“The future of computing is holograms”
Lời ngỏ: Nhân có vài ngày rảnh rỗi tiện viết mấy bài vui vui về công nghệ như một món ăn mơi mới cho các bạn yêu BIM. Cũng theo chân các tiền bối viết theo phong cách tùy bút ngẫu hứng, hay dở như nào mọi người cùng chia sẻ nhé!
Hiện nay nhưng công nghệ mới như VR/AR/MR đã không còn quá xa vời với các kỹ sư chúng ta, nhiều ứng dụng trong mảng này được áp dụng một cách thông minh vào công việc trong ngành công nghiệp xây dựng, đặc biệt trong công tác thiết kế để mang lại những trải nghiệm chân thực nhất các mô hình dựa trên BIM cũng như cách người dùng tương tác với mô hình BIM. Thông thường người dùng tiếp cận công nghệ thường bắt đầu từ việc tìm hiểu, trải nghiệm các ứng dụng của công nghệ đó. Mà ứng dụng thực tiễn của VR/AR/MR thì muôn hình muôn vẻ, dễ nhất bạn có thể đeo thiết bị VR và trải nghiệm một chuyến tàu siêu tốc trong công viên DisneyLand, hoặc bật điện thoại mở AR-game PokemonGo lên để bắt lấy một con Pikachu cho vào máy. Ngoài các ứng dụng dễ tìm kiếm trên youtube này, đã bao giờ bạn hỏi lúc xem phim Mỹ thấy đặc nhiệm họ đeo kính nhìn xuyên bóng đêm là công nghệ gì chưa? Hoặc thấy các coureur chuyên nghiệp họ dùng kính râm tích hợp thì liệu trên đường đua họ thấy gì, đo được những thông số sinh học gì? Tất cả mình sẽ nhắc tới trong bài viết lần này dưới góc nhìn đi từ công nghệ trước, sau đó mới là thiết bị, hướng này có vẻ xuôi dòng lịch sử hơn đấy! Cũng nói thêm là các định nghĩa mang tính hàn lâm thì trên Wiki hoặc các nhà phát triển phần mềm về hiệu ứng hình ảnh nói rất nhiều rồi, mình sẽ ko nhắc lại nữa mà sẽ định nghĩa theo góc nhìn cá nhân, bằng cách diễn giải chân phương nhất để người đọc dễ hình dung, ngay sau định nghĩa sẽ là ví dụ sơ khai nhất, yên tâm dễ hiểu nhé các bạn!
Thực tế thuật ngữ “holographic computing” ra đời trong bối cảnh mà công nghệ AR/MR ngày cảng phát triển với nhiều ứng dụng, tính năng, đa dạng tới mức người ta khó có thể phân biệt cái ranh giới mỏng manh giữa hai công nghệ, vì thế gọi chung chung thì Microsoft đã đưa ra khái niệm này để kỹ sư cân nhắc trong cuộc tranh cãi không hồi kết AR/MR. Ở đây theo tiến trình hình thành và ra đời của AR/MR, mình cũng xét đến luôn anh VR nằm ở đâu, đã làm được những gì, sự đính kèm VR vào bài viết về “holographic computing” như một góc nhìn sơ khai cho thực tế tăng cường.
Hãy nhìn vào sơ đồ sau để định hướng nội dung mình sẽ nhắc đến trong bài viết:
Cùng nhau giải thích thuật ngữ trước nhé!
1. Reality – “thực tế” – đây là thế giới thực
“Thực tế” là gì? Là môi trường thực xung quanh chúng ta?
Chính xác hơn, trong lĩnh vực mình đang nhắc đến, thì “thực tế” là môi trường thực xung quanh chúng ta nhưng hãy nhớ là nó “trong tầm mắt thực mà ta đang quan sát”. Hãy coi như đây là một giả thuyết nhé, trong góc nhìn của mình, giả thuyết này sẽ giúp bạn dễ phân biệt được cái ảo ảo thực thực. Bởi cái từ “reality – thực tế” liên tục lặp đi lặp lại quá nhiều, bạn sẽ rất dễ nhầm lẫn mắc cạn trong sự phân biệt cái nào “ảo” cái nào “thực” trong mảng này! Chi tiết hơn, cũng như giải thích cho cái “trong mắt thực mà ta đang quan sát”, mình xin lấy ví dụ như này: bạn đang ngồi trong phòng khách và không đeo cái gì cả, hướng mắt tới cái tivi, vậy thì “thực tế” chính là cái tivi cũng như những thứ trước mắt bạn, những thứ khác như các đồ vật sau lưng bạn mà đang không nhìn thấy, hoặc những thứ ngoài vườn nhà mà bạn biết nó đang ở đó (nhưng có chắc ko?) thì không coi nó là “thực tế” luôn nhé.
Vậy, những cái ko phải “thực tế” thì là “ảo”!
2. Virtual reality – “thực tế ảo” – đây là thế giới ảo
“Thực tế ảo” là gì? Đây rồi, bắt đầu tỉnh táo để phân biệt cái thực-ảo nhé! Cách gọi này đã quá quen thuộc với chúng ta rồi, mình hoàn toàn đồng ý!
“Thực tế ảo” tập trung vào 1 chữ duy nhất “immersive”, nôm na là “nhập vai”, nghĩa là tạo ra những hình ảnh ba chiều xung quanh người đang trải nghiệm, bê họ vào một thế giới “ảo” khác, trở thành 1 phần của thế giới “ảo” đó. Những hình ảnh này thuộc loại “ảo”, được tạo ra mô phỏng theo một môi trường nào đấy, có thể chia ra 2 loại phụ thuộc vào nguồn gốc cái thế giới “ảo” đó được tạo ra: TH1. Hoặc là được tạo ra mô phỏng theo môi trường “thực tế” nhưng ở 1 nơi khác, một thời điểm khác (ví dụ ứng dụng A360 VR); TH2. Hoặc hoàn toàn không có thật, tạo ra bằng trí tưởng tượng và có trợ giúp mô phỏng bằng máy tính (hay còn gọi là computer-gennerated VR). Mình sẽ ví dụ lại để bạn dễ hình dung, vẫn là bạn đang ngồi trong phòng khách như trên, đeo thiết vị VR vào và trải nghiệm, nếu khung cảnh bạn trải nghiệm là khung cảnh ngoài vườn nhà vào bình minh hôm qua, đó là trường hợp 1, “ảo” của “thật”, mô phỏng theo môi trường thực tế ở 1 nơi khác, một thời điểm khác. Còn nếu bạn ngồi đó và trải nghiệm thế giới 3D của phim “Toy story”, ngắm nhìn 2 anh chàng “Woody và Buzz Lightyear” tung tăng bay nhảy, thì đó là trường hợp 2, cái thế giới đó được tạo ra từ máy tính, hoàn toàn là “ảo” của “ảo”.
Thiết bị để trải nghiệm “thực tế ảo” có thể chia đơn thuần ra 2 loại, không phải là “glass/headset” đâu nhé, người ta chia theo cách và mục đích mà các ứng dụng sẽ được phát triển, cũng có thể vì thế mà giá thành 2 loại có thể thấy rõ sự khác biệt: “mobile-VR” và “desktop-VR”. Với “mobile-VR”, tạm gọi là kính thực tế ảo cho thiết bị di động, thì đơn thuần nó chỉ là 1 cái kính, khi trải nghiệm bạn cần thêm một thiết bị di động như điện thoại của bạn chẳng hạn. Điện thoại sẽ trình chiếu thành 2 khung hình theo chiều ngang tương ứng với mỗi mắt của bạn, qua kính VR sẽ chồng hình ảnh từ 2 mắt bạn làm 1, giúp bạn nhìn như cách đôi mắt thật của bạn làm việc vậy. Kính cho “mobile-VR” có giá thành rất thấp, bạn có thể dễ dàng mua ngoài shop tiện lợi với giá chỉ vài USD là có thể thoải mái trải nghiệm các game tàu lượn, thủy cung vv… hiện rất nhiều trên kho ứng dụng. Được cái nó đỡ vướng víu nhưng lưu ý là điện thoại của bạn sẽ nóng rất nhanh, cái này chỉ để trải nghiệm cho vui thôi nhé chứ mục đích cho công việc của anh em ta thì phải tới loại sau: “desktop-VR”. Thiết bị này thì đắt hơn, vài trăm đến nghìn USD, vì nó làm việc trực tiếp bằng kết nối với máy tính, có thể cùng cáp HDMI vv… Cách tạo ra hình ảnh ba chiều thì vẫn như trên thôi, nhưng có điểm hơn là hiệu suất của thiết bị cao, nhiều tính năng hơn nên có thế dùng để nghiêm túc phát triển các ứng dụng phục vụ mục đích công việc.
Về tính năng của các thiết bị VR có thể kể đến ngoài việc “nhập vai” để trải nghiệm, đó là “1. head tracking”, “2. eye tracking” và “3. motion tracking”. Cơ bản nhất, “head tracking” nôm na là cảm biến cử động của đầu, vì mình đeo kính trên đầu nên các cử động của đầu sẽ thay đổi hình ảnh được trình chiếu. Nên nhớ là “thực tế ảo” ta đang nhìn thực ra chỉ là cảm giác đánh lừa chứ thực tế ta vẫn đang nhìn 2 cái màn hình nhé, mà màn hình thì bị giới hạn bởi khung nhìn, và ta cần “nhập vai” vô cái môi trường ấy, 360 độ xung quanh mình chứ không phải mỗi đằng trước. Vì thế, ứng với các sensor cảm biến cử động, một thuật toán mô phỏng sự thay đổi tương đối được gọi là “6DoF” được sử dụng (6 degrees of freedom – nôm na là tương tự các chuyển động tịnh tiến và quay tại gối tương ứng trong không gian XYZ thôi).
Mỗi khi đầu ta ngẩng lên xuống, quay trái phải vv… thì thiết bị cũng điều chỉnh hình ảnh theo làm sao cho mắt ta cảm thấy nhìn thấy hình ảnh liên tục như mắt thật vậy. Tuy nhiên vì vẫn là cái guồng cảm biến-phân tích-phản hồi, nên vẫn có một cái độ trễ nhất định giữa 2 thế giới, mà phải để ý kỹ ta mới nhận ra nhé các bạn. Tính năng thứ hai là “eye tracking”, đây liệu có phải là tính năng điều hướng cho ứng dụng? Không phải đâu nhé, rất nhiều người có sự nhầm lẫn ở đây, tính năng điều hướng cho ứng dụng vẫn chính là tính năng 1 “head tracking”. Thông thường ứng dụng được điều hướng dựa trên việc tạo ra một cái “world cursor” – con trỏ ảo, và luôn được định vị ở trọng tâm khung nhìn của người dùng. Cử động của đầu nhờ cảm biến sẽ thay đổi vị trí của con trỏ ảo, khi người dùng cố định con trỏ ảo ở một mục tiêu trong khoảng vài giây, ứng dụng sẽ được điều hướng. Ví như khi bạn xem video bằng thiết bị VR, sau khi mở ứng dụng, bạn hướng con trỏ ảo tới nút “play” và giữ nguyên vị trí trong vài giây, video sẽ bắt đầu phát. Vậy thế cái tính năng “eye tracking” dùng để làm gì? Thực tế mình không đánh giá cao tính năng này vì mục đích của nó là tăng chất lượng hình ảnh ba chiều, người nào làm game trải nghiệm thì mới quan tâm thôi. Nôm na nó là cảm biến hồng ngoại sẽ cho biết mắt bạn cụ thể đang nhìn chăm chú vào điểm nào trong khung nhìn và làm nét điểm đó lên, tạo ra cảm nhận chân thực hơn cho người dùng. Tính năng cuối cùng mới là tính năng mạnh mẽ và là tiền đề cho việc áp dụng VR vào công việc xây dựng, chứ không chỉ có mỗi trải nghiệm nhìn nhìn ngó ngó cái mô hình. Tính năng này phần nhiều tập trung vào sự tương tác với “thực tế ảo”. Đó là “motion tracking”, dựa trên các cảm biến chuyển động, hãy nghĩ tới việc thiết vị có thể cảm biến cử chỉ tay của bạn, khi bạn tương tác tay trong thế giới thực, thiết bị có thể hiểu được và nếu ứng dụng của bạn có chủ đích tạo ra các chức năng sẵn có kết hợp với các cử chỉ này thì bạn sẽ làm được gì?
Chẳng hạn bạn đang “nhập vai” trong căn phòng ảo, có 1 cái nút công tắc điện cũng ảo trên tường ảo, bạn giơ tay ngoài thế giới thật click vô khu vực đó (tất nhiên có thể mô phỏng thêm cái tay ảo cử động cùng với cái tay thật bằng công nghệ cảm biến chuyển động), click thực và cũng là click trong thế giới ảo, đèn bật sáng! WOW! Đó là cách mà VR tương tác, và ngoài cảm biến chuyển động thì có nhiều cách ta có thể tương tác vào cái “thực tế ảo” đó ví dụ thông qua kết nối tay cầm Xbox, kết nối với máy tính như đã nói, hoặc cao cấp hơn là với khẩu lệnh âm thanh, găng tay thông minh hoặc cái “treadmills” (mình không biết gọi là cái gì nhưng nó là cái như máy chạy bộ ấy, khi mình đi bộ thì cảm biến nhận được và “thực tế ảo” thay đổi theo mỗi bước chân).
Ô kê việc công nghệ VR là gì nói thế cũng hơi dài rồi, đã đến lúc đưa ra các ứng dụng để mọi người thực hành. Tuy nhiên mình xin tiếp tục viết lý thuyết cho phần AR/MR vì đây là mảng mình đang nghiên cứu và cũng là mảng chính cho chủ đề mình đang đề cập “holographic computing”, VR chỉ là cái mào đầu thôi. Bạn nào cần trải nghiệm ngay thì kéo xuống dưới, phần cuối bài mình sẽ để các demo ứng dụng hoặc các video để các bạn thực hành ngay. Nếu các bạn muốn tiếp tục dòng chảy của “công nghệ ba chiều”, HereWeGo!!!
3. Augmented reality – “thực tế tăng cường” – đem thế giới ảo vào thế giới thực
“Thực tế tăng cường” – cách gọi này hiện cũng đang thịnh hành, mình cũng hoàn toàn đồng ý! Bắt đầu từ đây nội dung chính mình muốn truyền đạt mới chính thức bắt đầu!
Phần 1.1 và 1.2 mình đã phân biệt đâu là thế giới thực và đâu là thế giới ảo. Khi bạn không đeo kính (tất nhiên mắt bạn bình thường), bạn chỉ trải nghiệm thế giới thực. Khi bạn đeo thiết bị VR, bạn chỉ trải nghiệm thế giới ảo, thế giới thực đã bị cái thiết bị VR ấy che đi toàn bộ rồi. Vậy giờ ta dùng 1 loại kính trong suốt, vẫn nhìn được thế giới thực, và có thêm chức năng chiếu được thế giới ảo trong cùng khung nhìn của mắt. Đó chính là công nghệ thực tế tăng cường. Đem các đối tượng ba chiều trong thế giới ảo vào thế giới thực, định nghĩa chỉ dừng ở đây thôi nhé, là đã đủ cho AR rồi. Mình chưa hề nhắc đến chuyện đối tượng đó có được neo cố định trong không gian thực hay không nhé, vì thực tế AR không liên quan tới việc có tương tác gì không, có neo vào nhau không. Hai thế giới vẫn tách biệt hoàn toàn nhé, đối tượng ba chiều ảo mang vào thế giới thực hoàn toàn không thuộc về thế giới thực, hãy nhớ điểm này để phân biệt với MR về sau nhé. Nói đến đây có lẽ nhiều bạn sẽ chưa đồng tình với mình về định nghĩa này, nhưng ở đây mạnh dạn mà nói là góc nhìn cá nhân, mình đang định nghĩa về công nghệ AR chứ không phải nói về thiết bị AR, mà trên thực tế quá nhiều người mặc định nhầm lẫn về tên thiết bị do không nắm chắc công nghệ thôi, ngay cả đại ca Microsoft còn PR đứa con cưng của mình – Ms.Hololens là “thiết bị AR hàng đầu” suốt một thời gian dài cơ mà, và cuộc tranh luận thằng này là AR, thằng kia là MR dường như không có hồi kết, bởi nó còn quá mới với người dùng, bởi còn quá người mua thiết bị và dùng ứng dụng trước khi nắm chắc công nghệ!
Về mặt công nghệ thì nửa “ảo” của nó khác với VR ở cách tạo ra thế giới ảo. Thế giới ảo của VR là cách người ta chồng 2 màn hình lên nhau để đánh lừa cảm giác người dùng, tạo ra hình ảnh 3D như thật. Còn với AR thì thế giới ảo, hay chính xác hơn là các vật thể ảo được tạo ra bởi đèn chiếu. Nói một cách hàn lâm thì như này, “expands our physical world by adding layers of digital information onto it”. Còn nói nôm na thì là công nghệ AR sẽ không tạo ra một thế giới ảo riêng, mà chỉ chiếu các vật thể trong thế giới ảo vào khung nhìn trực tiếp mà mắt ta đang nhìn. Không hề đánh lừa mắt ta nhé, mà là chiếu các vật thể ảo vào khung nhìn bằng đèn chiếu thôi, có chăng vẫn có hơi đánh lừa tí để tạo cảm giác 3D sống động. Nói đến đây mình cũng chột ra là mình cũng hiếm khi trải nghiệm 1 ứng dụng AR chân phương đúng nghĩa, mà đa phần ứng dụng đến được tay người dùng nó đã ít nhiều là MR rồi, NGẪM!!!
Mixed reality – “thực tế ảo tăng cường tương tác” – hòa trộn 2 thế giới
Lại nói câu nói hàn lâm viết gạch chân bên trên, đề cập tới AR thì không ai nhắc tới “digital information” nó gồm những cái gì. Điểm mờ trong định nghĩa chính là cái khác biệt giữa AR/MR. Công nghệ MR tương tự như AR, thế giới ảo được chiếu “live” vào thế giới thực, nhưng công nghệ này xoay quanh 1 chữ “interactive”, nôm na là hai thế giới có thể tương tác với nhau (mà hiện nay thì sự tương tác đang là 1 chiều!). Để làm được vậy, cái “digital information layers” kia được đưa vào bằng một loạt các loại “computer-generated sensory input” – thiết bị đầu vào tạo cảm giác (do máy tính tạo ra), thông tin thì bao gồm đồ họa, rồi âm thanh rồi video vv.. và tất nhiên không thể thiếu được đó là dữ liệu GPS, một trong những cái chính làm nên sự tương tác của 2 thế giới. Ngoài ra nhiều nhà phát triển ứng dụng còn cố gắng đưa cả các tương tác haptics (tái tạo cảm giác) hoặc thậm chí là mùi vị vv.. để làm cho thế giới ảo trở nên “ảo” hơn, đa chiều hơn. Công nghệ đồ họa tạo ra và hiển thị thế giới ảo của MR thì hoàn toàn giống với AR, đồng thời cũng vượt trội hơn AR khi mà thế giới ảo đó có thể neo vào thế giới thực thông qua GPS, cao cấp hơn còn có thể trở thành một phần của thế giới thực, bị chi phối bởi thế giới thực. Ở đây mình chưa đề cập tới thế giới ảo tương tác lại thế giới thực, là bởi hầu hết các ứng dụng MR hiện tại thì mới chỉ tập trung vào tương tác từ một phía, đó là khi thế giới thực thay đổi, thế giới ảo sẽ thay đổi theo cho phù hợp với các logic đã được lập trình.
Bây giờ mình xin đưa ra ví dụ để nhấn mạnh ranh giới giữa AR/MR, hãy bật thiết bị Microsoft Hololens lên nào. Ví dụ về AR trước nhé, bạn tạo ra một quả bóng tròn, lơ lửng trong không trung và không hề quy định vị trí, chỉ biết là nằm trước view nhìn của bạn tương đối tầm 1 mét. Đó là xong ví dụ về AR, nó chỉ là sự hiển thị, mang cái quả bóng ảo đó ra trước mắt bạn, nằm lơ lửng không có vị trí chuẩn, bạn di chuyển, không chắc là quả bóng vẫn nằm yên đó hay đi theo, chỉ có là chắc chắn quả bóng nằm trong thế giới thực, chiếm mất 1 phần trong view nhìn của bạn, chắn tầm nhìn khu vực nằm sau nó, và bạn có thể nhắm 1 mắt lại vẫn thấy quả bóng bình thường. Bây giờ phát triển ví dụ này theo hướng của MR, thứ nhất là sự neo đậu vào thực tế của quả bóng, khi bạn đã thiết lập vị trí XYZ cho quả bóng, bạn di chuyển, quả bóng vẫn cố định trong không gian, bạn có thể vòng lại phía sau để nhìn quả bóng đó; thứ 2 là các đặc tính vật lý cho quả bóng, bạn thiết đặt trọng lượng riêng cho quả bóng, lập tức nó rơi xuống chứ không thể treo lơ lửng được, như đã nói ở trên tức là nó sẽ thay đổi cho phù hợp với các logic thực tế; thứ ba, quan trọng nhất, tức là nó trở thành 1 phần của thế giới thực, như này nhé, quả bóng sẽ rơi như thế nào? thẳng đứng rồi dính xuống nền nhà? mình mô tả thêm là phía dưới quả bóng tầm nửa mét là cái bàn, cái bàn đặt trên mặt đất, vậy quả bóng sẽ rơi bộp 1 cái xuống cái bàn, nẩy nẩy, lăn lăn vài vòng trên bàn , rồi lại rơi cái bộp xuống nền nhà, lăn lăn 1 hồi rồi mới dừng lại. Bởi nó, quả bóng ảo, nhưng đã trở thành một phần trong thế giới thực, hoạt động như một vật thể thực.
Nói về các tính năng của MR, đầu tiên phải kể đến “surface detection”, tính năng mình đánh giá là quan trọng nhất. Bạn biết không mặc định khi mở bất kỳ một thiết bị MR nào lên, nó sẽ quét môi trường xung quanh bạn, phần quét này nó chỉ sử dụng một tính năng duy nhất là “surface detection” – phát hiện bề mặt mặt phẳng, một cách tạm thời, không gian căn phòng sẽ được tái tạo thành “inner mesh surface” – bề mặt trong của căn phòng dưới dạng lưới 3 chiều, lưu ý là lưới này chỉ là tạm thời, sẽ được quét lại và tái tạo sau vài phút để đảm bảo lưới đó luôn luôn khớp với môi trường thực cho dù bạn di chuyển đồ vật trong phòng đi, và lưới này sẽ bị viền cạnh ở mép tường do thiết bị chỉ phát hiện được bề mặt (surface detect) chứ ko phát hiện được cạnh (edge detect). “Surface detection” cũng chính là tính năng chính làm nên các ứng dụng cho MR (đấy là xét với các thiết bị cho tới thời điểm này), các tính năng định vị vật thể của MR dựa vào tính năng này nhiều hơn là sử dụng dữ liệu GPS, do đó thiết bị sẽ có phần nào ưu thế khi mà ta triển khai các ứng dụng trong mảng xây dựng, mô hình BIM hoàn toàn có thể trích xuất ra “surface model” hoặc đơn thuần chỉ cần là “solid CAD” trong môi trường “vector graphic” (một số thuật ngữ cơ bản mình xin phép ko định nghĩa), ném sang công cụ lập trình ứng dụng hoặc các “game engine” tích hợp như Unity là có thể thoải mái làm “app” theo các mục đích sử dụng khác nhau. Điểm mạnh cũng có mặt trái của nó, bản thân cái việc quét môi trường xung quanh nó có 1 chữ “inner surface” trong đó, do đó thiết bị MR chỉ làm việc tốt với môi trường “in-door” tầm 10 x 10 x 10m, chứ ra một không gian rộng lớn hơn thì dữ liệu quét sẽ bị hạn chế, chỉ quét không hoàn toàn được 1 mặt nền, dẫn đến khiếm khuyết trong việc định vị và tương tác.
Các tính năng liên quan tới “tracking” cho MR thì hiển nhiên đã bao gồm 3 cái “tracking” như phần VR mình đã giới thiệu, đồng thời cơ chế tracking của MR còn vượt trội hơn nhờ có các dữ liệu GPS cũng như khả năng “auto-detection”. Cần nhớ rằng tuy cơ chế cảm biến là giống nhau nhưng cơ chế phản hồi là khác nhau nhé các bạn, và độ trễ của cái vòng cảm biến-phân tích-phản hồi là vẫn có đối với tất cả các thiết bị AR/MR hiện nay. Tạm như khép lại các tính năng đã nhé, trong các mục sau mình sẽ nhắc tới và mô tả thêm ở những chỗ cần thiết, chuyển sang cơ chế tương tác và điều hướng của công nghệ MR nhé. Lại trở lại với con trỏ ảo “world cursor”, khác với VR, con trỏ ảo này thông thường được thiết kế 3 chiều, ứng với việc thiết bị sử dụng cơ chế “surface detection” nhiều hơn là dữ liệu GPS, con trỏ ảo thường được thiết kế hình dạng dẹt (như là hình conic, hình trụ dẹt, hình hộp dẹt vv..). Cử động đầu, con trỏ di chuyển và phát hiện các bề mặt khác nhau, nên nhớ là đã hòa trộn 2 thế giới, nên ta sẽ phát hiện cả “thật” lẫn “ảo” nhé, trên thực tế nó phát hiện các vật ảo tốt hơn các vật thật, do “surface mesh” của đối tượng ảo là cao cấp và có định hướng tốt hơn là cái “temporary inner mesh surface” bề mặt trong của căn phòng như mình nói ở trên. Cơ chế điều hướng cho MR rất là đa dạng, sau khi hướng con trỏ lên đối tượng muốn chọn, bạn có thể sử dụng nhiều thứ để mà làm cú click chuột vào nó: Có thể dùng clicker, đây là một remote cầm tay, thông thường dùng kết nối bluetooth với thiết bị MR; hoặc có thể dùng khẩu lệnh, tất nhiên trong app của bạn phải quy ước trước các câu khẩu lệnh này, (khuyến khích là dùng tiếng Anh nhé vì nó khớp với API trong các bộ công cụ sẵn có); hoặc bạn có thể dùng “gesture” – cử chỉ, cái cử chỉ click chuột của Microsoft Hololens thì quá quen thuộc với mọi người rồi đúng không, mình thấy sử dụng cách này là thông dụng và cũng là đơn giản nhất.
Tiện nói về tính năng, mình cũng nhắc tới luôn các tiện ích mà công nghệ MR có thể mang lại. Tất nhiên nói đến thiết bị “wearable” – thiết bị có thể đeo là người ta nói đến “hand-free” hoặc “mobile” vv.. tức là nó rất thuận tiện cho người kỹ sư có thể vừa dùng thiết bị MR vừa làm việc với các công cụ khác trên công trường. Thêm nữa, những thiết bị MR phổ biến như Microsoft Hololens có thể coi là 1 mini-computer, có khả năng làm việc độc lập, stand-alone-system, chỉ với 1 thiết bị MR, người kỹ sư có thể truy cập, tương tác, phản hồi với mô hình BIM ngay trên công trường. Kết nối wifi của các thiết bị MR nâng tầm của nó lên “network level”, nơi mà chức năng đồng bộ hóa phát huy tối đa khả năng “colaborative” – phối hợp làm việc như là yêu cầu tiên quyết cho công nghệ BIM.
Nói đến đây thôi mình sẽ chốt lại định nghĩa về “Holographic computing” ngay giờ đây..
Định nghĩa về Holographic computing nào!
Mình sẽ định nghĩa bằng các gạch đầu dòng, khi các bạn hiểu cơ bản về công nghệ ba chiều, bạn sẽ tự biết cách giải thích lại nó. Theo kinh nghiệm của bản thân mình nhé, giải thích với các đối tượng khác nhau, mình dùng cách giải thích khác nhau. Giải thích cho các mục đích khác nhau, mình dùng các cấp độ giải thích khác nhau..
- Đầu tiên, muốn hiểu được công nghệ ba chiều, bạn phải phân biệt được đâu là thế giới thực, đâu là thế giới ảo – được tạo ra/tái tạo từ máy tính.
- Thứ hai, công nghệ ba chiều là việc sử dụng các hô hình hình học ba chiều trong không gian, có sự hỗ trợ của thiết bị mô phỏng mô hình ảo (VR/AR/MR). Không gian làm việc của công nghệ ba chiều có thể dùng không gian ảo (VR) hoặc có thể trực tiếp trong không gian thực (AR/MR). Các đối tượng hình học ba chiều này được tạo ra từ máy tính, mô phỏng theo đối tượng thực tế, có các đặc tính vật lý và logic y hệt như đối dượng trong thực tế. Có sự tương tác qua lại giữa người sử dụng với công nghệ ba chiều, giữa đối tượng ảo với môi trường thực tế.
- Thứ ba, bản chất của AR và MR là giống nhau, có thể nói, trong phạm vi hẹp thì nó là một. Các ứng dụng hiện nay trong mảng xây dựng hầu hết đều ở dưới dạng MR do tính đến khả năng tương tác trong môi trường hòa trộn của thực tế tăng cường. Quan điểm cá nhân của tác giả, hiện nay thuật ngữ AR đang được sử dụng để mô tả cả cho các ứng dụng của MR, các gói công cụ có sẵn hiện nay (ARKit, ARCore vv..) nên được hiểu là để phát triển các ứng dụng cho MR.
- Cuối cùng, công nghệ ba chiều là tất cả những gì liên quan tới việc tạo ra và điều khiển các hình ảnh kỹ thuật số ba chiều (trích nguyên văn định nghĩa hàn lâm luôn đấy).
Một số ví dụ, trích dẫn ứng dụng có sẵn
Như đã nói, phần VR ứng dụng có thể chia theo nguồn gốc của thế giới ảo
- Thế giới ảo mô phỏng lại một thế giới thực ở noi khác, thời điểm khác, các ứng dụng kiểu này tập trung vô việc trải nghiệm thế giới thực qua kính thực tế ảo. Những ứng dụng kiểu này thường rất nhiều trên kho ứng dụng nhé, được gọi chung là “360 video VR”. Ở đây mình đưa ra một app nho nhỏ giới thiệu về một vài địa điểm nơi mình học tập làm việc, đã được anh em dùng camera 360 chụp lại và trích xuất vô VR app, có tên là VRTOUR, mọi người cùng trải nghiệm nhé, tương thích cả với thiết bị mobile hay PC.
http://130.211.250.89/data/korea/makeathon/ - Thế giới ảo mô phỏng cho 1 thế giới khác hoàn toàn ko có thật, do máy tính tạo ra. Vậy thử nghĩ xem mô hình BIM trong dự án của bạn được release thành app để thuyết minh dự án với CĐT thì sẽ thế nào. Dưới đây mình chỉ đưa ra link video có ý tưởng tương tự nhé, làm như nào mình đã check nó có đầy đủ hướng dẫn “by-google” nhé…
Explore Revit model by walks through process of architectural visualization within VR:
BIM LIVE Virtual Reality:
vân vân và vân vân, mình chỉ google hộ mọi người 1 chút thế thôi nhé …
Sang đến phần ví dụ các ứng dụng cho AR/MR nhé
- Như đã nói, các ứng dụng chỉ đề cập đến việc chiếu mô hình ảo 3 chiều vào thế giới thực thì đều là AR, cơ bản như PokemonGo, ứng dụng Snapchat hoặc các ứng dụng chụp ảnh vui nhộn của các bạn trẻ ấy. Ngoài ra, mà cũng là ứng dụng quan trọng nhất cho đến nay của AR, nó là dành cho các vận động viên đua xe chuyên nghiệp, cả xe đạp-moto-oto nhé. Trên đường đua, có thể là một hành trình rất dài, công nghệ AR trở nên rất tiện lợi, hữu ích cho các vận động viên. Các loại kính râm chuyên dụng có tích hợp công nghệ hiển thị AR, gọi chung là “smart sunglass”, rất dễ tìm kiếm trên thị trường như Garmin Varia Vision, Solos, Everysight Raptor, Recon Jet vv.. Trong trường hợp này, khả năng hiển thị rõ ràng là quan trọng hơn sự tương tác với thiết bị. Thế giới ảo ở đây chỉ đơn thuần là 1 màn hình hiển thị, và hiển thị cái gì? Dữ liệu GPS giúp bạn theo dõi hành trình; cảm biến gia tốc và ánh sáng, kết hợp với các radar giúp đưa ra cảnh báo cho bạn; các thông số nhịp đạp pê đan cũng như thông số cơ thể như nhịp tim, lượng calo tiêu hao, khoảng cách đã hoàn thành vv.. sẽ được hiển thị y như bạn đang tập trong phòng gym vậy, coureur sẽ có thể điều chỉnh toàn bộ hành trình của mình để đạt được kết quả như mong muốn. Còn gì mong muốn hơn khi có 1 chiếc kính râm có thể làm được mọi chuyện trên đường đua, ngay cả khi trời mưa hay gió, hoàn toàn thoải mái và rảnh tay, thậm chí có thể quay phim chụp ảnh, giúp bạn lưu lại những khoảng khắc đẹp trên đường đua với chỉ 1 cú “touch” đầy tiện lợi. Mình xin đưa ra 1 số video giới thiệu thôi nhé.
1. Garmin Varia Vision
2. Solos
3. Everysight Raptor
4. Recon Jet
Cuối cùng là các ứng dụng MR, đây mới là phần gần gũi nhất với công việc xây dựng cũng như ứng dụng kết hợp với mô hình BIM.
Các bộ công cụ hỗ trợ lập trình ứng dụng như đã nói (ARKit, ARCore vv..) tùy thuộc vào nhà phát hành, nhưng hoàn toàn tương đồng về cấu trúc câu lệnh. Khả năng tương tác giữa các gói công cụ là rất cao, bạn hoàn toàn không cần phải lo lắng khi chuyển đổi nền tảng ngôn ngữ lập trình. Ở đây mình xin giới thiệu công cụ thông dụng nhất hiện nay, từ mô hình BIM (về trước đó bạn dùng cad engine nào tạo lập mô hình mình không đề cập), mô hình được đưa trực tiếp vào Unity – là 1 game engine thông dụng nhất hiện nay (hoặc Vuforia nhé). Concept cho việc tạo lập thông tin trong engine này thì cũng giống BIM thôi, mô hình trong Unity cũng là mô hình hướng đối tượng “object-oriented”, mỗi đối tượng vẫn bao gồm 2 thành phần “attribute” và “archive data” được đưa vào riêng biệt (xem lại bản dịch PAS của nhóm mình để rõ hơn về các thành phần thông tin trong mô hình hướng đối tượng). Các đặc tính mang tính “vật lý tự nhiên” của mỗi đối tượng cũng như các logic thực tế sẽ được đưa vào cuối cùng dưới dạng các mã code, tuân theo API của game engine, nên nhớ là Unity có bộ Creators SDK mã nguồn mở, tính năng cho ứng dụng hoàn toàn là người dùng xây dựng lên, hoàn toàn không bị hạn chế bởi bất kỳ giới hạn nào. nhìn hình ảnh sau đây cho dễ hình dung nhé:
Mình lấy hình của 1 project trong máy mình cho các bạn dễ hình dung nghe!
Các ứng dụng cho công nghệ MR mình mạnh dạn có thể nói là đang rất rất mới. Ngay cả việc phát hành thiết bị cũng chỉ ở giai đoạn phát hành hạn chế “developer mode”, do đó chỉ cần bạn đưa ra bất kỳ ứng dụng nào liên quan tới MR, thì bạn đã đang là 1 “inventor” – nhà phát minh rồi đó. Hiện bên mình đã phát triển được một vài ứng dụng cho “automatic inspection” – tự động khảo sát (cho bảo trì); “structural anatomy” – bóc tách cấu trúc kết cấu vv.. tuy nhiên vì nhiều lý do mình chưa public các ứng dụng đó ở post này. Ví dụ về app cũng như quá trình làm app mình sẽ đưa ra ví dụ tổng quát từ nhà phát hành Microsoft, chỉ với các kỹ năng lập trình cơ bản, bạn hoàn toàn có thể làm app riêng cho mình. Chú ý nhé, bạn hoàn toàn không cần thiết bị MR để lập trình ứng dụng này, windows có bộ “holographic emulator” – thiết bị ảo để các bạn trải nghiệm app, trải nghiệm công nghệ MR như thật. Tham khảo tại đây nhé:
https://developer.microsoft.com/en-us/windows/mixed-reality/holograms_101e?ocid=Evergreen_soc_video_learnmore_yt_USA_holomark_Organic_0229_12 Bonus thêm cái ảnh mới làm về automatic overlapping, chúc các bạn có được những trải nghiệm vui vẻ, các ứng dụng mong muốn, các workflow khả thi vui lòng để lại comment và ta cùng thảo luận nhé!
Theo facebook: thuvienbim
