1.      Khái niệm về thực tại ảo

Có nhiều khái niệm khác nhau về thực tại ảo, song một cách chung nhất chúng ta có thể định nghĩa như sau:

Thực tại ảo là một môi trường ba chiều được phát sinh, tổng hợp và điều khiển thông qua máy vi tính nhằm mục đích mô phỏng lại thế giới thực hoặc một thế giới theo tưởng tượng của con người. Nó cho phép người dùng thông qua các thiết bị ngoại vi và bộ chuyển đổi tương tác với những sự vật, hành động của thế giới ảo giống như tương tác với các sự kiện, hành động của thế giới thực.

2.  CÁC ỨNG DỤNG CỦA THỰC TẠI ẢO

Những lĩnh vực đang được nghiên cứu ứng dụng thực tại ảo một cách mạnh mẽ hiện nay là:

Khoa học quân sự, quốc phòng:

Giáo dục và đào tạo

Y học

Thiết kế xây dựng

Khoa học cơ bản

Thương mại, du lịch

Trong giải trí:

Trong điện ảnh:

Trong hàng không vũ trụ

2.      CÁC VẤN ĐỀ GẶP PHẢI TRONG VIỆC PHÁT TRIỂN THỰC TẠI ẢO

Các vấn đề về phần cứng

Các vấn đề về phần mềm và việc thiết kế phần mềm

* CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Giải pháp thứ nhất: Tự tiến hành nghiên cứu trên yêu cầu của riêng mình, từ đó xây dựng riêng cho mình một mô hình phát triển phần mềm thực tại ảo.

Phương pháp này có ưu điểm là chương trình viết ra sẽ gọn nhỏ và nếu có một cơ chế tốt thì nó cũng sẽ hoạt động nhanh hơn song lại có một số hạn chế là việc xây dựng từ đầu không đơn giản

Giải pháp thứ hai: Tìm hiểu các mô hình xây dựng phần mềm thực tại ảo đã tồn tại, từ đó lựa chọn cho mình một mô hình thích hợp để xây dựng và phát triển phần mềm

Mô hình thế giới: Bao gồm các cách thức cho phép bạn định nghĩa các đối tượng của thế giới như các khối cơ bản (hình cầu, hình hộp, khung nhìn, đa diện v.v..)  đồng thời cho phép bạn định nghĩa một số hoạt động cơ bản của thế giới

Mô hình cho phép điều  khiển hoạt động của thế giới: Mô hình này sẽ cung cấp cho bạn những phương pháp để lấy các đối tượng của thế giới đã có hoặc sinh ra các đối tượng mới trong thế giới và nó cung cấp các phương thức để bạn điều khiển hoạt động cũng như thay đổi hiện trạng của thế giới

3.     Những thành phần cơ bản cho phép chúng ta xây dựng một file mô tả thế giới thực theo định dạng của Morfit bao gồm:

Module: Được hiểu như là một mô hình, nó xác định một khung dạng sự vật nào đó, ví dụ kiến trúc của một toà nhà hay một cái cây v.v...

Polygon: Là các hình đa giác, đây là một đối tượng cơ bản, hầu hết các đối tượng đều được xây dựng nên từ các đa giác. Hay nói cách  khác, nó là những khối hình đa giác cơ bản đã được tạo dựng sẵn, gồm cả các hình 3D và hình 2D.

Object: Một object là một cài đặt của một mô hình

(module) đã được định nghĩa trước.

Track: Một track xác định một đường trong thế giới, nó cho phép các đối tượng động (dynamic object) hoặc các camera có thể chuyển động theo đường đó.

Dynamic Object: Là các đối tượng động mà bạn muốn nó chuyển động theo track hoặc bạn muốn điều khiển nó hoạt động (bằng engine).

Camera: Là một đối tượng, nó đại diện cho góc nhìn của bạn vào trong thế giới.

Animation: Thực chất là một tập hợp các hình ảnh có thứ tự được khởi động một cách liên tục, nó thường dùng để mô tả các sự vật như đống lửa, màn hình tivi v.v...

Background: Là một ảnh trải lên khắp nền trời của thế giới được xây dựng.

Atmosphere: Cho phép thiết lập các hiệu ứng của khí quyển, ví dụ: ánh sáng, sương mù, tuyết v.v...

Hệ trục tọa độ trong Morfit:  Sẽ thật là thiếu khi mà chúng ta nghiên cứu về đồ hoạ 3D mà lại không nhắc gì về hệ trục tọa độ.

4.       Một số mô hình xây dựng thực tại ảo

Thứ nhất: Hướng tới việc xây dựng các mô hình mô phỏng mà không cần lập trình. Chúng ta chỉ cần thực hiện các thao tác kéo thả và mô tả bằng ngôn ngữ gần tự nhiên.

Ưu điểm của các mô hình dạng này là có thể xây dựng được các mô hình thực tại một cách nhanh chóng và chất lượng hình ảnh cao. Song các mô hình này có một nhược điểm lớn là nó sẽ chậm và khó tương tác. Một nhược điểm khác nữa là các phần mềm dạng này khá đắt. Một đại diện khá tiêu biểu cho hướng này là Ques3D.

Thứ hai: Hướng phát triển thứ hai hiện nay là xây dựng các chương trình mô phỏng dựa trên một nền tảng đã được xây dựng sẵn. Hướng này có hai hướng nhỏ đó là sử dụng các engine và sử dụng các bộ thư viện.

Các engine 3D cho phép mô phỏng hiện nay có rất nhiều và có thể tìm thấy trên trang List engine. Ta có thể kể tới một số engine tiêu biểu như: Morfit, Open GL, 3D MaX, Quit time v.v.. Sử dụng engine bạn sẽ được cung cấp các hàm API dựng sẵn để xây dựng các mô phỏng.

Các bộ thư viện dùng cho việc xây dựng thực tại ảo ngày nay cũng đã có khá nhiều trên các ngôn ngữ lập trình khác nhau như VC++ hay C# hoặc Java. Một bộ thư viện đồ sộ được nhiều người trong cộng đồng mã nguồn mở xây dựng cho thực tại ảo phải kể đến đó là OSG. Bạn có thể tìm thấy bộ thư viện này trên trang OSG.

Ưu điềm của phương thức phát triển thứ hai này là nó cho phép xây dựng các chương trình mô phỏng hiệu quả trong một thời gian ngắn. Tốc độ của các chương trình dạng này cũng khá nhanh, tính mở rộng và tương thích cao, giá thành các engine hay các bộ thư viện khá rẻ hoặc miễn phí. Song bạn phải là một lập trình viên mới hi vọng xây dựng được các chương chình mô phỏng theo hướng này.

2.1.  GIỚI THIỆU CHUNG

Morfit là một mô hình cho phép ta xây dựng các phần mềm mô phỏng các đối tượng ba chiều bao gồm cả hình dạng lẫn hành động, cũng như các tương tác giữa các đối tượng với nhau và tương tác của người sử dụng với các đối tượng. Có thể chia mô hình này thành hai phần tương đối độc lập với nhau:

- Định dạng: Morfit cung cấp một chuẩn cho phép ta dựa vào đó để xây dựng thế giới và một số hành động cơ bản mang tính quy luật của thế giới.

Định dạng của Morfit là .wld (mô hình về thế giới thực). Mục đích xây dựng mô tả thế giới thực trên một file văn bản với một cấu trúc rõ ràng, phục vụ cho việc viết chương trình ứng dụng.

- Điều khiển:

3.3.  ĐỐI TƯỢNG (Object)

Đối tượng là một sự vật cụ thể nào đó, ví dụ như cái bàn, bức tường, sàn, cửa sổ, cây, động vật, chiếc ghế .v.v..Như đã định nghĩa trong phần trên, đối tượng gồm hai loại, đó là đối tượng động (dynamic object) và đối tượng tĩnh (static object).

Các thao tác với vị trí của đối tượng trong thế giới: Có bốn cách để điều khiển các đối tượng trong thế giới. Thứ nhất là bạn có thể điều khiển trực tiếp đối tượng bằng cách xác định vị trí, hướng của đối tượng. Thứ hai, bạn có thể gắn đối tượng vào một (track) đã được định nghĩa. Thứ ba, bạn có thể gắn đối tượng đó theo một đối tượng nào đó. Cuối cùng, bạn có thể định nghĩa tính chất vật lý của đối tượng và đối tượng sẽ tự hoạt động theo quy luật vật lý.

LÀM VIỆC VỚI CAMERA (Working With Cameras)

Camera là một đối tượng quan trọng nhất của mọi hệ thống xây dựng thực tại ảo và game 3D. Mọi vấn để, đối tượng trong thế giới sẽ không thể hiển thị nếu thiếu sự trợ giúp của camera. Vị trí và hướng của camera sẽ xác định phần thế giới có thể hiển thị trên màn hình

Có bốn vấn đề chính liên quan tới việc tạo và sử dụng camera, đó là vị trí của camera (camera position), hướng nhìn của camera (camera direction), không gian camera (camera zoom), cuối cùng là chất lượng hình ảnh (picture quality).

Vị trí của camera (camera location)

Việc thiết lập và xác định vị trí của camrea trong thế giới là hoàn toàn tương tự như việc xác định và thiết lập vị trí của đối tượng trong thế gới.

Hướng camera (camera direction)

Hướng là một tham số vô cùng quan trọng của camera, cùng với vị trí nó sẽ xác định vùng nhìn thấy của thế giới.

Không gian camera (camera zoom)

Không gian camera xác định độ rộng của góc nhìn hay độ rộng của khu vực hiển thị.

Chất lượng hình ảnh (Picture Quality)

Morfit cho phép bạn điểu khiển chất lượng hình ảnh hiển thị trên màn hình.