Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ VR trong việc quảng bá sản phẩm trên nền web

TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đồ án trình bày tổng quan về cách tiếp cận công nghệ thực tại ảo (VR),
ứng dụng vào quảng bá sản phẩm được mô phỏng dưới dạng không gian ba chiều
trên nền web. Bố cục đồ án được chia thành ba chương:
Chương 1: CÔNG NGHỆ VR VỚI THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ VÀ
QUẢNG BÁ SẢN PHẨM TRÊN NỀN WEB
Công nghệ VR đã hình thành và phát triển từ những năng 1990, công nghệ
này đòi hỏi cấu hình phần cứng phải cao. Tuy nhiên thời đầu phần cứng do còn
hạn chế nhiều nên công nghệ này còn chưa được chú ý nhiều. Bắt đầu từ năm
1965 ngành công nghiệp thực tại ảo được hình thành. Đặc biệt thời gian gần đây,
song song với sự phát triển mạnh mẽ của phần cứng, ngành công nghiệp thực tại
ảo phát triển rất mạnh và đã được ứng dụng mạnh trong nhiều lĩnh vực của đời
sống như: y tế, giáo dục, giải trí, kiến trúc và thương mại điện tử.
Việc ứng dụng công nghệ VR vào lĩnh vực thương mại điện tử ngày nay
được chú ý nhiều tới khâu quảng bá sản phẩm trên nền web. Với công nghệ này,
sản phẩm được mô phỏng dưới dạng không gian ba chiều và đưa lên trang web
để cho khách hàng xem với những đặc tính của công nghệ VR, khách hàng sẽ
được cảm giác trải nghiệm với sản phẩm như thực tế.
Chương 2: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VR VÀO QUẢNG BÁ SẢN
PHẨM TRÊN NỀN WEB
Đưa một sản phẩm lên web ta phải: mô phỏng sản phẩm đó trong không
gian ba chiều (Sử dụng thư viện đồ họa OSG); Sau khi mô phỏng, sản phẩm sẽ
được đưa lên web quảng cáo (sử dụng trình duyệt Firefox) thông qua plug-ins.
Chương 3: ỨNG DỤNG QUẢNG BÁ SẢN PHẨM Ô TÔ TRÊN NỀN WEB


MỤC LỤC
TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ...................................................... 1
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ VR VỚI THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ VÀ QUẢNG
BÁ SẢN PHẨM TRÊN NỀN WEB ........................................................................ 3

1.1. Tổng quan về thương mại điện tử.................................................................... 3
1.1.1. Khái niệm thương mại điện tử....................................................................... 3
1.1.2. Vai trò của thương mại điện tử đối với sự phát triển kinh tế xã hội ............... 3
1.2. Quảng bá sản phẩm trên nền web .................................................................... 4
1.2.1. Khái niệm quảng bá sản phẩm trên nền web.................................................. 4
1.2.2. Quảng cáo sản phẩm 3D tương tác trên nền web........................................... 5
1.3. Công nghệ thực tại ảo. .................................................................................... 8
1.3.1. Thực tại ảo là gì? .......................................................................................... 8
1.3.2. Sự ra đời ngành công nghiệp thực tại ảo.......................................................10
1.3.3. Các đặc tính của Thực tại ảo ........................................................................10
1.3.3.1. Tính tương tác thời gian thực.....................................................................10
1.3.3.2. Sự đắm chìm..............................................................................................12
1.3.3.3. Sự tưởng tượng..........................................................................................14
1.3.4. Các thành phần của một hệ thống thực tại ảo ...............................................14
1.3.4.1. Phần cứng..................................................................................................14
1.3.4.2. Bộ giả lập thực tại......................................................................................15
1.3.4.3. Ứng dụng...................................................................................................15
1.3.5. Các lĩnh vực ứng dụng của công nghệ thực tại ảo.........................................17
1.3.5.1. Kiến trúc và thiết bị công nghiệp ...............................................................17
1.3.5.2. Giải trí .......................................................................................................18
1.3.5.3. Giáo dục và đào tạo ...................................................................................19
1.3.5.4. Thương mại điện tử ...................................................................................20
1.3.5.5. Y học.........................................................................................................20
1.3.6. Vai trò của thực tại ảo trong quảng cáo ........................................................21
1.4. Giới thiệu OpenSceneGraph (OSG) ...............................................................22


1.4.1. Thuật ngữ Scene graph ................................................................................22
1.4.2. Những tính năng của scene graph.................................................................24
1.4.3. Một số thư viện hỗ trợ lập trình OpenSceneGraph .......................................26

1.4.4. Một số lớp cơ bản trong Scene Graph ..........................................................27
1.4.4.1. Lớp Node...................................................................................................27
1.4.4.2. Group ........................................................................................................27
1.4.4.3. LOD ..........................................................................................................27
1.4.4.4. MatrixTransform .......................................................................................27
1.4.4.5. Switch........................................................................................................28
1.4.4.6. Lớp hình học..............................................................................................28
1.4.5. Quản lý bộ nhớ và các lớp quản lý trạng thái ...............................................32
1.4.5.1. Quản lý bộ nhớ ..........................................................................................32
1.4.5.2. Các lớp quản lý trạng thái ..........................................................................34
1.4.6. Các tiện ích và các lớp khác.........................................................................36
1.4.6.1. Lớp Referenced .........................................................................................36
1.4.6.2. Lớp ref_ptr<> ............................................................................................36
1.4.6.3. Lớp đối tượng (Object) ..............................................................................37
1.4.6.4. Thông báo (Notify) ....................................................................................37
1.4.6.5. File I/ O .....................................................................................................37
CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VR VÀO QUẢNG BÁ SẢN PHẨM
TRÊN NỀN WEB ..................................................................................................41
2.1 Mô phỏng sản phẩm dưới dạng không gian ba chiều tương tác ......................41
2.1.1. Kiến trúc tổng quan của hệ thống.................................................................41
2.1.2. Thu thập thông tin cho dữ liệu đầu vào ........................................................42
2.1.3. Xây dựng dữ liệu mô phỏng.........................................................................43
2.1.4. Xây dựng các chức năng của hệ thống .........................................................44
2.1.4.1. Sơ đồ mô tả quan hệ giữa các hệ thống của sản phẩm thực tại ảo ...............44
2.1.4.2. Flow diagram quá trình số hóa và tái tạo cảnh 3D trong mô phỏng ............46
2.1.4.3. Flow diagram xây dựng mô hình và xác định kiến trúc đối tượng ..............47
2.1.4.4. Flow diagram định vị kiến trúc đối tượng ..................................................48


2.1.4.5. Flow diagram tạo vật liệu và ảnh phủ cho mọi mức chi tiết cảnh 3D..........48

2.1.4.6. Workflow xây dựng dữ liệu mô phỏng mức thấp .......................................49
2.1.4.7. Workflow Quá trình sinh ảnh của cảnh mô phỏng tác động vào người khi
thị sát của phần mềm sinh cảnh..................................................................49
2.2. Hiển thị sản phẩm trên nền web .....................................................................49
2.2.1. Kiến trúc tổng quan của Firefox...................................................................49
2.2.1.1. Giới thiệu kiến trúc tổng quan của Firefox .................................................49
2.2.1.2. Quá trình phát triển các thành phần của Firefox .........................................52
2.2.2. Giới thiệu plug-ins .......................................................................................57
2.2.2.1. Plug-ins là gì?............................................................................................57
2.2.2.2. Ứng dụng của các plug-ins.........................................................................58
2.2.2.3. Plug-ins làm việc như thế nào? ..................................................................59
2.2.2.4. Xây dựng plug-ins .....................................................................................59
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG QUẢNG BÁ SẢN PHẨM Ô TÔ TRÊN NỀN WEB ...60
3.1. Lựa chọn mô hình ..........................................................................................60
3.1.1. Lựa chọn mô hình ........................................................................................60
3.1.2. Lý do lựa chọn.............................................................................................60
3.2. Nội dung bài toán...........................................................................................61
3.3. Giải quyết bài toán .........................................................................................61
3.3.1. Sử dụng công nghệ ......................................................................................61
3.3.2. Phân tích bài toán.........................................................................................62
3.3.3. Xây dựng dữ liệu 3D....................................................................................63
3.3.3.1. Thu thập dữ liệu hình ảnh ..........................................................................63
3.3.3.2. Làm dữ liệu ánh xạ từ dữ liệu ảnh..............................................................64
3.3.3.3. Xuất dữ liệu ...............................................................................................64
3.3.4. Lập trình mô phỏng xe ô tô ..........................................................................66
3.3.4.1. Một số hình ảnh xe được mô phỏng ...........................................................66
3.3.5. Xây dựng giao diện web ..............................................................................69
3.3.5.1. Sơ đồ cấu trúc............................................................................................69
3.3.5.2. Giao diện tổng quan...................................................................................69

3.3.6. Hiển thị sản phẩm ô tô lên web ....................................................................70
3.3.6.1. Lập trình hiển thị sản phẩm ô tô lên web....................................................70
3.4. Kết quả đạt được............................................................................................70
3.4.1. Hình ảnh khi chạy chương trình ...................................................................70
3.4.2. Đánh giá kết quả ..........................................................................................71
KẾT LUẬN............................................................................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................73


MỞ ĐẦU
Quảng bá sản phầm trên nền web bằng công nghệ thực tại ảo hiện nay trên
thế giới đang có những phát triển mạnh. Điều này được thể hiện ngày càng có
nhiều người quan tâm (khách hàng, nhà phát triển cũng như các nhà nghiên cứu).
Tuy là lĩnh vực còn khá mới mẻ so với nhiều lĩnh vực khác trong ngành công
nghệ thông tin, nhưng tại Việt Nam, công nghệ thực tại ảo mô phỏng đang có
nhưng bước phát triển mạnh mẽ song song cùng với sự phát triển của nó trên thế
giới. Được nhiều người quan tâm do có khả năng ứng dụng cao trong nhiều lĩnh
vực, hầu như những gì có ngoài cuộc sống, ta đều có thể mô phỏng lại nó giống
như thật trên máy tính. Và là lĩnh vực đầy tiềm năng của tương lai gần.
Một sản phẩm được mô phỏng bằng công nghệ thực tại ảo sau đó được
đưa lên trang web để quảng bá tới khác hàng. Công nghệ này có những yêu điểm
hơn hẳn mà những công nghệ quảng bá sảm phẩm trước không có được. Sản
phẩm được mô phỏng bắt trước như thật làm cho sống động nội dung và đặc biệt
khách hàng có cảm giác trải nghiệm trên sản phẩm mình quan tâm. Và cùng với
sự phát triển và hỗ trợ của công nghệ thông tin hiện nay, việc phát triển mô
phỏng để đưa các sản phẩm lên web không đòi hỏi nhiều tốn kém. Do đó đây sẽ
là một giải pháp hữu hiệu cho các nhà kinh doanh muốn quảng bá sản phẩm của
mình tới khách hàng.
Lý do để em thực hiện đề tài này là:

- Nghiên cứu công nghệ VR với việc quảng bá sản phẩm trên nền web.
- Nhận thấy khả năng ứng dụng vào thực tế của công nghệ là rất lớn, đặc
biệt ứng dụng trong lĩnh vực thương mại điện tử, một lĩnh vực đang
được xã hội rất quan tâm và phát triển.
- Để thực hiện được đề tài, sinh viên không chỉ cần phải có một kiến thức

tổng hợp đã được học trong trường mà cần phải có lượng lớn kiến kiến
thức tự học khác.

1


Mục đích của đề tài:
- Xây dựng sản phẩm ứng dụng công nghệ VR trong việc quảng bá sản
phẩm trên nền web.
Phương pháp nghiên cứu:
- Tên đề tài: “Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ VR trong việc quảng
bá sản phẩm trên nền web”.
- Đối tượng nghiên cứu: Mô phỏng sản phẩm trên nền web.
- Dữ liệu cần thu thập:
 Tài liệu công nghệ VR.
 Dữ liệu mô hình ô tô.
 Tài liệu cấu trúc trình duyệt web – Firefox.
- Phân tích, nghiên cứu dữ liệu.
- Khảo sát, phân tích, thiết kế bài toán.
- Xây dựng chương trình ứng dụng.
- Tổng hợp, viết báo cáo.
Dự kiến kết quả đạt được:
- Mô phỏng xe ô tô bằng công nghệ VR.
- Quảng bá sản phẩm mô phỏng lên trang web.

2


CHƯƠNG 1
CÔNG NGHỆ VR VỚI THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ VÀ
QUẢNG BÁ SẢN PHẨM TRÊN NỀN WEB
1.1. Tổng quan về thương mại điện tử
1.1.1. Khái niệm thương mại điện tử
Thương mại điện tử là việc tiến hành một phần hay toàn bộ hoạt động
thương mại bằng những phương tiện điện tử để các hoạt động đó được nhanh
hơn, hiệu quả hơn, giúp tiết kiệm chi phí và mở rộng không gian kinh doanh.
1.1.2. Vai trò của thương mại điện tử đối với sự phát triển kinh tế xã hội
Công nghệ thông tin đã và đang làm thay đổi mạnh mẽ phương thức tiến
hành hoạt động kinh doanh, thay đổi cơ bản các chiến lược và tổ chức của công
ty. Từ khi Internet hình thành và phát triển, nó đã tác động mạnh mẽ đến mọi
hoạt động của nền kinh tế, ngành và doanh nghiệp; tạo dựng môi trường kinh
doanh mới, hình thành kênh thông tin, cung cấp phân phối mới trên các thị
trường thông tin điện tử. Các hoạt động thương mại điện tử như mua bán hàng
hóa, dịch vụ thông tin,…đang tăng trưởng với tốc độ rất cao hàng năm và thực sự
đã làm thay đổi thế giới, các doanh nghiệp, các ngành nghề và từng cá nhân.
Thương mại điện tử thay đổi mô hình kinh doanh truyền thống; đặc biệt đối với
các doanh nghiệp xuất nhập khẩu, lĩnh vực quảng bá sản phẩm, thương mại điện
tử đem lại phương thức tiến hành mới, nhanh hơn, hiệu quả hơn cho tất cả các
hoạt động truyền thống, mở ra cơ hội tiếp cận thị trường quốc tế, nâng cao hiệu
quả, tăng lợi nhuận, giảm chi phí, duy trì và nâng cao năng lực cạnh tranh dựa
trên các ứng dụng công nghệ thông tin. Mặt khác cũng đem lại những nguy cơ
lớn nếu không ứng dụng công nghệ thông tin.
Lợi ích lớn nhất mà thương mại điện tử mang lại chính là sự tiết kiệm chi
phí và tạo điều kiện thuận lợi cho các bên giao dịch. Giao dịch bằng điện tử

nhanh hơn so với các phương thức giao dịch truyền thống, ví dụ, gửi fax hay thư
điện tử thì nội dung thông tin đến tay người nhận nhanh hơn so với gửi thư
truyền thống. Các giao dịch qua Internet có chi phí rất rẻ, một doanh nghiệp có

3


thể gửi thư tiếp thị, chào hàng đến hàng loạt khách hàng chỉ với chi phí giống
như gửi cho một khách hàng. Với thương mại điện tử, các bên có thể tiến hành
giao dịch khi ở cách xa nhau, giữa thành phố với nông thôn, từ nước này sang
nước kia, hay nói cách khác là không bị giới hạn bởi không gian địa lý. Điều này
cho phép các doanh nghiệp tiết kiệm chi phí đi lại, thời gian gặp mặt trong khi
mua bán. Với người tiêu dùng, họ có thể ngồi tại nhà để đặt hàng, mua sắm nhiều
loại hàng hóa, dịch vụ thật nhanh chóng. Vì vậy, thương mại điện tử góp phần
thúc đẩy sự cạnh tranh giữa các doanh nghiệp để thu được nhiều lợi ích nhất.
Tại Việt Nam, tuy Internet mới vào Việt Nam trong khoảng 10 năm nay,
nhưng nó luôn có tốc độ phát triển đứng tốp đầu thế giới, với việc ứng dụng công
nghệ thông tin vào các lĩnh vực của đời sống đã và đang diễn ra mạnh mẽ và hiệu
quả. Lĩnh vực quảng cáo trong vài năm trở lại đây rất phát triển, đặc biệt là quảng
cáo trên nền web. Internet tại Việt Nam sau vài năm tới hứa hẹn sẽ phát triển rất
mạnh cả về quy mô lẫn chất lượng.
1.2. Quảng bá sản phẩm trên nền web
1.2.1. Khái niệm quảng bá sản phẩm trên nền web
Quảng bá trên nền web là việc ứng dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực
quảng cáo, sử dụng các công cụ, công nghệ để đưa sản phẩm lên trang web giới
thiệu tới khách hàng.
Có nhiều hình thức thể hiện quảng cáo trên nền web, như:
 Quảng cáo banner, logo: Đây là hình thức quảng cáo phổ biến trên các
website hiện nay. Với mỗi vị trí được quy định trên trang web, khách
hàng chỉ cần lựa chọn vị trí thích hợp theo kích thước để đảm bảo cho

hiệu quả quảng cáo của mình.
 Quảng cáo Richmedia: Ngoài các phương thức quảng cáo đơn thuần
như trên, phương thức quảng cáo Richmedia tối ưu hơn, như:


Quảng cáo dạng Clip.



Quảng cáo dạng banner bật góc.



Quảng cáo dạng banner mở rộng (expand banner).

4


 Quảng cáo banner nhúng nội dung: Nhà cung cấp dịch vụ sẽ tạo ra
một vị trí trên trang chủ, vị trí này liên tục lấy các thông tin mới của
website doanh nghiệp bằng công nghệ RSS.
 Bảo trợ thông tin và tài trợ: Bảo trợ thông tin và tài trợ là cách làm
cho sản phẩm, thương hiệu của doanh nghiệp mang giá trị riêng.
Thương hiệu và sản phẩm sẽ được tiếp cận với khách hàng nhanh
chóng và hiệu quả nhất qua các bài viết, email giới thiệu sản phẩm.
1.2.2. Quảng cáo sản phẩm 3D tương tác trên nền web
Công nghệ 3D đang trở nên phổ biến trong những năm gần đây khi những
tiến bộ của công nghệ phần cứng đã khiến cho những dòng máy tính cấp thấp, rẻ
tiền vẫn có thể ứng dụng công nghệ 3D một cách dễ dàng hơn nhiều. Điểm mấu
chốt của quảng cáo sản phẩm 3D trên nền web là xây dựng đối tượng 3D, hỗ trợ

khả năng sáng tạo vật thể, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật như ứng dụng chạy ổn định,
kiến trúc mở, dễ dàng phát triển và nâng cấp. Ngoài ra, khả năng xử lý mô hình
phức tạp cũng là yếu tố được quan tâm.
Với việc thể hiện sản phẩm dưới dạng không gian ba chiều trên web,
khách hàng thích thú và kinh ngạc trước sự sống động từ các tác phẩm. Tất cả
những gì người dùng cần để xem sản phẩm 3D chỉ đơn giản là trình duyệt web,
không cần cài đặt thêm bất cứ chương trình nào.
Người dùng luôn muốn tự mình trải nghiệm, tương tác thật. Điểm khác
biệt lớn nhất của hình thức quảng cáo này với quảng cáo 2D thông thường là cho
phép người dùng tương tác với những hiệu ứng nghe nhìn. Người dùng do đó có
thể cảm nhận, khám phá sản phẩm không khác gì trong đời thực. Hỗ trợ 3D trên
web giúp nâng cao giao diện và sự tương tác với người dùng. Các nhà thiết kế sẽ
có cơ hội sáng tạo, còn các doanh nghiệp có thêm cơ hội phát triển thương mại
điên tử, giao dịch trên mạng.
Công nghệ 3D thể hiện cảnh vật giống như thực, được ứng dụng rất nhiều
trong việc quảng cáo sản phẩm, đặc biệt quảng cáo ô tô, máy bay, tầu thủy, rất
phù hợp với việc quảng bá du lịch. Khách du lịch có thể đi du lịch ảo với những
quang cảnh như thật tại nơi mình dự định đi. Quảng bá nhà, khách hàng có thể

5


xem khung cảnh từ ngoài ngôi nhà đến khung cảnh bên trong, tận phòng mà
mình có thể ở. Hay việc xem phòng trước tại khách sạn trước khi thuê. Trong các
dự án bất động sản, mô hình mẫu các dự án nhà, công viên, căn hộ... nếu được
thiết kế và ứng dụng công nghệ 3D, khách hàng sẽ dễ hình dung từ kiến trúc tổng
thể dự án đến chi tiết của từng căn hộ. Chỉ cần rê chuột, khách hàng sẽ đến tham
quan dự án, phòng khách, phòng ngủ, phòng tắm, cầu thang đến các chi tiết nhỏ
nhất như bố trí đồ dùng, trang trí nội thất, tương tác với các thiết bị nghe nhìn,
chuyển động như thể họ đang tham quan mô hình thật.

Quảng bá sản phẩm bằng công nghệ 3D có thể ứng dụng cho các siêu thị
trực tuyến giúp người dùng tìm hiểu sản phẩm, hướng dẫn sử dụng sản phẩm
bằng hình ảnh 3D. Người dùng sẽ được khám phá từ tổng thể đến chi tiết sản
phẩm. Khi muốn quan sát kỹ hơn, chỉ việc nhấn chuột vào chi tiết cần xem, xoay,
dịch chuyển hoặc tháo rời để quan sát ở mọi góc độ. Nếu đưa việc mô phỏng 3D
vào “phòng trưng bày” trực tuyến này, chi tiết sản phẩm, máy móc, phụ tùng,
thiết bị trang trí, màu sắc, thông số kỹ thuật cũng được hiển thị khi click chuột
vào. Đây là cách thức tiết kiệm thời gian cho khách hàng. Sau khi tìm hiểu, họ có
thể đặt hàng từ xa hay liên hệ trực tiếp với phòng trưng bày. Công nghệ này là
một bước tiến cho thương mại điện tử.
Trên thế giới hiện nay công nghệ 3D, đi cùng với nó là ứng dụng quảng
cáo trên nền web đang trong thời gian đầu của sự phát triển. Thế nhưng nó đã và
đang mang lại hiệu quả rất cao. Có nhiều công ty trên thế giới đang rất thành
công với công nghệ này như SecondLife, ExitReality, Google O3D. Với những
ưu thế vượt trội, nó hứa hẹn sẽ thay thế công nghệ 2D đang phổ biến hiện nay
trong tương lai gần. Và nó sẽ là lĩnh vực đầy tiềm năng cho các nhà kinh doanh
dịch vụ web.
Tại Việt Nam, tuy Internet vào nước ta mới chỉ được khoảng 10 năm
nhưng tốc độ phát triển rất nhanh và hiện nay đã tương đương với nhiều nước
tiên tiến và có thời gian phát triển Internet nhiều hơn ta. Với sự thông minh,
chăm chỉ học hỏi công nghệ của các nước tiên tiến trên thế giới, có thể nói rằng
công nghệ 3D của ta đang phát triển tương đương với thế giới. Gần đây công ty

6


CloudForces, đơn vị cung cấp các dịch vụ thiết kế trực tuyến lần đầu tiên cung
cấp các dịch vụ quảng cáo sản phẩm 3D trên nền tại Việt Nam. Đã có nhiều sản
phẩm được thiết kế mô phỏng và đưa lên nền web của nhiều đơn vị như mô
phỏng không gian phố cổ, mô phỏng di tích hoàng thành Thăng Long,… của

công ty cổ phần phát triển công nghệ và mô phỏng W2G. Đây là những dấu hiệu
đầu tiên cho thấy công nghệ 3D nói chung và quảng cáo 3D trên nền web nói
riêng sẽ là một lĩnh vực phát triển mạnh và hứa hẹn nhiều tiềm năng trong tương
lai tại Việt Nam.
Một số hình ảnh mô phỏng được đưa lên nền web 3D:

Hình 1 – Nhà hát lớn Hà Nội

7


Hình 2 – Một phố cổ thời Pháp thuộc

Hình 3 – Điện Kính Thiên
1.3. Công nghệ thực tại ảo
1.3.1. Thực tại ảo là gì?
Thực tại ảo (Virtual Real – VR) là một thuật ngữ mới xuất hiện vào những
năm đầu thập kỷ 90, nhưng ở Mỹ và Châu Âu, VR đã và đang trở thành một công
nghệ mũi nhọn nhờ khả năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực (nghiên cứu

8


và công nghiệp, giáo dục và đào tạo, cũng như thương mại, giải trí,…) tiềm năng
kinh tế, cũng như tính lưỡng dụng (trong dân dụng, quân sự) của nó. Theo cách
truyền thống, việc tương tác với máy tính được thực hiện thông qua các thiết bị
như bàn phím, chuột hay Joystick/Trackball/Keyboard/Styplus để cung cấp thông
tin đầu vào và sử dụng khối hiển thị trực quan để nhận thông tin đầu ra từ hệ
thống. Với sự ra đời của các hệ thống thực tại ảo, các phương thức giao tiếp mới
được phát triển cho phép người sử dụng tương tác một cách tích cực với máy

tính.
Thực tại ảo là công nghệ sử dụng các kỹ thuật mô hình hoá không gian ba
chiều với sự hỗ trợ của các thiết bị đa phương tiện hiện đại để xây dựng một thế
giới mô phỏng bằng máy tính – môi trường ảo (Virtual Environment). Trong thế
giới ảo này, người sử dụng không còn được xem như người quan sát bên ngoài,
mà đã thực sự trở thành một phần của hệ thống. Một cách lý tưởng, người sử
dụng có thể tự do chuyển động trong không gian ba chiều, tương tác với các vật
thể ảo, quan sát và khảo cứu thế giới ảo ở những góc độ khác nhau về mặt không
gian. Ngược lại, môi trường ảo lại có những phản ứng tương ứng với mỗi hành
động của người sử dụng, tác động vào các giác quan như thị giác, thính giác, xúc
giác của người sử dụng trong thời gian thực và tuân theo những quy tắc vật lý tự
nhiên, làm anh ta có cảm giác như đang tồn tại trong một thế giới thực.

Hình 4 – Mô phỏng trong thực tại ảo

9


1.3.2. Sự ra đời ngành công nghiệp thực tại ảo
Sự ra đời của các máy điện toán mini và bài báo khoa học của Ivan
Sutherland có tên “Màn hình tối tân” vào năm 1965 được xem là hai bước đột
phá lớn vào thập kỷ 60 cho công nghệ Thực tại ảo. Trong bài báo của mình,
Sutherland đã tiên đoán sự phát triển của thiết bị hiển thị đội đầu tiên, mà sau đó
chính ông đã tạo ra một thiết bị như vậy, có tên là “Thanh kiếm của Damocles”.
Sutherland cũng nhận ra tiềm năng của máy điện toán trong việc tạo lập hình ảnh
cho hệ thống mô phỏng bay, trong khi những hình ảnh này trước đó được xây
dựng bằng Camera.
Những ý tưởng này được 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” vào năm 1984. Cũng từ đó
NASA phát triển thiết bị hiển thị đội đầu có tính thương mại đầu tiên, được gọi là màn

hình môi trường trực quan, thiết kế dựa trên mẫu hình mặt nạ lặn với các màn hình
quang học mà hình ảnh được 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 được một thiết bị HMD có giá chấp nhận được trên thị trường, và như vậy
ngành công nghiệp thực tại ảo đã ra đời.

1.3.3. Các đặc tính của Thực tại ảo
VR là tổng hợp của 3 yếu tố Tương tác – Tưởng tượng – Đắm chìm.

Hình 5 – Ba đặc tính của VR
1.3.3.1. Tính tương tác thời gian thực
VR là một hệ thống mô phỏng trong đó đồ họa máy tính được sử dụng để
tạo ra một thế giới “như thật”. Hơn nữa, thế giới “nhân tạo” này không tĩnh tại,

10


mà lại phản ứng, thay đổi theo ý muốn (tín hiệu vào) của người sử dụng (nhờ vào
hành động, lời nói,…). Người sử dụng tương tác với mô hình ảo, trong đó tương
tác được mô phỏng từ thao tác với các đối tượng thực. Điều này xác định một đặc
tính chính của VR, đó là tương tác thời gian. Thời gian thực ở đây có nghĩa là
máy tính có khả năng nhận biết được tín hiệu vào của người sử dụng và thay đổi
ngay lập tức thế giới ảo. Người sử dụng nhìn thấy sự vật thay đổi trên màn hình
ngay theo ý muốn của họ và bị thu hút bởi sự mô phỏng này. Điều này chúng ta
có thể nhận thấy ngay khi quan sát trẻ nhỏ chơi video game.
Có hai khía cạnh độc nhất của tính tương tác trong một thế giới ảo: Sự du
hành bên trong thế giới và động lực học của môi trường. Sự du hành chỉ đơn giản
là khả năng của người dùng để di chuyển khắp nơi một cách độc lập, cứ như là
đang ở bên trong một môi trường thật. Nhà phát triển phần mềm có thể thiết lập
những áp đặt đối với việc truy cập vào những khu vực ảo nhất định, cho phép có

được nhiều mức độ tự do khác nhau - bạn có thể bay, xuyên tường, đi lại khắp
nơi hoặc bơi lặn.

Hình 6 – Tính tương tác của VR
Một khía cạnh khác của sự du hành là sự định vị điểm nhìn của người dùng. Sự
kiểm soát điểm nhìn chắc hẳn có nghĩa là việc theo dõi chính bạn từ một khoảng
cách, việc quan sát cảnh tượng thông qua đôi mắt của một con người khác, hoặc
di chuyển khắp trong thiết kế của một cao ốc mới như thể đang ngồi trong một
chiếc ghế đẩy. Động lực học của môi trường là những quy tắc về cách thức mà
nội dung của nó (người, vật … và mọi thứ) tương tác với nhau trong một trật tự
để trao đổi năng lượng hoặc thông tin. Một thí dụ đơn giản về những quy tắc

11


động lực học là các định luật Newton thường dùng để mô tả phản ứng của những
viên bi tác động trở lại với lực va chạm của cây thụt billard. Mỗi một đối tượng
và mối quan hệ của nó với mọi đối tượng khác (kể cả với người dùng) là một yếu
tố thiết kế trong sự suy xét cẩn thận của nhà phát triển.
Trong số những yếu tố đó có thể kể đến vị trí, màu sắc, hình dạng và kích
thước của môi trường. Kết quả là, thực tại ảo là trải nghiệm của trạng thái sống
trong một thế giới khác - một thế giới được cai quản bởi những luật lệ chọn lọc,
và được ngụ cư bởi những đối tượng với bất kỳ thuộc tính nào mà nhà sáng tạo
chọn lựa để ấn định cho chúng. Chính tính chất linh động này trong việc sáng tạo
là biểu trưng các môi trường ảo đã tạo nên tình trạng kích động về thực tại ảo.
Phim ảnh 3D đã đến và đang phát triển mạnh, nhưng việc bước vào một thế giới
phản ứng lại với bạn và là độc nhất đối với bạn, một thế giới có cuộc sống độc
lập của riêng nó- đó chính là thực tại ảo.
1.3.3.2. Sự đắm chìm
Một hiệu ứng hết sức mạnh mẽ của nó là khả năng tập trung sự chú ý của

bạn. Người ta hay nói rằng người ta đang đắm chìm vào công việc. Sự đắm chìm
có nghĩa là ngăn chặn sự xao nhãng và tập trung một cách có chọn lọc vào chính
thông tin với những gì bạn muốn làm. Khả năng tập trung vào công việc dường
như là điều kiện tiên quyết đối với những người thông minh và có óc sáng tạo phi
thường.

12


Hình 7 – Sự đắm chìm của VR
Các phương pháp hiển thị có độ phân giải và tốc độ cao lôi cuốn người sử
dụng tạo cảm giác như trong thực tế. Khả năng thu hút của VR, góp phần lớn vào
cảm giác đắm chìm, cảm giác trở thành một phần của hành động trên màn hình
mà người sử dụng đang trải nghiệm. Nhưng VR còn đẩy cảm giác này "thật" hơn
nữa nhờ tác động lên tất cả các kênh cảm giác của con người. Trong thực tế,
người dùng không những nhìn thấy đối tượng đồ họa 3D nổi, điều khiển (xoay,
di chuyển,..) được đối tượng trên màn hình (như trong game), mà còn sờ và cảm
thấy chúng như có thật. Ngoài khả năng nhìn (thị giác), nghe (thính giác), sờ (xúc
giác), nhiều nghiên cứu hiện nay đã nghiên cứu để tạo các cảm giác khác như
ngửi (khứu giác), nếm (vị giác).
Một thuộc tính then chốt khác của sự đắm chìm là nó có thể tác động như
một thấu kính mạnh để khai thác kiến thức từ dữ kiện bằng cách biến đổi nó
thành kinh nghiệm. Năng lực này chính là lý do khiến cho rất nhiều ngành công
nghiệp đang ráo riết khai phá cách sử dụng các môi trường ảo. Howard
Rheingold cho rằng, có thể tìm thấy những dấu vết xa xưa của việc sử dụng sự
đắm chìm trong những hành động cử hành nghi lễ của người tiền sử. Các thiếu

13

niên được đưa vào bóng tối của những hang động đầy hình vẽ, ở đó các câu
chuyện sẽ được kể lại, các hình ảnh và các bài ca sẽ được lộ ra theo một trình tự
chính xác, và các thiếu niên ấy sẽ bị đắm chìm vào những nghi thức dành cho
tuổi trưởng thành của chúng. Chỉ bằng việc loại bỏ phần còn lại của thế giới và
nhấn chìm chính mình vào không gian biệt lập ấy, sự học hỏi có thể diễn ra và
làm biến đổi một đứa trẻ thành một người trưởng thành.
1.3.3.3. Sự tưởng tượng
VR không chỉ là một hệ thống tương tác Người- Máy tính, mà các ứng
dụng của nó còn liên quan tới việc giải quyết các vấn đề thật trong kỹ thuật, y
học, quân sự,...Các ứng dụng này do các nhà phát triển VR thiết kế, điều này phụ
thuộc rất nhiều vào khả năng tưởng tượng của con người.

Hình 8 – Minh họa tính tưởng tượng của VR
Khi con người trôi vào thể giới ảo, các hành động, cảm nhận phải giống
như thực. Vì vậy, một hệ thống thực tại ảo thành công không thể thiếu một trong
ba đặc tính trên.
1.3.4. Các thành phần của một hệ thống thực tại ảo
Một hệ thống thực tại ảo bao gồm ba thành phần chính sau: HW (phần
cứng), bộ giả lập thực tại (reality simulator), ứng dụng (application).
1.3.4.1. Phần cứng
Phần cứng của một VR bao gồm:
 Các thiết bị đầu vào: Chúng bao gồm những thiết bị đầu ra có khả
năng kích thích các giác quan để tạo nên cảm giác về sự hiện hữu

14


trong thế giới ảo. Chẳng hạn như màn hình đội đầu HMD, chuột, các
tai nghe âm thanh nổi và những thiết bị đầu vào có khả năng ghi nhận
nơi người sử dụng đang nhìn vào hoặc hướng đang chỉ tới, như thiết bị

theo dõi gắn trên đầu, găng tay hữu tuyến.
 Các thiết bị đầu ra: Gồm hiển thị đồ họa (như màn hình, HDM,..) để
nhìn được đối tượng 3D. Thiết bị âm thanh (loa) để nghe được âm
thanh vòm (như Hi-Fi, Surround,..). Bộ phản hồi cảm giác (Haptic
feedback như găng tay,..) để tạo xúc giác khi sờ, nắm đối tượng. Bộ
phản hồi xung lực (Force Feedback) để tạo lực tác động như khi đạp
xe, đi đường xóc,...
1.3.4.2. Bộ giả lập thực tại
Là trái tim của hệ thống thực tại ảo, bao gồm hệ thống máy tính và phần
cứng ngoại vi, thiết bị đồ hoạ và multimedia; cung cấp cho bộ tác động những
thông tin giác quan cần thiết. Trong hệ thống mô phỏng cabin lái, thì mô hình
cabin là thành phần này.
1.3.4.3. Ứng dụng
Phần mềm luôn là linh hồn của VR cũng như đối với bất kỳ một hệ thống
máy tính hiện đại nào. Về mặt nguyên tắc có thể dùng bất cứ ngôn ngữ lập trình
hay phần mềm đồ họa nào để mô hình hóa và mô phỏng các đối tượng của VR.
Ví dụ như các ngôn ngữ (có thể tìm miễn phí) OpenGL, Open Scene Graph,
C++, Java 3D, VRML,… hay các phần mềm thương mại như World Tool kit,
People Shop, Ve Ga,…
Phần mềm của bất kỳ VR nào cũng phải bảo đảm 2 công dụng chính: Tạo
hình và Mô phỏng. Các đối tượng hình học. Thành phần này bao gồm những
thông tin mô tả các thuộc tính vật lý (hình dạng, màu sắc, vị trí...) của các đối
tượng trong môi trường ảo. Thông thường, các đối tượng hình học được xây
dựng bởi các phần mềm CAD, sau đó dữ liệu có thể được chuyển qua một trong
số các định dạng file khác phù hợp với việc thể hiện trong ứng dụng. Sau đó phần
mềm VR phải có khả năng mô phỏng động học, động lực học, và mô phỏng ứng
xử của đối tượng.

15

Không gian trong thế giới ảo: Bản thân thế giới ảo cũng cần được định rõ
trong một không gian. Do bản chất tự nhiên của thế giới ảo là một mô phỏng máy
tính, nên thế giới ảo có hạn chế nhất định. Vị trí của mỗi điểm của mỗi đối tượng
trong thế giới đó đều phải được gán cho một giá trị số (toạ độ). Các toạ độ này
thường được mô tả trong hệ toạ độ Đê-các-tơ với các thứ nguyên X, Y và Z (biểu
diễn độ dài, độ cao, độ sâu). Cũng có thể sử dụng các hệ toạ độ khác như hệ toạ
độ cầu, nhưng hệ toạ độ Đê-các-tơ vẫn là chuẩn cho hầu hết các ứng dụng. Sự
chuyển đổi giữa các hệ toạ độ này cũng khá đơn giản.
Cơ sở dữ liệu cho thế giới ảo (World Database): Lưu trữ thông tin về các
đối tượng và thế giới ảo là một phần quan trọng trong việc thiết kế hệ thống thực
tại ảo VR. Những thông tin chính được lưu trữ trong World Database là các đối
tượng ở trong thế giới đó, các kịch bản mô tả các hành động của các đối tượng
hoặc người sử dụng (những kịch bản, phản ứng xảy ra đối với người sử dụng),
ánh sáng, các điều khiển chương trình, và hỗ trợ thiết bị phần cứng. Có nhiều
cách lưu trữ thông tin về thế giới ảo: một file đơn, một tập các file, hoặc là cả
một cơ sở dữ liệu. Phương pháp sử dụng nhiều file là một trong những hướng
tiếp cận thường gặp nhất trong những gói phát triển về thực tại ảo. Mỗi một đối
tượng có một hoặc nhiều file (file lưu trữ về hình dạng hình học, file lưu trữ các
kịch bản, v.v...) và có một số file toàn cục sử dụng chung cho thế giới ảo đó có
tác dụng load các file khác. Một số hệ thống còn bao gồm cả một file cấu hình
định nghĩa về các kết nối giao diện phần cứng. Đôi khi toàn bộ cơ sở dữ liệu
được load trong khi chương trình khởi động, các hệ thống khác chỉ việc đọc các
file mà hệ thống cần tại thời điểm đó. Với cách tiếp cận về sau (các thông tin
được lưu trữ trong một cơ sở dữ liệu), một hệ thống cơ sở dữ liệu thực sẽ giúp
ích rất nhiều. Một cơ sở dữ liệu hướng đối tượng sẽ thích hợp nhất cho một hệ
thống thực tại ảo, nhưng chưa thấy có một dự án nào sử dụng cách tiếp cận này.
Các file dữ liệu đa phần thường được lưu trữ dưới dạng các file văn bản sử dụng
mã ASCII (con người có thể đọc được). Tuy nhiên, trong nhiều hệ thống, các file
này được thay thế bởi các file lưu trữ dưới dạng mã nhị phân (máy tính có thể

16


đọc được). Một số hệ thống dịch trực tiếp các thông tin về thế giới ảo đó vào ứng
dụng luôn.
1.3.5. Các lĩnh vực ứng dụng của công nghệ thực tại ảo
Mặc dù khái niệm về thực tại ảo đã xuất hiện từ khá lâu, nhưng do nhiều
lý do về mặt công nghệ (cơ sở phần cứng phát triển, nghiên cứu, chi phí), phải
mất nhiều thời gian và nỗ lực để thực tại ảo có được những thành tựu như ngày
nay. Ứng dụng của thực tại ảo có thể thấy được rất nhiều trong thế giới hàng
ngày của chúng ta. Như khi tiến hành mua ô tô qua mạng, người mua rất cần thấy
được hình ảnh trực quan của chiếc ô tô cần mua, quan sát từ nhiều góc độ, thậm
chí có thể thử độ rung xóc, các hiệu ứng khi vận hành xe... Một số ứng dụng thực
tại ảo thể hiện các hiệu ứng khó có thể đạt được trong những điều kiện thông
thường như việc thể hiện các vụ thử hạt nhân, các thí nghiệm khoa học, các hệ
thống điều khiển không lưu... Tại các nước phát triển, chúng ta có thể nhận thấy
VR được ứng dụng trong mọi lĩnh vực: Khoa học kỹ thuật, kiến trúc, quân sự,
giải trí,...và đáp ứng mọi nhu cầu: Nghiên cứu- Giáo dục- Thương mại. Hiện tại
đây vẫn là lĩnh vực công nghệ nhiều tiềm năng xét về khía cạnh ứng dụng. Một
số lĩnh vực ứng dụng chính có khuynh hướng phát triển mạnh mẽ nhất trong thời
gian gần đây.
1.3.5.1. Kiến trúc và thiết bị công nghiệp
Một trong những lĩnh vực ứng dụng tiêu biểu nhất của thực tại ảo là thiết
kế kiến trúc. Khả năng mô hình hoá thế giới thực của công nghệ thực tại ảo
dường như đáp ứng một cách tự nhiên mục tiêu của ngành thiết kế kiến trúc: đưa
ra mô hình trực quan nhất có thể về hình ảnh công trình kiến trúc mong muốn
trong tương lai.
Việc xây dựng các mô hình không gian kiến trúc bằng hình ảnh lập thể với
đầy đủ mô tả trực quan về các hình khối kiến trúc của một căn nhà, cách bố trí

nội thất bên trong, thậm chí hoa văn cửa sổ hay màu sơn của tường, cùng với khả
năng cho phép khách hàng tự do tham quan, khảo sát căn nhà của họ trong tương
lai theo nhiều góc độ và vị trí, từ phòng này sang phòng khác.

17


Hình 9 - Ứng dụng công nghệ VR trong thiết kế kiến trúc
1.3.5.2. Giải trí
Thị trường giải trí cũng là một ứng dụng tiêu biểu khác của các môi
trường thực tại ảo. Trên thực tế, đây là lĩnh vực ứng dụng lớn nhất xét theo khía
cạnh lợi ích về tài chính. Rất nhiều công ty đang sản xuất ra các trò chơi có sử
dụng các nguyên lý Thực tại ảo. Số lượng người bị cuốn hút theo các trò chơi
như vậy, đặc biệt là giới trẻ, tăng theo cấp số nhân đánh dấu tiềm năng thương
mại to lớn của công nghệ thực tại ảo trong lĩnh vực này.
Hơn thế, ngành công nghiệp trò chơi điện tử có những ảnh hưởng to lớn
tới lĩnh vực thực tại ảo. Nó tạo ra động lực cần thiết để thúc đẩu sự phát triển của
rất nhiều phần cứng thực tại ảo, chẳng hạn như card tăng tốc đồ hoạ. Nếu như
chúng ta trở lại khoảng hơn 10 năm về trước, thật khó có thể tìm thấy một card
tăng tốc đồ hoạ có đủ năng lực tính toán cần thiết cho phép tạo ra các ứng dụng
thực tại ảo thời gian thực.

18


Hình 10 - Ứng dụng công nghệ VR trong lĩnh vực giải trí
1.3.5.3. Giáo dục và đào tạo
Phát triển trên nền công nghệ và kỹ thuật cao, thực tại ảo tích hợp những
đặc tính làm cho bản thân nó có những tiềm năng vượt trội so với các công nghệ
đa phương tiện truyền thống khác: cho người sử dụng cảm nhận sự hiện diện của

mình trong môi trường do máy tính tạo ra bằng khả năng tương tác, tự trị của
người dùng trong môi trường ảo, cũng như bằng những phản hồi tức thời, trực
quan từ phía môi trường ảo tới các giác quan của người sử dụng.
Tất cả những đặc tính này khiến công nghệ thực tại ảo trở nên rất phù hợp
cho các ứng dụng có tính chất giáo dục hay đào tạo. Trong đó, những mô hình
trình diễn lập thế đóng vai trò quan trọng. Các vật thể trong thế giới ảo được biểu
diễn chính xác hơn nhiều so với các đối tượng phẳng (hình ảnh hai chiều) do
được bổ sung thêm chiều sâu.
Tính chất trực quan của bài giảng được nâng cao một bước làm tăng sự
hứng thú trong học tập cũng như khả năng ghi nhớ các khái niệm quan trọng
trong bài giảng. Xét về mặt này, khả năng tương tác với môi trường ảo là một
khía cạnh đáng lưu ý. Nếu thiếu đi khả năng tương tác (hai chiều) giữa môi
trường ảo và người tham dự, thực tại ảo không gì khác hơn là một giao diện lập
thể ấn tượng nhưng không có sự sống. Trong các phòng thí nghiệm hay huấn
luyện ảo, thực hiện các thao tác trên các đối tượng trong môi trường ảo, nhận
được những phản hồi kịp thời và có nghĩa từ các vật thể và môi trường là một
trong những yếu tố tiên quyết khiến cho học viên có cảm nhận đang được trải
nghiệm trong những tình huống thực.

19


Hình 11 – Mô hình huấn luyện bay sử dụng công nghệ VR
1.3.5.4. Thương mại điện tử
Ứng dụng công nghệ thực tại ảo vào lĩnh vực thương mại điện tử tuy mới
nhưng đã và đang phát triển mạnh, đặc biệt là lĩnh vực quảng cáo. Sản phẩm thay
vì được chụp ảnh nhiều lần, mô tả dài dòng sẽ được mô phỏng dưới dạng 3D
tương tác (người xem có thể tương tác với sản phẩm) như thật, mặc dù sản phẩm
được đưa lên trang web. Phương pháp này làm cho khách hàng thấy thoải mái
hơn.

1.3.5.5. Y học
Y học là một trong những lĩnh vực ứng dụng tiềm năng trong công nghệ
thực tại ảo. Cho đến nay, lĩnh vực nổi bật trong y học áp dụng thành công công
nghệ thực tại ảo là giả lập giải phẫu.
Trên cơ sở các kỹ thuật đồ hoạ máy tính và thực tại ảo, hệ thống đào tạo y
học này bao gồm hai bộ phận cơ bản: Khối tương tác ba chiều là mô hình sinh
thể ảo cho phép người sử dụng thực hiện các thao tác giải phẫu thông qua các
dụng cụ giải phẫu ảo; Khối giao diện người dùng hai chiều cung cấp những thông
tin phản hồi trực quan từ mô hình trong quá trình giải phẫu cũng như những
thông tin hướng dẫn trong phiên đào tạo.

20