Thực tế ảo là gì? Các ứng dụng thực tế ảo trong thực tế?

1. Thực tế ảo là gì?

Thực tế ảo (VR), việc sử dụng mô hình và mô phỏng máy tính cho phép một người tương tác với môi trường thị giác ba chiều (3-D) nhân tạo hoặc môi trường giác quan khác. Các ứng dụng VR đưa người dùng vào một môi trường do máy tính tạo ra mô phỏng thực tế thông qua việc sử dụng các thiết bị tương tác để gửi và nhận thông tin và được đeo như kính bảo hộ, tai nghe, găng tay hoặc bộ quần áo. Ở định dạng VR điển hình, người dùng đội mũ bảo hiểm có màn hình lập thể xem hình ảnh động của môi trường mô phỏng. Ảo giác “đang ở đó” (viễn vọng) được tạo ra bởi các cảm biến chuyển động nhận chuyển động của người dùng và điều chỉnh chế độ xem trên màn hình cho phù hợp, thường là theo thời gian thực (ngay khi chuyển động của người dùng diễn ra). Do đó, người dùng có thể tham quan một dãy phòng mô phỏng, trải nghiệm những góc nhìn và quan điểm thay đổi có liên quan đến bước ngoặt và bước đi của chính họ. Khi đeo găng tay dữ liệu được trang bị thiết bị phản hồi lực mang lại cảm giác khi chạm, người dùng thậm chí có thể cầm và thao tác các đối tượng mà họ nhìn thấy trong môi trường ảo.

Thuật ngữ thực tế ảo được đặt ra vào năm 1987 bởi Jaron Lanier, người có công trình nghiên cứu và kỹ thuật đã đóng góp một số sản phẩm cho ngành công nghiệp VR còn non trẻ. Một sợi dây chung liên kết việc nghiên cứu VR ban đầu và phát triển công nghệ ở Hoa Kỳ là vai trò của chính phủ liên bang, đặc biệt là Bộ Quốc phòng, Quỹ Khoa học Quốc gia và Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia (NASA). Các dự án được tài trợ bởi các cơ quan này và được theo đuổi tại các phòng thí nghiệm nghiên cứu ở trường đại học đã mang lại một nguồn nhân lực dồi dào trong các lĩnh vực như đồ họa máy tính, mô phỏng và môi trường nối mạng và thiết lập các mối liên kết giữa công việc học thuật, quân sự và thương mại. Lịch sử của sự phát triển công nghệ này, và bối cảnh xã hội mà nó đã diễn ra, là chủ đề của bài báo này.

Thực tế ảo (VR) là việc sử dụng công nghệ máy tính để tạo ra một môi trường giả lập. Không giống như các giao diện người dùng truyền thống, VR đặt người dùng vào bên trong một trải nghiệm. Thay vì xem màn hình trước mặt, người dùng được đắm mình và có thể tương tác với thế giới 3D. Bằng cách mô phỏng càng nhiều giác quan càng tốt, chẳng hạn như thị giác, thính giác, xúc giác, thậm chí cả khứu giác, chiếc máy tính này được biến thành người gác cổng vào thế giới nhân tạo này. Giới hạn duy nhất đối với trải nghiệm VR gần như thực là tính khả dụng của nội dung và khả năng tính toán rẻ.

2. Các ứng dụng thực tế ảo trong thực tế:

Các nghệ sĩ, người biểu diễn và người làm giải trí luôn quan tâm đến các kỹ thuật tạo ra thế giới giàu trí tưởng tượng, thiết lập các câu chuyện trong không gian hư cấu và đánh lừa các giác quan. Nhiều tiền lệ về việc đình chỉ niềm tin vào một thế giới nhân tạo trong các phương tiện truyền thông nghệ thuật và giải trí có trước thực tế ảo. Không gian ảo tưởng được tạo ra bởi các bức tranh hoặc quang cảnh đã được xây dựng cho các khu nhà ở và không gian công cộng từ thời cổ đại, với đỉnh cao là các bức tranh toàn cảnh hoành tráng của thế kỷ 18 và 19. Ảnh toàn cảnh làm mờ ranh giới thị giác giữa hình ảnh hai chiều hiển thị các cảnh chính và không gian ba chiều mà từ đó chúng được xem, tạo ra ảo giác đắm chìm trong các sự kiện được mô tả. Truyền thống hình ảnh này đã kích thích sự ra đời của một loạt phương tiện – từ thiết kế rạp hát tương lai, dàn âm thanh nổi và phim 3-D đến rạp chiếu phim IMAX – trong suốt thế kỷ 20 để đạt được những hiệu ứng tương tự.

Sau đó, công nghệ AR sẽ hiển thị đồ họa 3D như chúng sẽ xuất hiện từ góc nhìn của máy ảnh, chồng các hình ảnh do máy tính tạo ra trên chế độ xem thế giới thực của người dùng. Trong Thực tế ảo, máy tính sử dụng các cảm biến và phép toán tương tự. Tuy nhiên, thay vì định vị máy ảnh thực trong môi trường vật lý, vị trí của mắt người dùng được đặt trong môi trường mô phỏng. Nếu người dùng quay đầu, đồ họa sẽ phản ứng tương ứng. Thay vì kết hợp các vật thể ảo và cảnh thực, công nghệ VR tạo ra một thế giới tương tác, thuyết phục cho người dùng.

Trong quá trình làm việc trên Sensorama, ông cũng đã thiết kế Telesphere Mask, một “màn hình TV 3-D lập thể” gắn trên đầu mà ông đã được cấp bằng sáng chế vào năm 1960. Mặc dù Heilig đã không thành công trong nỗ lực tiếp thị Sensorama, vào giữa những năm 1960, ông đã mở rộng ý tưởng về một khái niệm rạp chiếu nhiều người xem được cấp bằng sáng chế với tên gọi Experience Theater và một hệ thống tương tự có tên Thrillerama cho Công ty Walt Disney.

Hạt giống cho thực tế ảo đã được gieo trồng trong một số lĩnh vực máy tính trong những năm 1950 và 60, đặc biệt là trong đồ họa máy tính tương tác 3-D và mô phỏng phương tiện / chuyến bay. Bắt đầu từ cuối những năm 1940, Dự án Whirlwind, được tài trợ bởi Hải quân Hoa Kỳ và dự án kế nhiệm của nó, hệ thống radar cảnh báo sớm SAGE (Môi trường mặt đất bán tự động), do Không quân Hoa Kỳ tài trợ, lần đầu tiên sử dụng ống tia âm cực (CRT ) màn hình và thiết bị đầu vào chẳng hạn như bút đèn (ban đầu được gọi là “súng ánh sáng”). Vào thời điểm hệ thống SAGE bắt đầu hoạt động vào năm 1957, các nhà khai thác không quân thường sử dụng các thiết bị này để hiển thị vị trí máy bay và thao tác các dữ liệu liên quan.

Thành phần dễ nhận biết nhất của Thực tế ảo là màn hình gắn trên đầu (HMD). Con người là những sinh vật trực quan và công nghệ hiển thị thường là điểm khác biệt lớn nhất giữa hệ thống Thực tế ảo nhập vai và giao diện người dùng truyền thống. Ví dụ, môi trường ảo tự động CAVE chủ động hiển thị nội dung ảo trên màn hình có kích thước phòng.

Trong khi chúng mang lại niềm vui cho mọi người trong các trường đại học và phòng thí nghiệm lớn, thì thiết bị đeo cho người tiêu dùng và công nghiệp lại là phương Tây hoang dã. Với vô số tùy chọn phần cứng và phần mềm mới nổi, tương lai của thiết bị đeo được đang mở ra nhưng vẫn chưa được biết đến. Các khái niệm như HTC Vive Pro Eye, Oculus Quest và Playstation VR đang dẫn đầu, nhưng cũng có những người chơi như Google, Apple, Samsung, Lenovo và những người khác có thể khiến ngành công nghiệp ngạc nhiên với mức độ đắm chìm và khả năng sử dụng mới. Bất cứ ai ra mắt trước, sự đơn giản của việc mua một thiết bị cỡ mũ bảo hiểm có thể hoạt động trong phòng khách, văn phòng hoặc sàn nhà xưởng đã khiến HMD trở thành tâm điểm khi nói đến công nghệ Thực tế ảo.

3. Thực tế ảo và tầm quan trọng của âm thanh:

Các ứng dụng Thực tế ảo thuyết phục không chỉ yêu cầu đồ họa. Cả thính giác và thị giác đều là trung tâm của cảm giác về không gian của một người. Trên thực tế, con người phản ứng nhanh hơn với các tín hiệu âm thanh hơn là các tín hiệu thị giác. Để tạo ra trải nghiệm Thực tế ảo thực sự đắm chìm, cần phải có âm thanh môi trường và đặc điểm không gian chính xác. Những điều này mang lại cảm giác hiện diện mạnh mẽ cho một thế giới ảo. Để trải nghiệm chi tiết âm thanh hai tai trong trải nghiệm Thực tế ảo, hãy đeo tai nghe và chỉnh sửa đồ họa âm thanh được xuất bản bởi The Verge.

Trong khi thông tin nghe nhìn dễ dàng được tái tạo nhất trong Thực tế ảo, các nỗ lực nghiên cứu và phát triển tích cực vẫn đang được tiến hành trên các giác quan khác. Đầu vào xúc giác như máy chạy bộ đa hướng cho phép người dùng cảm thấy như thể họ đang thực sự đi qua một mô phỏng, thay vì ngồi trên ghế hoặc trên đi văng. Công nghệ Haptic, còn được gọi là công nghệ phản hồi cảm ứng hoặc động học, đã phát triển từ động cơ “ầm ầm” có trọng lượng quay đơn giản đến công nghệ siêu âm của tương lai. Giờ đây, bạn có thể nghe và cảm nhận những cảm giác sống động như thật cùng với trải nghiệm VR trực quan.

Các ứng dụng phát triển khác là đào tạo phi hành gia cho du hành vũ trụ, khám phá sự phức tạp của các vật thể thu nhỏ và cho phép sinh viên y khoa thực hành phẫu thuật trên các đối tượng do máy tính tạo ra.