Nghiên cứu một số kỹ thuật chiếu sáng trong trưng bày ảo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
======= 

 ======

ĐỖ VĂN THIỆN

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG
TRONG TRƢNG BÀY ẢO

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội – 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
======= 

 ======

ĐỖ VĂN THIỆN

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG
TRONG TRƢNG BÀY ẢO
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm
Mã số: 60480103

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Đỗ Năng Toàn

Hà Nội - 2014


1

MỤC LỤC
MỤC LỤC ...................................................................................................................... 1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................. 3
PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 4
Chƣơng 1: ....................................................................................................................... 6
SƠ LƢỢC TRƢNG BÀY ẢO VÀ CHIẾU SÁNG TRONG TRƢNG BÀY ............. 6
1.1

MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ THỰC TẠI ẢO .................................................. 6

1.1.1

Khái niệm .................................................................................................... 6

1.1.2

Lịch sử phát triển......................................................................................... 7

1.2

TRƢNG BÀY ẢO VÀ ỨNG DỤNG ........................................................... 10

1.2.1

Tổng quan .................................................................................................. 10

1.2.2

Các thành phần trong trƣng bày ảo. .......................................................... 11

1.3

CHIẾU SÁNG TRONG TRƢNG BÀY ....................................................... 14

1.3.1

Không gian chiếu sáng. ............................................................................. 14

1.3.2

Ánh sáng trong phòng. .............................................................................. 15

1.3.3

Chiếu sáng trong bảo tàng ở Việt Nam. .................................................... 21

Chƣơng 2: ..................................................................................................................... 25
MỘT SỐ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG TRONG ....................................................... 25
TRƢNG BÀY ẢO ........................................................................................................ 25
2.1

NGUỒN SÁNG VÀ CÁC LOẠI NGUỒN SÁNG ...................................... 25

2.1.1

Khái niệm .................................................................................................. 26

2.1.2

Các đơn vị sử dụng trong đo lƣờng ánh sáng............................................ 27

2.1.3

Các loại nguồn sáng thƣờng sử dụng trong trƣng bày ảo. ........................ 31

2.2
2.2.1

MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ ÁNH SÁNG ....................................... 33
Radiosity.................................................................................................... 34


2

2.2.2
2.3

Ray Tracing. .............................................................................................. 38
HIỆU ỨNG BÓNG ĐỔ ................................................................................ 42

2.3.1

Tạo bóng đổ bằng bóng khối ..................................................................... 44

2.3.2

Tạo bóng đổ bằng bản đồ bóng (Shadow Mapping) ................................. 52

Chƣơng 3: ..................................................................................................................... 57
CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM ........................................................................... 57
3.1

BÀI TOÁN ................................................................................................... 57

3.2

CÀI ĐẶT HỆ THỐNG ................................................................................. 58

3.3

KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM .......................................................................... 59

KẾT LUẬN .................................................................................................................. 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 65
Tiếng Việt ................................................................................................................ 65
Tiếng Anh ................................................................................................................ 65


3

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT

Ký hiệu/
Chữ viết tắt

Viết đầy đủ

Ý nghĩa

1

2D

2 Dimentional

Hai chiều

2

3D

3 Dimentional

Ba Chiều

3

CPU

Central Processing Unit

Bộ xử lý trung tâm

4

GPU

Graphical Processing Unit

5

HMD

Head Mounted Displays

Mũ đội đầu có màn hiển thị

6

VR

Virtual Reality

Thực tại ảo

Bộ xử lý đồ họa đôi khi đƣợc
hiểu đồng nghĩa với card đồ họa

4

PHẦN MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây công nghệ thực tại ảo là một xu hƣớng công nghệ
tƣơng đối mới, thu hút đƣợc sự quan tâm của cộng đồng nghiên cứu, phát triển khoa
học, quân sự và công nghiệp. Kể từ khi ra đời đến nay, VR đƣợc nghiên cứu, áp dụng
vào rất nhiều lĩnh vực trong đời sống. Một trong những vấn đề rất đƣợc quan tâm trên
thế giới là trƣng bày ảo áp dụng cho lĩnh vực bảo tàng. Đó là nơi ngƣời dùng có thể
nhập vai tƣơng tác với những hiện vật đƣợc trƣng bày nhƣ ở ngoài đời thực, thậm chí
còn tốt hơn. Đây là một lĩnh vực khá mới đòi hỏi phải áp dụng nhiều các lĩnh vực
khoa học liên quan nhƣ kiến trúc, lịch sử, hội họa, nghệ thuật trƣng bày... Để đảm bảo
việc ngƣời thăm quan không gian trƣng bày ảo nhƣ ở ngoài đời thực và đáp ứng các
yêu cầu đặc trƣng của các ứng dụng của thực tại ảo, một lĩnh vực đang đƣợc nghiên
cứu là ánh sáng, để phục vụ cho việc chiếu sáng các không gian, hiện vật một cách
sinh động đảm bảo về màu sắc cƣờng độ... tạo cảm giác thích thú cho ngƣời thăm
quan. Do đó, việc tìm hiểu, nghiên cứu các kỹ thuật chiếu sáng là rất quan trọng từ đó
xây dựng và phát triển một không gian trƣng bày ảo hoặc một bảo tàng ảo.
Xuất phát từ hoàn cảnh đó, luận văn lựa chọn đề tài “Nghiên cứu một số kỹ
thuật chiếu sáng trong trưng bày ảo” nhằm hệ thống hóa các mô hình, phƣơng pháp
chiếu sáng trong trƣng bày thật từ đó áp dụng vào trƣng bày ảo đồng thời cũng đảm
bảo yêu cầu về thời gian thực trong các ứng dụng về thực tại ảo.
Cấu trúc của luận văn bao gồm “Phần mở đầu”, “Phần kết luận” và ba chƣơng
nội dung, cụ thể:
Chương 1: Tổng quan về trƣng bày ảo và chiếu sáng trong trƣng bày. Nội dung
chính của “Chương 1” là những vấn đề cơ bản về thực tại ảo, trƣng bày ảo và các
thành phần của trƣng bày ảo, đồng thời nội dung của “Chương 1” cũng đề cập đến một
số các phƣơng pháp sử dụng ánh sáng trong trƣng bày thật, thực trạng chiếu sáng trong
bảo tàng ở Việt Nam là cơ sở cho việc chiếu sáng trong trƣng bày ảo.

5

Chương 2: “Một số kỹ thuật chiếu sáng trong trƣng bày ảo”. Đây là nội dung
chính của luận văn, nó tập trung trình bày các phƣơng pháp xử lý ánh sáng trong thực
tại ảo, các mô hình ánh sáng, các vấn đề liên quan đến xử lý ánh sáng nhƣ bóng đổ tạo
cảm giác nhƣ chiếu sáng ngoài đời thực.
Chương 3: Chƣơng trình thử nghiệm. Trong chƣơng này, học viên trình bày kết
quả thử nghiệm “Bảo tàng Nhân Học – Trƣng bày ảo”. Đây là một sản phẩm thể hiện
những kết quả đã đƣợc trình bày, tổng hợp trong luận văn.


6

Chƣơng 1:
SƠ LƢỢC TRƢNG BÀY ẢO VÀ CHIẾU SÁNG TRONG
TRƢNG BÀY

1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ THỰC TẠI ẢO
1.1.1 Khái niệm
Thực tại ảo (Virtual Reality-VR) là một thuật ngữ mới xuất hiện phát triển mạnh
trong vòng vài năm trở lại đây, đã và đang trở thành một công nghệ mũi nhọn nhờ khả
năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực nhƣ y tế, giáo dục, kiến trúc, quân sự, du
lịch, giải trí,... Hiện nay, có nhiều định nghĩa về Thực tại ảo, một trong các định nghĩa
đƣợc chấp nhận rộng rãi là của C.Burdea và P.Coiffet thì có thể hiểu VR tƣơng đối
chính xác nhƣ sau: VR-Thực tại ảo là một hệ thống giao diện cấp cao giữa Ngƣời sử
dụng và Máy tính. Hệ thống này mô phỏng các sự vật và hiện tƣợng theo thời gian
thực có tƣơng tác với ngƣời sử dụng qua tổng hợp các kênh cảm giác. Đó là ngũ giác
gồm: thị giác, thính giác, xúc giác, khứu giác và vị giác [1], [2].

Hình 1.1. Giao diện giữa người sử dụng và hệ thống máy tính 3D
Hay nói một cách cụ thể VR là công nghệ sử dụng các kỹ thuật mô hình hoá
trƣng bày ba chiều với sự hỗ trợ của các thiết bị đa phƣơng tiện hiện đại để xây dựng
một thế giới mô phỏng bằng máy tính - Môi trƣờng ảo (Virtual Environment) để đƣa
ngƣời ta vào một thế giới nhân tạo với trƣng bày nhƣ thật. Trong thế giới ảo này,
ngƣời sử dụng không còn đƣợc xem nhƣ ngƣời quan sát bên ngoài, mà đã thực sự trở


7

thành một phần của hệ thống. Thế giới “nhân tạo” này không tĩnh tại mà lại phản ứng,
thay đổi theo ý muốn của ngƣời sử dụng nhờ những cử chỉ, hành động, vv... Tức là
ngƣời sử dụng nhìn thấy sự vật thay đổi trên màn hình ngay theo ý muốn của họ.
Một cách lý tƣởng, ngƣời sử dụng có thể tự do chuyển động trong trƣng bày ba
chiều, tƣơng tác với các vật thể ảo, quan sát và khảo cứu thế giới ảo ở những góc độ
khác nhau về mặt trƣng bày. Ngƣợc lại, môi trƣờng ảo lại có những phản ứng tƣơng
ứng với mỗi hành động của ngƣời sử dụng, tác động vào các giác quan nhƣ thị giác,
thính giác, xúc giác của ngƣời sử dụng trong thời gian thực làm ngƣời sử dụng có cảm
giác nhƣ đang tồn tại trong một thế giới thực [1], [2].

1.1.2 Lịch sử phát triển
Mặc dù Thực tại ảo đƣợc mô tả nhƣ một công nghệ mới mang tính cách mạng,
nhƣng ý tƣởng về việc nhúng ngƣời sử dụng vào một môi trƣờng nhân tạo đã ra đời
từ rất sớm.
Thuật ngữ “Thực tại ảo” mới đƣợc quan tâm trong một vài năm gần đây xong
nó lại có lịch sử từ khá lâu. Cách đây khoảng gần 40 năm một nhà làm phim có tên là
Morton Heilig ngƣời Mỹ đã đƣa ra một ý tƣởng tại sao không đƣa con ngƣời bƣớc
sang một thế giới khác với ý tƣởng là hệ thống mô phỏng bay (Flight Simulation). Sử
dụng các hệ thống này ngƣời quan sát có cảm giác ảnh đang sống động ngay trƣớc mắt
mình. Tuy nhiên do không có sự hỗ trợ về tài chính do đó Heilig đã không thể hoàn

thành ƣớc mơ của mình. Xong anh cũng đã tạo ra đƣợc một thiết bị mô phỏng, nó
đƣợc gọi là "Sensorrama Simulator", thiết bị này đƣợc công bố vào khoảng đầu những
năm 1960.

Hình 1.2. Thiết bị mô phỏng Sensorrama-1960.


8

Thiết bị này sử dụng hình ảnh 3D, thu đƣợc từ camera 35mm kết hợp thành
một camera chính. Nó bao gồm có một hệ thống âm thanh kết hợp với những cảnh
quay 3 chiều thực sự. Ngƣời nhìn có thể cƣỡi một chiếc xe máy, có thể cảm thấy gió
khi chuyển động, thậm chí họ có thể cảm thấy những đoạn đƣờng có ổ gà. Mặc dù đây
là một cái máy tƣơng đối đơn giản, và thô sơ xong nó đã mở ra nhiều ý tƣởng nghiên
cứu mới chƣa từng có trên thế giới.
Năm 1966 Ivan Sutherland một sinh viên tốt nghiệp Trƣờng Utah tiếp tục
nghiên cứu vấn đề Heilig đã bỏ dở. Sutherland cho rằng cảnh quay tƣơng tự không đáp
ứng đƣợc yêu cầu thực tế. Anh ta bắt đầu một ý tƣởng của một bộ tăng tốc đồ hoạ, một
phần quan trọng trong mô phỏng thực tại hiện đại và đã chế tạo đƣợc hệ thống thiết bị
hiển thị đội đầu (Head Mounted Display-HMD) có thể kết nối tới máy tính. Năm 1970,
Sutherland tiếp tục phát triển phần cứng của HMD tại trƣờng đại học Utah, làm cho nó
hoàn thiện hơn có màn hình là màn hình màu.

Hình 1.3. Thiết bị mô phỏng HMD-1970 của Ivan Sutherland
Cũng trong khoảng thời gian này Myron Kreuger đã phát triển một thiết bị có
tên VIDEOPLACE. Thiết bị này sử dụng một màn hình lớn đối diện với ngƣời dùng.
Trên màn hình hiển thị cái bóng ngƣời dùng. Hệ thống cũng có khả năng hiển thị nhiều
ngƣời sử dụng trên cùng một màn hình.

9

Hình 1.4. Thiết bị VIDEOPLACE-1970 của Myron Kreuger
Những ý tƣởng này đƣợc hai nhà khoa học Mỹ ở NASA là Fisher và McGreevy
kết hợp lại trong một dự án có tên là “Trạm làm việc ảo” (Visual Workstation) vào
năm 1984. Cũng từ đó NASA phát triển thiết bị Hiển thị đội đầu có tính thƣơng mại
đầu tiên, đƣợc gọi là màn hình môi trƣờng trực quan (Visual Environment Display),
thiết kế dựa trên mẫu hình mặt nạ lặn với các màn hình quang học mà ảnh đƣợc cung
cấp bởi hai thiết bị truyền hình cầm tay Sony Watchman. Sự phát triển của thiết bị này
đã thành công ngoài dự đoán, bởi NASA đã sản xuất đƣợc một thiết bị HMD có giá
chấp nhận đƣợc trên thị trƣờng và nhƣ vậy ngành công nghiệp Thực tại ảo đã ra đời.

Hình 1.5. Thiết bị HMD-1984 của NASA
Nhƣng đặc biệt công nghệ VR từ những năm 90 trở lại đây đƣợc phát triển
mạnh mẽ và đang trở thành một công nghệ mũi nhọn nhờ khả năng ứng dụng rộng rãi
trong mọi lĩnh vực nhƣ: nghiên cứu và công nghiệp, giáo dục và đào tạo cũng nhƣ


10

thƣơng mại, giải trí,.. tiềm năng kinh tế, cũng nhƣ tính lƣỡng dụng trong dân dụng và
quân sự của nó [1], [2],[3].

1.2 TRƢNG BÀY ẢO VÀ ỨNG DỤNG
1.2.1 Tổng quan
Hiện nay trên thế giới với sự phát triển mạnh mẽ của thực tại ảo. Một số ứng
dụng của nó rất quan trọng trong E learning, giải trí và giáo dục. Những ứng dụng rất
thiết thực vì vậy thực tại ảo ngày càng quan trọng hơn trong đời sống. Một trong
những chủ đề khá thú vị hiện nay trên thế giới đang nghiên cứu là trƣng bày ảo nó
đƣợc áp dụng rất tốt trong lĩnh vực bảo tàng mà thế giới đang rất quan tâm đến hệ

thống bảo tàng thông minh (I-Museum) nhằm mục đích gìn giữ và phát huy những giá
trị tốt đẹp văn hóa của dân tộc.
Trƣng bày ảo là một cách thể hiện thế giới thực trong các lĩnh vực hay một ứng
dụng nào đó trên máy tính. Bất cứ điều gì có thể thấy trong trƣng bày thực, về mặt lý
thuyết nó có thể đƣợc trƣng bày bằng công nghệ 3D, một số đối tƣợng trƣng bày nhƣ
tòa nhà, ngƣời, nƣớc, thực vật,... âm thanh và chuyển động của các đối tƣợng về mặt
vật lý và tƣơng tác giữa các đối tƣợng đƣợc mô phỏng.
Một lĩnh vực đầy hứa hẹn là việc sử dụng trƣng bày ảo 3D trong E-learning và
giáo dục- giải trí, cụm từ này đang đƣợc sử dụng rộng rãi, nó thể hiện cho một nền
giáo dục hiện đại không theo khuôn phép truyền thống, điều đó có nghĩa là vừa có thể
học và vừa có thể giải trí trong khi học sinh đang tham gia một kịch bản nhập vai nào
đó hoặc có thể tham gia một trò chơi... trên thực tế tƣơng tác nhập vai có thể nắm bắt
đƣợc sự chú ý của ngƣời sử dụng hệ thống, cùng một lúc có thể cung cấp nhiều thông
tin không giống nhƣ phƣơng pháp trƣớc đây khi sử dụng hệ thống không phải là đa
phƣơng tiện. Ngoài ra, trƣng bày ảo 3D là một cách thể hiện rất hiện đại của sự tƣơng
tác giữa ngƣời dùng và máy tính nó không dừng lại ở việc ngƣời dùng chỉ sử dụng
máy tính với những mục đích cho công việc, mà nó còn mở ra vô vàn những thứ hấp
dẫn khác với ngƣời sử dụng hệ thống mà ngƣời dùng nhƣ đang hóa thân thành nhân
vật đƣợc khám phá nhiều nơi mà mình chƣa biết.
Trên đây là khái niệm chung nhất về trƣng bày ảo 3D, nó có rất nhiều ƣu điểm
và một sự thể hiện rất tốt của trƣng bày ảo chính là bảo tàng ảo 3D. Về mặt bản chất,


11

bảo tàng ảo 3D là một bản sao của bảo tàng thực. Hệ thống bảo tàng ảo cần đƣợc phát
triển phối hợp chặt chẽ từ các chuyên gia trong lĩnh vực bảo tàng những ngƣời sử
dụng, làm việc trong bảo tàng và những chuyên gia phát triển hệ thống nhằm cung cấp
thông tin và hƣớng dẫn khách du lịch.

1.2.2 Các thành phần trong trƣng bày ảo.
Bảo tàng ảo 3D là một ứng dụng thể hiện đầy đủ nhất của trƣng bày ảo 3D trên
máy tính, có nhiều đối tƣợng đƣợc quan tâm (các tòa nhà, bức tranh, tác phẩm điêu
khắc, hiện vật lịch sử hoặc các đối tƣợng khác có thể thấy trong bảo tàng thực )
Ngoài ra, du khách có thể thăm quan bằng một avatar (là đại diện của du khách)
tự do du lịch thăm quan trong bảo tàng. Trong phần này, chúng tôi sẽ mô tả các loại
chính, các yếu tố có thể đƣợc tìm thấy trong trƣng bày ảo 3D [22],[23],[24].
a. Kiến trúc xây dựng
Mô tả diện tích xây dựng về cơ bản nó bao gồm tòa nhà, trần nhà, tƣờng, cột,
vòm, đồ nội thất... Những mô hình này có thể đƣợc thu thập bằng nhiều cách khác nhau:
 Mô hình từ hiện vật sẵn có
 Mô hình dựa trên việc đo lƣờng
 Làm bằng tay hoặc bán tự động
 Sử dụng máy quét Laser
Thông thƣờng, đội ngũ phát triển một bảo tàng ảo gồm kiến trúc sƣ hoặc ngƣời
xây dựng mô hình 3D.
b. Textures
Textures là những hình ảnh ánh xạ đến bề mặt 3D, sử dụng phƣơng pháp ánh xạ
khác nhau. Thực tế đòi hỏi Textures có độ phân giải khác nhau, thƣờng chúng ta sẽ tối
ƣu hóa hình ảnh, sao cho khi map vào bề mặt sẽ có độ chân thực cao, các kỹ thuật map
này cần ngƣời có kinh nghiệm về làm mô hình cũng nhƣ am hiểu về chất liệu... Các kỹ
thuật khác nhƣ Textures động, mức độ chi tiết tùy thuộc vào yêu cầu và mô hình để
đáp ứng bài toán về tốc độ và bộ nhớ.
c. Video Textures
Thực tế video là phần rất quan trọng trong bảo tàng thật, có rất nhiều tivi đƣợc
đặt ở các vị trí trƣng bày các hiện vật, các tivi này sẽ cho chạy những video khác nhau,


12

đoạn phóng sự thông tin liên quan để giới thiệu về vật đƣợc trƣng bày, Ở đây với bảo
tàng ảo nó cũng đƣợc ánh xạ nội dung video lên các bề mặt thƣờng là hình chữ nhật,
bề mặt phẳng
Video nhƣ vậy có thể là :
 Kích thƣớc nhỏ, cung cấp video khác nhau trong trƣng bày ảo
 Kích thƣớc lớn cung cấp bài thuyết trình điện ảnh giống nhƣ bảo tàng
thực

Hình 1.6. Hiển thị Video trong trưng bày ảo
d. Đối tượng triển lãm
Đây là những đối tƣợng 3D hay 2D tƣơng ứng với triển lãm bảo tàng thực tế.
Đối tƣợng triển lãm 3D về cơ bản là lƣới 3D của hiện vật , đƣợc ánh xạ Textures. Một
số chúng, giống nhƣ các tác phẩm điêu khắc có độ phức tạp cao, tƣơng tự nhƣ kiến
trúc, chúng ta có thể xây dựng mô hình với máy quét 3D [5],[6]. Một lợi thế của việc
sử dụng những đối tƣợng 3D đƣợc triển lãm là ngƣời dùng có thể xoay mô hình nhƣ
họ thích, để xem chúng từ nhiều góc độ khác nhau.
Đôi khi, để giảm mô hình hoặc chi phí tính toán, một số đối tƣợng đƣợc triển
lãm nhƣ tranh 2D, về cơ bản là hình chữ nhật với Textures, hoặc video. Ví dụ dƣới đây
là thể hiện cho một bức tranh:


13

Hình 1.7. Đối tượng được trưng bày
e. Ánh sáng
Ánh sáng và bóng tối đƣợc thêm vào trong trƣng bày ảo 3D. Thông thƣờng ánh
sáng đƣợc chia làm 2 loại một loại là ánh sáng tĩnh và ánh sáng động
Nguồn sáng tĩnh: đƣợc xác định trƣớc trên trƣng bày 3D, các đèn chiếu sáng
đƣợc đặt một cách cố định trên tƣờng đƣợc cố định về màu sắc và cƣờng độ, có thể
trộn cùng Textures, nó sẽ không đòi hỏi tài nguyên của CPU hoặc GPU trong thời gian

chạy.
Ánh sáng động: các đèn ở vị trí động về màu sắc và cƣờng độ có thể thay đổi,
đóng góp của chúng đƣợc tính trong thời gian thực, vì nguồn sáng thực tế là nhƣ vậy
nó là sự tổng hợp của nhiều loại ánh sáng khác nhau, vì vậy để mô phỏng ánh sáng tự
nhiên giống nhƣ ánh sáng mặt trời hay điều kiện thời tiết để làm cho cảnh thực tế hơn
sẽ rất phức tạp, đòi hỏi ngƣời thiết kế có mắt thẩm mỹ và hiểu biết về ánh sáng.
f. Âm thanh
Âm thanh trong trƣng bày ảo 3D có thể là :
 Nhạc nền và âm thanh
 Giọng nói
 Âm thanh của video
 Âm thanh khác (ví dụ : bƣớc chân ngƣời, gió..)
g. Bản đồ nhỏ
Bản đồ mini nằm trong bảo tàng ảo cho một cái nhìn 2D của bảo tàng 3D có thể
là của cả tòa nhà cũng có thể chỉ là tầng hiện tại khi nhìn từ trên cao, thƣờng là phép
chiếu theo phƣơng thẳng đứng từ trên xuống.


14

Bản đồ này đƣợc chồng lên phần hiển thị trên màn hình của bảo tàng 3D,
thƣờng thể hiện ở góc màn hình. Nó có thể hiển thị/ ẩn do ngƣời dùng tùy ý
Bản đồ mini tạo điều kiện cho ngƣời sử dụng tiện lợi hơn trong trƣng bày ảo
 Giống nhƣ bản đồ 2D thƣờng dùng nó thể hiện biểu tƣợng của ngƣời
dùng trên bản đồ bằng một biểu tƣợng
 Bản đồ đƣợc chia thành các khu rời rạc
 Bản đồ có điểm dịch chuyển tức thời, nghĩa là chỉ cần một nhấp chuột
vào một biểu tƣợng, ngƣời dùng có thể đến đƣợc đúng vị trí tƣơng ứng
mà mình mong muốn.

Hình 1.8. Bản đồ trong trưng bày ảo

1.3 CHIẾU SÁNG TRONG TRƢNG BÀY
Nhƣ chúng ta đã biết bài toán chiếu sáng là một bài toán rất phức tạp ngay cả
trong trƣng bày thực tế, những tòa nhà lớn, rạp hát, sân khấu... để tạo nên sự sống
động và ấn tƣợng có thể nói chủ yếu do ánh sáng và âm thanh. Trong phần này luận
văn tập trung vào việc thể hiện một số kỹ thuật chiếu sáng đƣợc các chuyên gia trong
lĩnh vực bảo tàng thực hiện.

1.3.1 Không gian chiếu sáng.
Ánh sáng là một yếu tố rất quan trọng với bất cứ không gian nào đặc biệt là với
những nơi để trƣng bày nghệ thuật. Màu sắc ánh sáng khác nhau độ lệch chùm sáng,


15

thiết kế khác nhau về đèn chiếu sáng và đèn phục vụ cho những kịch bản đƣợc thiết
kế để đáp ứng những nhu cầu chuyên biệt của triển lãm. Đặc biệt chú ý đến vai trò của
ánh sáng trong việc bảo tồn hiện vật. Ánh sáng không chỉ có nhiệm vụ để chiếu vào
vật thể để hiện thị nó lên mà nó cần phải phù hợp với không gian trƣng bày, ánh sáng
phải thích hợp cho nhân viên bảo tàng làm việc hiệu quả. Ánh sáng cũng tránh đƣợc
những mối nguy hiểm tránh vấp ngã và giảm nguy cơ tai nạn. Vì vậy, mặc dù đƣợc
thoải mái thiết kế ánh sáng trong phòng triển lãm nhƣng chức năng chiếu sáng luôn
đƣợc đảm bảo. Việc thiết kế ánh sáng phụ thuộc vào nhiều thông số, trong đó quan
trọng nhất là kiến trúc của tòa nhà, ánh sáng cần phải hài hòa, các yếu tố khác là tỷ lệ
phòng, thiết kế nội thất, cũng có thể kể đến là ánh sáng ban ngày, bóng là một trong
những vấn đề khá quan trọng.

1.3.2 Ánh sáng trong phòng.
Ánh sáng trong phòng chính là ánh sáng sẽ sử dụng trong trƣng bày, có thể

phân chia loại các nguồn sáng hay sử dụng trong phòng nhƣ ánh sáng khuếch tán, ánh
sáng hƣớng, trần sáng... và những tác động mà chúng mang lại cho không gian sẽ đƣợc
trình bày trong phần này.
a. Ánh sáng khuếch tán:
Ánh sáng khuếch tán đến từ những đối tƣợng có bề mặt bức xạ ánh sáng theo
mọi hƣớng. Với loại ánh sáng này không xác định đƣợc hƣớng của ánh sáng đó và nó
tạo ra rất ít bóng hoặc không có bóng đổ.
b. Ánh sáng hướng.
Ánh sáng hƣớng phụ thuộc chủ yếu vào vị trí nguồn sáng, hƣớng phát sáng,
thƣờng công suất nhỏ, các đối tƣợng đƣợc chiếu sáng sẽ nổi bật trong không gian.
Trƣờng hợp bề mặt của đối tƣợng không đều sẽ xảy ra hiện tƣợng bóng trên bề mặt.
Với cách chiếu sáng này nó sẽ tạo nên hình ảnh rõ nét hơn của bề mặt ba chiều.


16

Hình 1.9. Ảnh kết quả sử dụng ánh sáng hướng(trái), ánh sáng khuếch
tán(phải)

Hình 1.10. Hiện tượng bóng đổ gây ra bởi ánh sáng hướng.
Ánh sáng hƣớng chính là nguyên nhân gây nên hiện tƣợng bóng đổ, đặc biệt với
đối tƣợng lớn thì bóng càng lớn sẽ đè lên các đối tƣợng trƣng bày khác, đó là điều
không mong muốn trong trƣng bày. Hiện tƣợng này có thể tránh đƣợc bằng cách thiết
kế phù hợp giữa ánh sáng khuếch tán và ánh sáng hƣớng, các đối tƣợng đƣợc chiếu
sáng cần đƣợc đặt ở những vị trí thích hợp.
Ở các bảo tàng hiện đại trên thế giới hầu hết sử dụng trần sáng với kính xung
quanh, trần sáng, ánh sáng tƣờng... tránh chiếu sáng trực tiếp, tạo ánh sáng nhẹ dễ chịu
với ngƣời thăm quan.

17

c. Trần sáng
Ý tƣởng về trần sáng xuất phát từ mong muốn bắt chƣớc ánh sáng ban ngày.
Trần sáng đặc biệt thích hợp cho phòng trƣng bày tranh, chủ yếu khuếch tán ánh sáng
qua một tấm kính đục, với cách chiếu sáng này giảm thiểu đƣợc nhiệt độ gây ra bởi
nguồn sáng. Sử dụng nguồn sáng huỳnh quang dạng ống sắp xếp đều nhau. Trần sáng
bắt chƣớc ánh sáng tự nhiên vì vậy cƣờng độ ánh sáng khoảng 500 đến 1000cd/m 2, và
thích hợp với chiều cao của phòng từ 6 đến 10m, với những phòng thấp không nên sử dụng.

Hình 1.11. Sử dụng trần sáng trong bảo tàng .
Trần sáng có thể là duy nhất hoặc một tập các đèn liên tiếp. Điều quan trọng ở
đây là để đảm bảo che chắn tốt hƣớng của ngƣời quan sát. Vì vậy đèn cần đƣợc gắn
các bộ lọc chống chói, nguồn sáng thƣờng đƣợc sử dụng là đèn huỳnh quang, compact
thon dài, đèn halogen.
Để đảm bảo rằng tất cả các cuộc triển lãm đƣợc thể hiện lợi thế tốt nhất của nó,
phản xạ và bóng đổ không mong muốn của các đối tƣợng cần phải tránh. Với ánh sáng
chiếu trực tiếp lên đối tƣợng sao cho vị trí đặt đèn có chiều cao bằng một phần ba của
bức tƣờng. Góc giữa đèn tƣờng và giới hạn trên của đối tƣợng khoảng 25 đến 30 độ.


18

Hình 1.12. Nguyên tắc đặt đèn trong trưng bày.
Màu sắc hoa văn và phản xạ của trần, tƣờng và sàn ảnh hƣởng đến thị giác và
tác động đến cuộc triển lãm, nó cũng làm tăng hay giảm nhiệt độ của căn phòng.
Những đối tƣợng khác nhau cần những loại đèn chiếu khác nhau, tác động của ánh
sáng đến các đối tƣợng hai chiều nhƣ bức tranh, tác phẩm điêu khắc, hay những chiếc
bình... Vì vậy trong nhiều trƣờng hợp cần nhiều ánh sáng : sử dụng đèn công suất cao
hơn hoặc nhiều đèn chiếu hơn để chiếu sáng cho các đối tƣợng lớn. Ví dụ nhƣ một

chiếc xe hơi hoặc máy bay, cũng có thể đƣợc chiếu sáng từ một số điểm, nhƣ vậy sẽ
làm cho nổi bật đối tƣợng trƣng bày từ những góc nhìn khác nhau.

Hình 1.13. Kết quả chiếu sáng với tác phẩm tranh.


19

Hình 1.14. Kết quả chiếu sáng với tác phẩm điêu khắc.
d. Ánh sáng trưng bày.
Trƣng bày trong một phòng triển lãm thu nhỏ hoặc cả một không gian rộng lớn
cần phải chiếu sáng phù hợp bằng ánh sáng khuếch tán hoặc ánh sáng hƣớng. Trong
một số trƣờng hợp phải sử dụng ánh sáng làm nổi bật đối tƣợng trong tủ kính ... vì vậy
cần phải chiếu sáng phù hợp với nhiệm vụ trƣng bày.
Các loại ánh sáng cần thiết phụ thuộc chủ yếu vào đặc điểm của cuộc triển lãm
và đối tƣợng đƣợc chiếu sáng, kết cấu, độ bóng bề mặt, màu sắc .... Hầu hết các đối
tƣợng kim loại vàng hoặc bạc khi chiếu sáng đến sẽ ánh lên. Dƣới ánh sáng khuếch tán
những đồ vật bằng gốm nhƣ chai, lọ xuất hiện mờ và thiếu sức sống. Thƣờng ngƣời ta
sử dụng tủ đựng hiện vật bằng kính để nâng cao tác động trực quan đối với ngƣời xem.
Ánh sáng khuếch tán phù hợp với vật có màu sắc rực rỡ hoặc trong suốt [15][19].
e. Tích hợp ánh sáng
Tích hợp ánh sáng là việc sử dụng kết hợp các loại nguồn sáng với nhau. Cụ thể
trong triển lãm với những đồ vật nhỏ, những tủ trƣng bày thấp và trƣng bày cao nên sử
dụng hệ thống chiếu sáng tích hợp điều này có ƣu điểm là ít hoặc không có phản xạ
ánh sáng trên tủ kính, với cách này có thể tránh đƣợc ánh sáng chói trực tiếp cho ngƣời
quan sát mặc dù nguồn sáng không đƣợc che chắn nhƣ ánh sáng trên trần nhà. Trong
những tủ cao ánh sáng sẽ đƣợc chiếu từ phía trên, ngoài ra các vật thể còn đƣợc chiếu
sáng từ dƣới đáy của tủ chứa. Ngoài ánh sáng tích hợp sử dụng trong tủ chứa còn có
ánh sáng môi trƣờng cũng góp phần quan trọng, tùy theo vào góc nhìn và độ rọi đảm
bảo an toàn cho hiện vật thƣờng ánh sáng môi trƣờng để ở mức thấp

20

Hình 1.15. Tích hợp các nguồn sáng chiếu vào vật thể.
f. Ánh sáng bảo vệ.
Ánh sáng bảo vệ là một yếu tố vô cùng quan trọng, không phải loại ánh sáng
nào cũng có thể dùng trong triển lãm, nhƣ chúng ta đã biết nhiều loại ánh sáng chứa tia
IV hoặc tia bức xạ IR gây nên hiện tƣợng phai màu, hủy hoại vật thể theo thời gian,
bởi vậy có nhiều giải pháp để tránh điều đó nhƣ sử dụng đèn Led, sợi quang chứa tia
UV/IR rất thấp. Những giải pháp ở trên rất thích hợp với tủ trƣng bày nhỏ. Bên cạnh
đó có thể kể đến nhƣ đèn huỳnh quang, đèn compact... các biện pháp bảo vệ tƣơng tự
áp dụng cho phòng triển lãm lớn.
g. Ánh sáng môi trường.
Phòng trƣng bày và chiếu sáng đối tƣợng bên ngoài thƣờng đƣợc cung cấp bởi
đèn trần. Đây là loại ánh sáng đặc biệt thích hợp cho tủ kính mà ngƣời xem đứng từ
trên cao. Ánh sáng ban ngày và ánh sáng trong phòng nói chung cần phải bổ sung cho
nhau để làm nổi bật triển lãm và tiết kiệm năng lƣợng.

Hình 1.16. Sử dụng ánh sáng tự nhiên.


21

h. Hạn chế phản xạ.
Đôi khi ánh sáng chiếu xuống có cƣờng độ cao và bề mặt đặt đồ vật thƣờng là
kính hoặc những bề mặt có độ phản xạ tốt gây lóa mắt và có hiệu ứng ánh sáng không
tốt vì vậy cần phải hạn chế sự phản xạ ánh sáng tránh chói mắt ngƣời thăm quan. Một
trong những cách là phải chọn vật liệu kính không phản chiếu. Những phản xạ trên bề
mặt kính ngang ít hơn nến đặt kính hơi nghiêng về phía ngƣời quan sát. Những phản

xạ cũng có thể gây ra bởi ánh sáng bên ngoài của cửa sổ (ánh sáng mặt trời) vì vậy vị
trí trƣng bày cần đƣợc di động, sử dụng rèm ngăn chặn ánh sáng chói từ phía ngoài
vào trong phòng. Phòng trƣng bày là nơi rất quan trọng nó là nơi thu hút khách đến
thăm quan và là trọng tâm của cuộc triển lãm vì vậy hệ thống ánh sáng phải linh hoạt.

1.3.3 Chiếu sáng trong bảo tàng ở Việt Nam.
Chúng ta đã biết coi trọng và trân trọng hiện vật – những di sản văn hóa của dân
tộc, song các bảo tàng ở Việt Nam chƣa có điều kiện triển khai đầy đủ và đồng bộ
những phƣơng thức để tôn vinh những di sản đó [8].
Và chiếu sáng hiện vật trong bảo tàng là một trong nhiều hình thức hỗ trợ cơ
bản để vừa bảo quản hiện vật, vừa nâng cao giá trị thẩm mỹ, nhân bản của hiện vật,
làm cho hiện vật trở nên sống động hơn, tiếp diễn và nảy nở đời sống tự thân trong
một không gian văn hóa từ đó giúp cho khả năng cảm nhận, liên tƣởng và hiểu sâu
hơn, đầy đủ hơn ở công chúng đối với hiện vật.
a. Lịch sử chiếu sáng ở bảo tàng Việt Nam
Việt Nam có lịch sử chiếu sáng từ lâu đời, việc chiếu sáng đối với hiện vật
trong “Bảo tàng làng” bao gồm Đình, chùa và một số Lăng tẩm... mà hiện vật chủ yếu
là tƣợng tròn, phù điêu, bia đá gắn liền với kiến trúc đã cho thấy sự coi trọng ánh sáng
và khả năng tính toán khoa học các vị trí đặt đèn với ánh sáng lan tỏa, không đều,
không tập trung tạo nên sự hỗ trợ cho cảm giác nhận biết về hình dáng, hình khối,
đồng thời tăng thêm sự liên tƣởng ở mầu, đƣờng nét khối với hiện vật. Ở đây, chiếu
sáng không bao giờ cho thị giác một cái nhìn đầy đủ về hiện vật, qua đó làm tăng thêm
sự ẩn hiện của hiện vật đồng thời làm biến đổi không gian bao quanh tạo sức cuốn hút
cho cái nhìn của thị giác, góp phần gợi mở khả năng suy tƣởng của tăng ni phật tử hay
du khách thập phƣơng để từ đó tinh thần tôn nghiêm và linh thiêng ở hiện vật đạt tới


22

điểm tối đa. Rõ ràng việc chiếu sáng đó đã tác động nhất định, làm cho hiện vật vừa có

thêm sức sống, vừa kích thích khả năng tìm hiểu hiện vật sâu hơn, với ý thức tôn kính
từ công chúng.
Có một đặc điểm riêng biệt là khả năng kết hợp nhuần nhuyễn việc chiếu sáng
bằng ánh sáng nhân tạo với việc chiếu sáng bằng ánh sáng tự nhiên ở “Bảo tàng làng”
– chùa : Ngoài chiếu sáng nhân tạo (chủ yếu bằng nến) “Bảo tàng làng” còn áp dụng
chiếu sáng bằng ánh sáng tự nhiên thông qua các ô kính đƣợc đặt trên mái nhà (hoặc
một số cửa sổ) – ánh sáng này chủ yếu dùng để xác định đƣờng đi trong “Bảo tàng
làng” kể cả khi “Bảo tàng làng ” mở hoặc đóng cửa.
Việc kết hợp chiếu sáng của bảo tàng làng này tƣơng đồng với một bảo tàng
quốc tế khi sử dụng ánh sáng tự nhiên đƣợc thực hiện qua hệ thống lọc phản quang
khoa học cho các khu đệm nhƣ : Bể nƣớc, không gian nghỉ chuyển tiếp của chuyến
tham quan hay chiếu sáng trực tiếp vào tác phẩm điêu khắc.
b. Hiện trạng chiếu sáng bảo tàng ở Việt Nam
+ Chƣa đánh giá đúng, coi trọng và hiểu hết giá trị, hiệu quả của việc chiếu
sáng trong trƣng bày hiện vật
+ Chƣa có phƣơng pháp, hệ thống trang thiết bị tiên tiến đủ tiêu chuẩn quốc tế
dùng cho việc chiếu sáng hiện vật
+ Thiếu đội ngũ chuyên gia, kỹ thuật viên ánh sáng và họa sỹ trƣởng.
+ Khả năng đầu tƣ không đồng bộ.
+ Thƣờng sử dụng ánh sáng dân dụng (đèn ne-on, đèn đỏ) xen lẫn ánh sáng tự
nhiên trong trƣng bày hiện vật.
c. Giải pháp chiếu sáng.
Nghiên cứu khoa học về ánh sáng. Cùng với các công tác chuyên môn nghiệp
vụ bảo quản hiện vật, môi trƣờng trƣng bày với độ ẩm, nhiệt độ, vận tốc gió và ánh
sáng là một trong những yếu tố quyết định sự tồn tại lâu dài của hiện vật và nâng cao
vẻ đẹp thẩm mỹ.
Do đó việc nghiên cứu khoa học về ánh sáng, tuân thủ các chỉ số mang tính
quốc tế đã đƣợc nhiều nƣớc áp dụng cho công tác bảo quản đối với hiện vật thông qua
tác động của ánh sáng để từ đó thiết lập mức độ chiếu sáng tối đa cho hiện vật ở bảo
tàng.

23

Giới thiệu về chiếu sáng, tiến sỹ C.Peason viết “Một trong những yếu tố gây
hủy hoại cho các bộ sƣu tập bảo tàng, đặc biệt là những hiện vật trƣng bày là độ sáng
quá mức. Cần phải có đủ ánh sáng để ngắm nhìn, xem xét các tác phẩm nghệ thuật.
Ánh sáng phải đạt đƣợc yêu cầu để phản ánh đúng màu sắc của hiện vật trƣng bày.
Tuy nhiên nếu độ chiếu sáng không đƣợc kiểm soát và những thành phần ánh sáng có
hại nhƣ tia tử ngoại hoặc tia hồng ngoại không đƣợc loại bỏ hoàn toàn, thì các màu sắc
của hiện vật sẽ bị bạc đi và thay đổi, và rất nhiều các vật liệu hữu cơ sẽ bị hủy hoại,
thƣờng là suy giảm sức bền và trở nên giòn. Các đặc tính của ánh sáng, mức độ của nó
và cách nó gây ra sự hủy hoại cho vật chất văn hóa nhƣ thế nào sẽ đƣợc bàn luận và
nghiên cứu một cách đầy đủ và khoa học, nhằm làm giảm tất cả các thành phần của
bức xạ ánh sáng xuống tới mức thích hợp bảo đảm cho hiện vật trƣng bày một cách an
toàn và vẫn thể hiện đƣợc tính thẩm mỹ”.
d. Vấn đề chiếu sáng đối với các bảo tàng ở Việt Nam
+ Cần xác định tính cấp thiết của việc chiếu sáng ở bảo tàng , có kế hoạch chiến
lƣợc lâu dài.
+ Nghiên cứu, tổ chức hội thảo trao đổi kinh nghiệm về chiếu sáng giữa các bảo
tàng Việt Nam và quốc tế.
+ Đào tạo đội ngũ chuyên gia và kỹ thuật viên về ánh sáng và chiếu sáng .
+ Đầu tƣ trang thiết bị chiếu sáng đủ tiêu chuẩn quốc tế.
+ Việc áp dụng chiếu sáng vào bảo tàng cần phải đồng bộ, song song với khả
năng đảm bảo các tiêu chuẩn về môi trƣờng nhƣ : Nhiệt độ, độ ẩm, sức gió, không khí sạch...
+ Tăng cƣờng hợp tác với các bảo tàng quốc tế, với các tổ chức, trung tâm nghệ
thuật và nhà tƣ vấn, nhà sản xuất, nhà cung cấp thiết bị chiếu sáng nhằm tìm kiếm sự
ủng hộ và luôn luôn tiếp cận, ứng dụng các công nghệ chiếu sáng tiên tiến của thế giới.
e. Chế độ chiếu sáng cho hiện vật trong bảo tàng.
+ Chiếu sáng chung: Là chiếu sáng cho toàn bộ hiện vật có độ sáng đều nhau.

Ánh sáng đƣợc chiếu dán tiếp (thƣờng hắt lên trần, vách, đai trƣng bày...) với thiết bị
chiếu sáng có chỉ số bức xạ hồng ngoại và tử ngoại thấp từ 33 đến 250 Mwatt/lumen.
+ Chiếu sáng tập trung vào hiện vật: Là chiếu sáng trực tiếp vào hiện vật làm
nổi bật các vị trí cần thiết của hiện vật mà không gian xung quanh hiện vật không có
ánh sáng (hoặc ít ánh sáng), hình thức chiếu sáng này thƣờng áp dụng đối với tác