các nguồn dữ
liệu quy mô lớn đến những giao diện máy tính phù hợp với người sử dụng.
1.2 Thực tại ảo
Thực tại ảo – VR (Virtual Reality) là công nghệ cho phép người sử dụng
tương tác với môi trường tạo nên bởi máy tính, có thể có thật hoặc giả tưởng

[17]. Nói một cách khác, thực tại ảo là công cụ để xây dựng các mô hình thế
giới ảo.
Hầu hết các môi trường giả tưởng hiện tại chủ yếu tái hiện bằng hình ảnh
qua màn hình máy tính hoặc kính đặc biệt hiển thị hình ảnh nổi, trừ một số
17

có thêm các thông tin từ các giác quan khác như âm thanh phát từ loa. Thậm
chí một số hệ thống tiên tiến, thường dùng trong lĩnh vực y khoa và trò chơi
điện tử, còn phản ứng lại dựa vào ứng lực của xúc giác. Người sử dụng có
thể tương tác với môi trường ảo hoặc vật ảo dựa trên bàn phím và chuột,
găng tay có gắn cảm ứng hoặc các công cụ đa hướng.


Hình 4: Một số thiết bị của công nghệ VR
Trên thực tế, rất khó có thể tạo ra một thế giới ảo giống hoàn toàn thế giới
thực do giới hạn trong sức mạnh xử lý, độ phân giải hình ảnh và băng thông
kết nối. Tuy vậy, các giới hạn này hy vọng sẽ được phá bỏ nhờ vào các công
nghệ xử lý hình ảnh và truyền thông ngày càng mạnh hơn, có chi phí thấp
hơn.
1.1.3. Nền tảng
1.1.3.1. Thuật ngữ
Nguồn gốc của thuật ngữ thực tại ảo hiện vẫn chưa được làm rõ. Nó được sử
dụng trong tác phẩm “The Judas Mandala”, một tác phẩm xuất bản năm
1982 bởi Damien Broderic, và dùng để chỉ một hoàn cảnh khác với hoàn
cảnh được đưa ra trước đó. Nhà phát triển Thực tại ảo Jaron Lanier lại cho
rằng ông mới là người đưa ra thuật ngữ này. Myron Krueger lại khẳng định
“Thực tế nhân tạo”-một thuật ngữ tương tự là do ông tạo nên từ những năm
18

70. Khái niệm Thực tại ảo trở nên thông dụng hơn trên các phương tiện

thông tin đại chúng qua các bộ phim Brainstorm, hay The Lawnmower Man,
và các cuộc nghiên cứu về khái niệm này bùng nổ vào những năm 90 do câu
truyện viễn tưởng “Thực tại ảo” của Rheingold. Cuốn sách nhằm giải thích
cho sự hợp lý của các lĩnh vực từ trước tới nay, làm nó dễ hiểu hơn với các
nhà nghiên cứu nghiệp dư, tương tự như tác động của cuốn sách cộng đồng
ảo tới các nghiên cứu về vấn đề này.
1.1.3.2. Tiến trình của thực tại ảo
Vào những năm 50, Morton Heilig viết về một “sân khấu thử nghiệm” có thể
tác động đến các giác quan một cách hiệu quả, như đưa chính người xem
vào các sự kiện đó. Năm 1962, ông xây dựng một mô hình thí nghiệm về
hình ảnh gọi là Sensorama, với 5 bộ phim ngắn được chiếu cùng với các cảm
giác: thị giác, thính giác, vị giác, xúc giác. Trước khi có kỹ thuật số,
Sensorama là một thiết bị cơ khí vẫn được dùng cho đến nay. Năm 1968, với
Ivan Sutherland cùng Bob Sproull-sinh viên của ông đã tạo nên hệ thống
thực tại ảo đầu tiên. Tuy nhiên hệ thống sơ khai này quá cồng kềnh và không
dễ sử dụng trong khi các hình ảnh hiển thị chỉ là những căn phòng tạo nên từ
các đường kẻ đơn giản. Cấu tạo ấn tượng của dụng cụ này khiến nó được đặt
tên là thanh gươm của Damocles. Đáng chú ý trong thời kỳ sơ khai của các
hệ thống thực tại ảo còn có hệ thống Aspen Movie Map, chế tạo năm 1977
tại Colorado. Dù còn rất đơn giản, hệ thống cho phép người sử dụng đi dạo
trên những con phố của vùng Aspen-Colorado trong chế độ mùa đông, hè và
trong dạng đa giác. Hai chế độ đầu dựa vào các bức ảnh-các nhà nghiên cứu
đã chụp tất cả các bức ảnh của các con phố trong cả 2 mùa-còn chế độ đa
giác chính là mô hình 3 chiều của thành phố. Vào cuối những năm 80, khái
niệm thực tại ảo được biết tới rộng rãi hơn bởi Jaron Lanier-một trong những
19

người sáng lập đương đại của lĩnh vực này. Lanier đã thành lập công ty
nghiên cứu VPL (Virtual Programming Language - Ngôn ngữ lập trình ảo)
vào 1985, và phát triển một số nền tảng cơ bản cho các hệ thống thực tại ảo

thời bấy giờ.
1.1.4. Tương lai
Khó có thể nói về tương lai của lĩnh vực thực tại ảo. Hiện tại thì hệ thống
hiển thị HMD sẽ sớm đạt tới 1 điểm gần với thực tế. Khía cạnh âm thanh sẽ
đạt tới kỹ thuật âm thanh 3 chiều, có nghĩa là sẽ có các kênh âm thanh trên
và dưới kênh bình thường. Việc ứng dụng thực tại ảo trong tương lai sẽ có
thể giống như dùng tai nghe vậy.

Hình 5: Virtual Music Centre
Với các rào cản về công nghệ như hiện tại, âm thanh và hình ảnh là 2 nhân
tố ta có thể thay thế một cách hoàn hảo nhất. Tất nhiên đã có những nỗ lực
để ảo hóa mùi hương. Mục đích của nó liên quan đến 1 dự án điều trị chứng
PTSD (Rối loạn cảm giác) ở các cựu chiến binh bằng cách tạo nên các trận
20

đánh ảo, có kèm với mùi hương. Dù thực tại ảo thường được dùng trong
ngành giải trí, điều này thể hiện rằng tưong lai của thực tại ảo sẽ gắn với
việc điều trị huấn luyện, và xây dựng. Do đó, một hệ thống cảm ứng vượt
qua cả các cảm giác như nhìn, nghe và ngửi không phải là mục đích của
ngành này. Cũng phải nói thêm rằng giả lập mùi là một công việc hết sức
khó khăn khiến các hệ thống giả lập rất đắt đỏ do phải bao gồm các bộ phận
đặc biệt. Đối với các mùi dễ nhận biết như cáo su cháy¸ thuốc nổ, xăng thì
đó là việc dễ dàng nhưng với những mùi phức tạp như nước hoa, thực phẩm
thì rất đắt và khó thực hiện (như trong công nghiệp nước hoa). Để điều khiển
các cảm giác khác như chạm, và nếm, bộ óc cần được điều khiển trực tiếp.
Điều này giống như trong bộ phim giả tưởng Ma Trận. Sony đã nghĩ tới điều
này dù cho 1 hệ thống như vậy chưa được thực sự phát triển. Vào 7-4-2005,
Sony thông báo họ đang xin được bảo hộ 1 ý tưởng sử dụng các tia siêu
thanh với dải tần và cấu trúc khác nhau, tác động trực tiếp lên não để tái tạo
5 cảm giác của con người. Điều này, theo 1 số nghiên cứu, là có thể. Tuy

nhiên với Sony, đây vẫn chỉ là ý tưởng.
1.1.5. Tác động
Ngày càng có nhiều người quan tâm hơn tới tác động của các công nghệ mới
như thực tại ảo (như thấy trong văn học lý tưởng, khoa học xã hội và văn
hóa đại chúng). Mychilo S. Cline, qua cuốn “Quyền lực, sự điên rồ và Bất
tử” cho rằng thực tại ảo sẽ dẫn tới 1 số thay đổi quan trọng trong cuộc sống
và hoạt động của con người:
- Thực tại ảo sẽ hòa nhập vào hoạt động và cuộc sống con người và sẽ
được sử dụng rộng rãi.
- Kỹ thuật sẽ đựợc phát triển và ảnh hưởng đến hành vi con người, giao
tiếp giữa con người và nhận thức (ví dụ gien ảo)
21

- Khi chúng ta ở trong không gian ảo nhiều hơn, sẽ có một cuộc “di cư
đến các không gian ảo”, và gây ra những thay đổi trong kinh tế, cách
nhìn nhận thế giới, và văn hóa.
- Thiết kế của môi trường ảo có thể được sử dụng để đưa các quyền cơ
bản của con người vào không gian ảo, tăng tự do cho con người và độ
ổn định của xã hội khi chúng ta chuyển từ hình thái chính trị xã hội
này lên hình thái xã hội khác.
1.1.6. Các phương pháp của thực tại ảo
Thực tại ảo có thể được tiến hành dựa trên 1 số phương pháp được trình bày
dưới đây:
1.1.6.1. Thực tại ảo dựa trên giả lập
Đầu tiên là phương pháp giả lập thực tại ảo. Giả lập lái xe cho người lái xe
cảm giác anh ta/cô ta đang lái 1 phương tiện thực sự và do các chuyển động
được mô phỏng giống như trên xe thật và các phản ứng về hính ảnh, chuyển
động, âm thanh. Môt hệ thống như thế thường bao gồm 1 một hệ thống tái
hiện âm thanh, hình ảnh và chuyển động của xe, môi trường khi lái xe, hệ
thống kiểm soát lực của đường đóng vai trò như giao diện giữa người lái và

hệ thống giả lập; một hệ điều hành giám sát hoạt động; hệ thống truyền và
đồng bộ dữ liệu giữa các hệ thống nhỏ. Hệ thống giả lập này đã được sử
dụng hiệu quả cho việc phát triển, tăng độ an toàn của các loại xe cũng như
nghiên cứu về yếu tố người lái.
22


Hình 6: Mô hình huấn luyện lái xe
1.1.6.2. Thực tế ảo dựa trên các biểu tượng
Với các hình ảnh biểu tượng cho thực tế ảo, con người có thể tham gia và
môi trường ảo ở dạng video thực hay biểu tượng. Hệ thống thực tại ảo có thể
cho 2 loại người dùng. Người ta có thể tham gia vào môi trường ảo theo
dạng biểu tượng thường thấy hay ở dạng video. Nền của video được xóa đi
nhằm tạo nên tính chân thực. Người sử dụng có thể tham gia vào dựa trên
khả năng của hệ thống. Cá nhân có thể sử dụng biểu tượng tạo ra từ video
hoặc tạo ra từ đồ họa của máy tính. Loại thực tế ảo dựa trên biểu tượng hình
ảnh giúp nâng cao khả năng tương tác giữa người và máy tính lên khá nhiều
so với kiểu thường dùng.
1.1.6.3. Thực tế ảo dựa trên máy chiếu
Với loại thực tế ảo này, mô hình môi trường thật đóng một vai trò quan
trọng trong nhiều ứng dụng như điều khiển robot, tạo mô hình xây dựng
hoặc giả lập lái máy bay. Hình ảnh sử dụng trong thực tế ảo đang dần thâm
nhập vào đồ họa máy tính cũng như các cộng đồng sử dụng máy tình. Lý do
23

là nó mang tính thực tế cao hơn bằng cách sử dụng các hình ảnh thực và quá
trình tạo ra nó cũng khá đơn giản. Để tạo ra cá mô hình thật, cần phải sử
dụng các dữ liệu 3 chiều và máy ảnh-quay được dùng rộng rãi để tạo hình
các vật nhỏ ở khoảng cách gần.
1.1.6.4. Thực tế ảo dựa trên máy tính

Đó là việc sử dụng các công nghệ tạo hình 3D để tạo nên các thế giới
ảo trên máy tính. Cần phải biết rõ về khái niệm thâm nhập. Từ điển Webster
định nghĩa nó là trạng thái bị hút vào và có quan hệ chặt chẽ. Rõ ràng, việc
thâm nhập có thể xảy ra khi chúng ta chơi trò chơi điện tử. Kinh nghiệm cho
thấy các công cụ 3D tương tác sẽ giúp người chơ thâm nhập vào thế giới 3
chiều. Nói cách khác, thâm nhập sẽ không tương đương với việc sử dụng các
công cụ hiển thị hình ảnh bình thường: sẽ diễn ra quá trình thâm nhập cả về
tình cảm và tâm lý, độc lập về hình ảnh và nhận thức. Người ta đã chỉ trích
hiện thực ảo tái tạo trên máy tính do thiếu các công cụ hiển thị hình ảnh, làm
cho nguời sử dụng không nhận ra được vị trí của họ trong không gian ảo.
Cũng như đã phân tích với VW, phương pháp VR được chọn để xây
dựng mô hình thực nghiệm trong luận văn là phương pháp dùng các biểu
tượng Loại thực tế ảo dựa trên biểu tượng hình ảnh giúp nâng cao khả năng
tương tác giữa người và máy tính lên khá nhiều so với kiểu thường dùng