Cấu Tạo Kính Thực Tế ảo, Nguyên Lý Hoạt động Và ứng Dụng

Mục lục nội dung

Toggle

• VR là gì?
• Kính thực tế ảo là gì?
• Các loại kính thực tế ảo
• Cấu tạo của kính thực tế ảo
• Nguyên lý hoạt động của kính thực tế ảo
  • Nguyên lý chung
  • Phân tích nguyên lý hoạt động
• Ứng dụng của kính thực tế ảo
• Cách sử dụng kính thực tế ảo và những lưu ý
• Lịch sử phát minh của kính thực tế ảo
• Tại sao nói thấu kính là thành phần quan trọng nhất của kính thực tế ảo?

5/5 - (6 bình chọn)

Cấu tạo kính thực tế ảo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Kính thực tế ảo đang gây một con sốt lớn cho giới công nghệ trong nửa đầu 2016 khi hàng loạt các tên tuổi lớn trong làng công nghệ đều muốn nhắm đến thị trường đầy tiềm năng này. Các sản phẩm kính thực tế ảo vì thế cũng trở nên rất phổ biến với đa dạng chủng loại với giá thành khác nhau. Nếu bạn quan tâm đến công nghệ kính thực tế ảo chắc chắn bạn sẽ gặp phải một số câu hỏi như: Kính thực tế ảo là gì, nguyên lý hoạt động như thế nào? Chất lượng thấu kính ra sao, mua loại nào tốt nhất?

VR là gì?

VR viết tắt của Virtual Reality – Thực tế Ảo. VR là một môi trường nhân tạo do máy vi tính tạo ra cho phép người dùng xem, khám phá và thao tác với môi trường và một thuật ngữ được Jaron Lanier phổ biến.

Thực tế ảo là một thực tế được tạo ra bằng máy tính được điều khiển và khám phá bằng cách sử dụng các thiết bị đầu vào, chẳng hạn như tai nghe, kính, găng tay hoặc máy tính. Sử dụng các thiết bị này, người dùng có thể duyệt qua thế giới ảo hoặc đón và thao tác các đối tượng ảo.

Kính thực tế ảo là gì?

Kính thực tế ảo (tiếng Anh: Virtual Reality Headset, hoặc Virtual Reality Glasses) là 1 loại kính công nghệ đeo mắt có chức năng như một thiết bị hiển thị. Chúng cho phép người đeo xem một loạt các hình ảnh do máy tính tạo ra mà sau đó họ có thể tương tác.

Kính thực tế ảo có dạng một hoặc hai màn hình hiển thị được đeo trước mặt và chiếu hình ảnh đồ họa, thường đi kèm với âm thanh và video. Người xem nhìn thấy hai hình ảnh riêng biệt – một hình ảnh ở mỗi mắt mà não bộ kết hợp để tạo thành hình ảnh ba chiều. Chúng cho thấy một ảo ảnh về độ sâu là một tính năng đặc trưng của môi trường ảo.

Kính thực tế ảo có tính năng tương tác thời gian thực, tức là khi các bạn xoay người, di chuyển bước đi hay ngửa cổ, thì không gian hình ảnh ảo trong kính cũng di chuyển theo.

Các loại kính thực tế ảo

Kính thực tế ảo chia làm 2 loại:

• Sử dụng điện thoại gắn trực tiếp gắn lên kính: Giá thành thấp, sử dụng chủ yếu để xem phim 2D, 3D hoặc chơi game 3D dành riêng cho kính.
• Kết nối với một thiết bị ngoại vi: Giá thường rất cao, thường dùng cho các các bộ phim được chiếu bằng công nghệ 3D và các dự án xây dựng trên mô hình 3D, các game thủ,…

Ngoài ra còn có cách phân loại theo thiết bị, chúng bao gồm:

• Kính thực tế ảo cho PC
• Kính thực tế ảo cho PS3
• Kính thực tế ảo dành cho Mac

Những chiếc kính này có thể được so sánh với một màn hình máy tính có thể đeo được cùng với một thiết bị đầu vào như găng tay dữ liệu hoặc cần điều khiển cho phép người đeo trải nghiệm thế giới ba chiều.

Có một số kính thực tế ảo cho phép chiếu hình ảnh ba chiều lên một vật thể trong thế giới thực. Sự hợp nhất các thực tế này được gọi là thực tế tăng cường.

Các dạng màn hình gắn trên đầu ban đầu (HMD) hiển thị một hình ảnh duy nhất không thay đổi ngay cả khi người đeo di chuyển đầu của họ. Nhưng các phiên bản mới hơn chứa các thiết bị theo dõi ghi lại những thay đổi trong chuyển động và hướng được phản ánh trong sự thay đổi trong hình ảnh.

Cấu tạo của kính thực tế ảo

Tùy theo các phiên bản và thế hệ phát triển của kính sẽ có các options nhỏ khác nhau, tuy nhiên bất kỳ 1 kính thực tế ảo nào vẫn sẽ luôn có những cấu trúc cơ bản như dưới đây.

Cấu tạo gồm 2 phần chính:

Phần cứng

• Các thiết bị đầu vào của kính: giúp tăng cường kích thích các giác quan của người dùng nhằm mô phỏng môi trường thực tại ảo như tai nghe âm thanh nổi, các thiết bị cảm biến vị trí G-sensor, điều khiển Bluetooth,…
• Các thiết bị đầu ra của kính: bao gồm màn hình hiển thị, bộ phản hồi cảm giác, xung lực,…

Phần mềm

Phần mềm và các ứng dụng thực tế ảo là nguyên lý chủ chốt của hệ thống thực tế ảo. Các ứng dụng này được viết từ rất nhiều các ngôn ngữ lập trình khác nhau để mô hình hóa và mô phỏng các đối tượng.

Nguyên lý hoạt động của kính thực tế ảo

Nguyên tắc là tạo ra mối quan hệ giữa người dùng và môi trường ảo. Vì vậy, cần phải có các công nghệ phần mềm (đồ họa máy tính, tính toán thời gian thực) cũng như công nghệ phần cứng (giao diện người – máy tính).

Nguyên lý chung

Tất cả các loại kính thực tế ảo đều hoạt động theo nguyên lý 3D side by side. Có nghĩa là chia màn hình thành 2 khung hình, mỗi mắt đáp ứng một khung hình ảnh. Khi người dùng đeo kính, hai khung hình ấy sẽ được hội tụ qua thấu kính, giúp cho hình ảnh hợp lại làm một và tạo ra độ nổi như mô hình 3D.

Các màn hình chiếu hình ảnh thường sẽ rất sát với mắt từ 10 – 15 cm. Nhưng khi đeo kính lên người dùng sẽ thấy hình ảnh ở rất xa, giống như đang xem phim chiếu trên màn hình có kích thước lên cả trăm inch.

Phân tích nguyên lý hoạt động

Kính thực tế ảo hoạt động theo cách tương tự như một cặp kính 3D ở chỗ chúng hiển thị hai hình ảnh. Kính thông thường hiển thị một hình ảnh duy nhất nhưng kính 3D và kính thực tế ảo chứa thấu kính phân cực hiển thị hai hình ảnh, mỗi hình ảnh trên mỗi mắt. Những hình ảnh này dường như tạo ra ảo giác về độ sâu, kỹ thuật này tiếng Anh gọi là Stereoscopy (kỹ thuật nhìn nổi).

Kính thực tế ảo có hệ thống theo dõi đầu. Hệ thống này được kết nối với một máy tính gửi tín hiệu để điều chỉnh hình ảnh mà người đeo nhìn thấy khi họ di chuyển xung quanh môi trường của họ. Những chiếc kính này cho phép người đeo nhìn thấy hình ảnh ba chiều tạo ảo giác về độ sâu của nhận thức. Ví dụ: nếu người đeo đang sử dụng thực tế ảo cho mục đích kiến ​​trúc thì họ sẽ có thể xem một tòa nhà ở các góc độ khác nhau và đi bộ qua hoặc xung quanh nó.

Nhiều loại kính có chứa một hệ thống theo dõi, lập bản đồ chuyển động của người đeo và điều chỉnh hình ảnh cho phù hợp. Mỗi khi người mặc di chuyển đầu, đi theo một hướng cụ thể hoặc thực hiện một số hình thức hành động khác, cảnh trước mặt anh ta sẽ thay đổi khi anh ta làm như vậy.

Hệ thống theo dõi được kết nối với một máy tính để điều chỉnh những hình ảnh này để người đeo được hiển thị một môi trường thực tế với độ sâu cảm nhận thực tế. Việc theo dõi cần phải chính xác nhất có thể, nếu không, ảo ảnh sẽ bị phá vỡ.

Kính giúp người đeo có thể nhìn thấy hai hình ảnh riêng biệt mà não bộ kết hợp thành một. Đây là những gì tạo ra ảo giác về chiều sâu 3D. Điều này thường đi kèm với video và / hoặc âm thanh để tăng thêm trải nghiệm.

Ứng dụng của kính thực tế ảo

Ứng dụng trong các trò chơi giải trí

Kính thực tế ảo mang đến cho người sử dụng những trải nghiệm tuyệt vời, đặc biệt là những ai yêu thích xem phim, chơi game,… Giờ đây, bạn sẽ được trải nghiệm những thước phim, hình ảnh ngay trên màn hình siêu rộng tại nhà, không cần phải tốn tiền để đến rạp chiếu phim trải nghiệm.

Ứng dụng trong đào tạo, huấn luyện

Đào tạo sử dụng công nghệ VR thường được biết đến là quá trình học tập trong môi trường giả lập hoặc nhân tạo. VR được ứng dụng nhằm nâng cao chất lượng giáo dục, đào tạo vì những ưu điểm của nó, nhất là trong các lĩnh vực y tế, kỹ thuật, quân sự, nghiên cứu khoa học, vũ trụ và không gian.

Kính thực tế ảo được đánh giá giống như một phụ tá tuyệt vời của bác sĩ trong các cuộc phẫu thuật chi dưới và cột sống. Việc làm này rất phức tạp và đòi hỏi phải có hình ảnh 3D cụ thể về cột sống của bệnh nhân. Nhưng điều này lại tốn rất nhiều chi phí.

Do vậy, việc đưa kính thực tế ảo vào y tế đã giúp các bác sĩ trong quá trình tái tạo hình ảnh 3 chiều với chi phí thấp nhất. Ngoài việc, việc giảng dạy về những kiến thức này cũng trở nên dễ dàng và tiện lợi hơn.

Ứng dụng vào tham quan, du lịch

Với sự phát triển của kính thực tế ảo thì bạn có thể dàng trải nghiệm các khung cả thiên nhiên tuyệt đẹp, những thành phố nổi tiếng trên thế giới mà không cần bước chân ra khỏi nhà. Đặc biệt, loại kính công nghệ này cũng giúp bạn nhìn thấy những hình ảnh, cấu trúc của các tòa nhà một cách dễ dàng.

Cách sử dụng kính thực tế ảo và những lưu ý

Việc sử dụng kính thực ảo khá đơn giản. Đầu tiên, bạn cần có một chiếc kính thực tế ảo và một chiếc điện thoại thông minh, có các ứng dụng dành cho kính thực tế ảo (module G-sensor).

Tiếp theo, bạn mở một video hay bộ phim mình muốn xem. Sau đó, gắn chiếc điện thoại vào kính thực tế ảo rồi đeo lên. Cuối cùng, điều chỉnh các nút xoay hoặc vặn làm sao cho hình ảnh trong kính sắc nét nhất.

Để tránh ảnh hưởng sức khỏe của người sử dụng, bạn nên lưu ý những điều sau:

• Nên mua sản phẩm có chất lượng tốt tại các cửa hàng uy tín và có thương hiệu trên thị trường.
• Không nên mua những thiết bị kém chất lượng, dễ ảnh hưởng xấu đến thị lực của người sử dụng.
• Không sử dụng trong thời quá dài, bạn có thể dùng trong khoảng từ 20 – 30 phút.
• Sau khi sử dụng xong, bạn nên nhắm mắt để có khoảng nghỉ trước khi thay đổi khung cảnh cũng như tiếp xúc ánh sáng bên ngoài kính.

Lịch sử phát minh của kính thực tế ảo

Được phát minh vào những năm 1950, sự phát triển của VR đã trải qua những đỉnh và đáy. Hệ thống màn hình gắn trên đầu VR (HMD) đầu tiên, The Sword of Damocles, được phát minh vào năm 1968 bởi nhà khoa học máy tính Ivan Sutherland và học trò của ông là Bob Sproull. Trong khi đó, thuật ngữ “thực tế ảo” đã được Jaron Lanier phổ biến vào những năm 1980. Mười năm sau, VR được sử dụng để đào tạo và mô phỏng trong quân đội Hoa Kỳ và Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia (NASA). Việc sản xuất hàng loạt hệ thống VR bắt đầu vào đầu những năm 1990, do Virtuality dẫn đầu, mở ra các cung điện VR chuyên dụng.

Các mốc quan trọng trong lịch sử phát triển của VR được nêu trong dòng thời gian bên dưới.

• 1956 – Sensorama, được coi là một trong những hệ thống VR sớm nhất, được phát minh.
• 1968 – VR HMD đầu tiên, The Sword of Damocles, được tạo ra.
• 1977 – Được phát triển tại MIT, Bản đồ phim Aspen cho phép người dùng thực hiện chuyến tham quan ảo đến Aspen, Colorado.
• 1984 – Jaron Lanier thành lập VPL Research, một trong những công ty đầu tiên phát triển và bán các sản phẩm VR.
• 1991 – Máy arcade VR đầu tiên, Virtuality, được giới thiệu.
• 1994 – Sega giới thiệu trình mô phỏng chuyển động VR-1 trong các cung điện SegaWorld.
• 2007 – Google giới thiệu Chế độ xem phố, cung cấp chế độ xem toàn cảnh các địa điểm.
• 2010 – Nguyên mẫu đầu tiên của tai nghe Oculus Rift được thiết kế.
• 2014 – Facebook mua lại Oculus với giá 2 tỷ đô la.
• 2014 – Sony công bố ra mắt Project Morpheus, tai nghe VR dành cho máy chơi game PS4 của hãng.
• 2015 – Apple trao bằng sáng chế cho thiết bị màn hình gắn trên đầu.
• 2015 – Google ra mắt Cardboard, sử dụng giá đỡ đầu để biến điện thoại thông minh thành thiết bị VR.
• 2015 – Samsung ra mắt tai nghe Gear VR.
• 2015 – Tai nghe HTC Vive, do HTC và Valve phát triển, đã được ra mắt tại Mobile World Congress.
• 2016 – Thiết bị Oculus Rift thế hệ đầu tiên được phát hành.
• 2016 – PlayStation VR (PSVR) của Sony được giới thiệu.
• 2017 – Microsoft ra mắt Xbox One X, bộ điều khiển trò chơi và tai nghe hỗ trợ VR.
• 2018 – Facebook tiết lộ kính chứa máy ảnh được tối ưu hóa cho ‘VR xã hội’.
• 2018 – Facebook phát hành tai nghe Oculus Go không dây.
• 2018 – Mirage Solo của Lenovo, tai nghe đầu tiên chạy Google Daydream, đã có mặt trên thị trường.
• 2019 – Sony thông báo rằng họ đã bán được hơn bốn triệu tai nghe PSVR.
• 2021 – Hơn 85 triệu tai nghe VR sẽ được sử dụng ở Trung Quốc, theo PwC.
• 2023 – Trò chơi VR dựa trên đám mây sẽ ngày càng nổi bật, được hỗ trợ bởi mạng 5G.
• 2030 – VR sẽ là một thị trường trị giá 28 tỷ đô la, theo dự báo của GlobalData.

Đây là phần trích xuất đã chỉnh sửa từ báo cáo Nghiên cứu chuyên đề – Thực tế ảo do GlobalData Thematic Research thực hiện.

Tại sao nói thấu kính là thành phần quan trọng nhất của kính thực tế ảo?

Kính thực tế ảo giúp bạn hòa mình vào thế giới không gian 3D với góc nhìn rộng lên tới 110 độ, các đồ vật, khung cảnh xung quanh được mô phỏng như bạn nhìn ngoài thực tế thật khiến người xem cảm thấy mình là một phần của thế giới ảo.

Một yếu tố quan trọng khi sử dụng kính thực tế ảo là làm thế nào để mắt không bị mỏi chất lượng hình ảnh rõ nét, đó là chất lượng thấu kính của kính thực tế ảo. Các sản phẩm kính thực tế ảo có chất lượng tốt sẽ mang đến cho bạn cảm giác thoải mái nhất khi xem phim 3D hoặc chơi các game thực tại ảo. Thấu kính của kính thực tế ảo nên có chất liệu bằng pha lê giống như kính mắt thông thường sẽ có chất lượng tốt hơn kính thủy tinh. Pha lê là chất liệu có độ chiết quang cao và rất nhạy ánh sáng.

Thành phần quan trọng nhất của kính thực tế ảo là thấu kính.

Khi nhìn một vật ở một cự ly nhất định mắt sẽ bị mỏi, với cự ly càng gần mắt càng phải điều tiết nhiều. Trong thực tế, các vật ở xa sẽ giúp mắt chúng ta ít phải điều tiết và có thể nhìn trong một thời gian liên tục dài. Như vậy, các thấu kính sử dụng trong kính thực tế ảo tốt phải làm sao cho hình ảnh hiển thị trên điện thoại sau thấu kính ở càng xa càng tốt.

Để ảo ảnh càng xa thì vật phải càng gần tiêu cự, do đó các điện thoại hiển thị hình ảnh phải rất gần mắt 4-10cm, khi đó ảo ảnh được tạo ra qua thấu kính sẽ ở xa vô cực giúp mắt không phải điều tiết nhiều khi nhìn.

Kích thước điện thoại ảnh hưởng đến góc nhìn kính thực tế ảo

Khi mua kính thực tế ảo, việc rất cần thiết là xem kích thước điện thoại dùng xem bao nhiêu, với mỗi kích thước hiển thị khác nhau cần có khoảng cách đến mắt khác nhau giúp cho hình ảnh được rộng và rõ nét. Các loại kính thực tế ảo đắt tiền hiện nay đều có thể điều chỉnh khoảng cách điện thoại đến mắt và khoảng cách giữa hai thấu kính. Ví dụ các loại kính VR Shinecon, Samsung Gear VR hay Cozyswan VR đều có các nút điều chỉnh hai loại khoảng cách trên.

Qua bài viết này hy vọng các bạn đã có cái nhìn tổng thể về kính thực tế ảo và biết cách lựa chọn cũng như sử dụng kính thực tế ảo sao cho phù hợp và thoải mái nhất.

Nguồn: Cấu tạo kính thực tế ảo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng. wikimaytinh.com

Bài viết này có hữu ích với bạn không?CóKhông