Tài liệu Nghiên cứu một số kỹ thuật chiếu sáng trong trưng bày ảo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ =======   ====== ĐỖ VĂN THIỆN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG TRONG TRƢNG BÀY ẢO LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ =======   ====== ĐỖ VĂN THIỆN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG TRONG TRƢNG BÀY ẢO Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã số: 60480103 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Đỗ Năng Toàn Hà Nội - 2014 1 MỤC LỤC MỤC LỤC ...................................................................................................................... 1 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................. 3 PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 4 Chƣơng 1: ....................................................................................................................... 6 SƠ LƢỢC TRƢNG BÀY ẢO VÀ CHIẾU SÁNG TRONG TRƢNG BÀY ............. 6 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ THỰC TẠI ẢO .................................................. 6 1.1.1 Khái niệm .................................................................................................... 6 1.1.2 Lịch sử phát triển......................................................................................... 7 1.2 TRƢNG BÀY ẢO VÀ ỨNG DỤNG ........................................................... 10 1.2.1 Tổng quan .................................................................................................. 10 1.2.2 Các thành phần trong trƣng bày ảo. .......................................................... 11 1.3 CHIẾU SÁNG TRONG TRƢNG BÀY ....................................................... 14 1.3.1 Không gian chiếu sáng. ............................................................................. 14 1.3.2 Ánh sáng trong phòng. .............................................................................. 15 1.3.3 Chiếu sáng trong bảo tàng ở Việt Nam. .................................................... 21 Chƣơng 2: ..................................................................................................................... 25 MỘT SỐ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG TRONG ....................................................... 25 TRƢNG BÀY ẢO ........................................................................................................ 25 2.1 NGUỒN SÁNG VÀ CÁC LOẠI NGUỒN SÁNG ...................................... 25 2.1.1 Khái niệm .................................................................................................. 26 2.1.2 Các đơn vị sử dụng trong đo lƣờng ánh sáng............................................ 27 2.1.3 Các loại nguồn sáng thƣờng sử dụng trong trƣng bày ảo. ........................ 31 2.2 2.2.1 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ ÁNH SÁNG ....................................... 33 Radiosity.................................................................................................... 34 2 2.2.2 2.3 Ray Tracing. .............................................................................................. 38 HIỆU ỨNG BÓNG ĐỔ ................................................................................ 42 2.3.1 Tạo bóng đổ bằng bóng khối ..................................................................... 44 2.3.2 Tạo bóng đổ bằng bản đồ bóng (Shadow Mapping) ................................. 52 Chƣơng 3: ..................................................................................................................... 57 CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM ........................................................................... 57 3.1 BÀI TOÁN ................................................................................................... 57 3.2 CÀI ĐẶT HỆ THỐNG ................................................................................. 58 3.3 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM .......................................................................... 59 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 65 Tiếng Việt ................................................................................................................ 65 Tiếng Anh ................................................................................................................ 65 3 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu/ Chữ viết tắt Viết đầy đủ Ý nghĩa 1 2D 2 Dimentional Hai chiều 2 3D 3 Dimentional Ba Chiều 3 CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm 4 GPU Graphical Processing Unit 5 HMD Head Mounted Displays Mũ đội đầu có màn hiển thị 6 VR Virtual Reality Thực tại ảo Bộ xử lý đồ họa đôi khi đƣợc hiểu đồng nghĩa với card đồ họa 4 PHẦN MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây công nghệ thực tại ảo là một xu hƣớng công nghệ tƣơng đối mới, thu hút đƣợc sự quan tâm của cộng đồng nghiên cứu, phát triển khoa học, quân sự và công nghiệp. Kể từ khi ra đời đến nay, VR đƣợc nghiên cứu, áp dụng vào rất nhiều lĩnh vực trong đời sống. Một trong những vấn đề rất đƣợc quan tâm trên thế giới là trƣng bày ảo áp dụng cho lĩnh vực bảo tàng. Đó là nơi ngƣời dùng có thể nhập vai tƣơng tác với những hiện vật đƣợc trƣng bày nhƣ ở ngoài đời thực, thậm chí còn tốt hơn. Đây là một lĩnh vực khá mới đòi hỏi phải áp dụng nhiều các lĩnh vực khoa học liên quan nhƣ kiến trúc, lịch sử, hội họa, nghệ thuật trƣng bày... Để đảm bảo việc ngƣời thăm quan không gian trƣng bày ảo nhƣ ở ngoài đời thực và đáp ứng các yêu cầu đặc trƣng của các ứng dụng của thực tại ảo, một lĩnh vực đang đƣợc nghiên cứu là ánh sáng, để phục vụ cho việc chiếu sáng các không gian, hiện vật một cách sinh động đảm bảo về màu sắc cƣờng độ... tạo cảm giác thích thú cho ngƣời thăm quan. Do đó, việc tìm hiểu, nghiên cứu các kỹ thuật chiếu sáng là rất quan trọng từ đó xây dựng và phát triển một không gian trƣng bày ảo hoặc một bảo tàng ảo. Xuất phát từ hoàn cảnh đó, luận văn lựa chọn đề tài “Nghiên cứu một số kỹ thuật chiếu sáng trong trưng bày ảo” nhằm hệ thống hóa các mô hình, phƣơng pháp chiếu sáng trong trƣng bày thật từ đó áp dụng vào trƣng bày ảo đồng thời cũng đảm bảo yêu cầu về thời gian thực trong các ứng dụng về thực tại ảo. Cấu trúc của luận văn bao gồm “Phần mở đầu”, “Phần kết luận” và ba chƣơng nội dung, cụ thể: Chương 1: Tổng quan về trƣng bày ảo và chiếu sáng trong trƣng bày. Nội dung chính của “Chương 1” là những vấn đề cơ bản về thực tại ảo, trƣng bày ảo và các thành phần của trƣng bày ảo, đồng thời nội dung của “Chương 1” cũng đề cập đến một số các phƣơng pháp sử dụng ánh sáng trong trƣng bày thật, thực trạng chiếu sáng trong bảo tàng ở Việt Nam là cơ sở cho việc chiếu sáng trong trƣng bày ảo. 5 Chương 2: “Một số kỹ thuật chiếu sáng trong trƣng bày ảo”. Đây là nội dung chính của luận văn, nó tập trung trình bày các phƣơng pháp xử lý ánh sáng trong thực tại ảo, các mô hình ánh sáng, các vấn đề liên quan đến xử lý ánh sáng nhƣ bóng đổ tạo cảm giác nhƣ chiếu sáng ngoài đời thực. Chương 3: Chƣơng trình thử nghiệm. Trong chƣơng này, học viên trình bày kết quả thử nghiệm “Bảo tàng Nhân Học – Trƣng bày ảo”. Đây là một sản phẩm thể hiện những kết quả đã đƣợc trình bày, tổng hợp trong luận văn. 6 Chƣơng 1: SƠ LƢỢC TRƢNG BÀY ẢO VÀ CHIẾU SÁNG TRONG TRƢNG BÀY 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ THỰC TẠI ẢO 1.1.1 Khái niệm Thực tại ảo (Virtual Reality-VR) là một thuật ngữ mới xuất hiện phát triển mạnh trong vòng vài năm trở lại đây, đã và đang trở thành một công nghệ mũi nhọn nhờ khả năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực nhƣ y tế, giáo dục, kiến trúc, quân sự, du lịch, giải trí,... Hiện nay, có nhiều định nghĩa về Thực tại ảo, một trong các định nghĩa đƣợc chấp nhận rộng rãi là của C.Burdea và P.Coiffet thì có thể hiểu VR tƣơng đối chính xác nhƣ sau: VR-Thực tại ảo là một hệ thống giao diện cấp cao giữa Ngƣời sử dụng và Máy tính. Hệ thống này mô phỏng các sự vật và hiện tƣợng theo thời gian thực có tƣơng tác với ngƣời sử dụng qua tổng hợp các kênh cảm giác. Đó là ngũ giác gồm: thị giác, thính giác, xúc giác, khứu giác và vị giác [1], [2]. Hình 1.1. Giao diện giữa người sử dụng và hệ thống máy tính 3D Hay nói một cách cụ thể VR là công nghệ sử dụng các kỹ thuật mô hình hoá trƣng bày ba chiều với sự hỗ trợ của các thiết bị đa phƣơng tiện hiện đại để xây dựng một thế giới mô phỏng bằng máy tính - Môi trƣờng ảo (Virtual Environment) để đƣa ngƣời ta vào một thế giới nhân tạo với trƣng bày nhƣ thật. Trong thế giới ảo này, ngƣời sử dụng không còn đƣợc xem nhƣ ngƣời quan sát bên ngoài, mà đã thực sự trở 7 thành một phần của hệ thống. Thế giới “nhân tạo” này không tĩnh tại mà lại phản ứng, thay đổi theo ý muốn của ngƣời sử dụng nhờ những cử chỉ, hành động, vv... Tức là ngƣời sử dụng nhìn thấy sự vật thay đổi trên màn hình ngay theo ý muốn của họ. Một cách lý tƣởng, ngƣời sử dụng có thể tự do chuyển động trong trƣng bày ba chiều, tƣơng tác với các vật thể ảo, quan sát và khảo cứu thế giới ảo ở những góc độ khác nhau về mặt trƣng bày. Ngƣợc lại, môi trƣờng ảo lại có những phản ứng tƣơng ứng với mỗi hành động của ngƣời sử dụng, tác động vào các giác quan nhƣ thị giác, thính giác, xúc giác của ngƣời sử dụng trong thời gian thực làm ngƣời sử dụng có cảm giác nhƣ đang tồn tại trong một thế giới thực [1], [2]. 1.1.2 Lịch sử phát triển Mặc dù Thực tại ảo đƣợc mô tả nhƣ một công nghệ mới mang tính cách mạng, nhƣng ý tƣởng về việc nhúng ngƣời sử dụng vào một môi trƣờng nhân tạo đã ra đời từ rất sớm. Thuật ngữ “Thực tại ảo” mới đƣợc quan tâm trong một vài năm gần đây xong nó lại có lịch sử từ khá lâu. Cách đây khoảng gần 40 năm một nhà làm phim có tên là Morton Heilig ngƣời Mỹ đã đƣa ra một ý tƣởng tại sao không đƣa con ngƣời bƣớc sang một thế giới khác với ý tƣởng là hệ thống mô phỏng bay (Flight Simulation). Sử dụng các hệ thống này ngƣời quan sát có cảm giác ảnh đang sống động ngay trƣớc mắt mình. Tuy nhiên do không có sự hỗ trợ về tài chính do đó Heilig đã không thể hoàn thành ƣớc mơ của mình. Xong anh cũng đã tạo ra đƣợc một thiết bị mô phỏng, nó đƣợc gọi là "Sensorrama Simulator", thiết bị này đƣợc công bố vào khoảng đầu những năm 1960. Hình 1.2. Thiết bị mô phỏng Sensorrama-1960. 8 Thiết bị này sử dụng hình ảnh 3D, thu đƣợc từ camera 35mm kết hợp thành một camera chính. Nó bao gồm có một hệ thống âm thanh kết hợp với những cảnh quay 3 chiều thực sự. Ngƣời nhìn có thể cƣỡi một chiếc xe máy, có thể cảm thấy gió khi chuyển động, thậm chí họ có thể cảm thấy những đoạn đƣờng có ổ gà. Mặc dù đây là một cái máy tƣơng đối đơn giản, và thô sơ xong nó đã mở ra nhiều ý tƣởng nghiên cứu mới chƣa từng có trên thế giới. Năm 1966 Ivan Sutherland một sinh viên tốt nghiệp Trƣờng Utah tiếp tục nghiên cứu vấn đề Heilig đã bỏ dở. Sutherland cho rằng cảnh quay tƣơng tự không đáp ứng đƣợc yêu cầu thực tế. Anh ta bắt đầu một ý tƣởng của một bộ tăng tốc đồ hoạ, một phần quan trọng trong mô phỏng thực tại hiện đại và đã chế tạo đƣợc hệ thống thiết bị hiển thị đội đầu (Head Mounted Display-HMD) có thể kết nối tới máy tính. Năm 1970, Sutherland tiếp tục phát triển phần cứng của HMD tại trƣờng đại học Utah, làm cho nó hoàn thiện hơn có màn hình là màn hình màu. Hình 1.3. Thiết bị mô phỏng HMD-1970 của Ivan Sutherland Cũng trong khoảng thời gian này Myron Kreuger đã phát triển một thiết bị có tên VIDEOPLACE. Thiết bị này sử dụng một màn hình lớn đối diện với ngƣời dùng. Trên màn hình hiển thị cái bóng ngƣời dùng. Hệ thống cũng có khả năng hiển thị nhiều ngƣời sử dụng trên cùng một màn hình. 9 Hình 1.4. Thiết bị VIDEOPLACE-1970 của Myron Kreuger Những ý tƣởng này đƣợc 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” (Visual Workstation) vào năm 1984. Cũng từ đó NASA phát triển thiết bị Hiển thị đội đầu có tính thƣơng mại đầu tiên, đƣợc gọi là màn hình môi trƣờng trực quan (Visual Environment Display), thiết kế dựa trên mẫu hình mặt nạ lặn với các màn hình quang học mà ảnh đƣợc 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 đƣợc một thiết bị HMD có giá chấp nhận đƣợc trên thị trƣờng và nhƣ vậy ngành công nghiệp Thực tại ảo đã ra đời. Hình 1.5. Thiết bị HMD-1984 của NASA Nhƣng đặc biệt công nghệ VR từ những năm 90 trở lại đây đƣợc phát triển mạnh mẽ và đang trở thành một công nghệ mũi nhọn nhờ khả năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực nhƣ: nghiên cứu và công nghiệp, giáo dục và đào tạo cũng nhƣ 10 thƣơng mại, giải trí,.. tiềm năng kinh tế, cũng nhƣ tính lƣỡng dụng trong dân dụng và quân sự của nó [1], [2],[3]. 1.2 TRƢNG BÀY ẢO VÀ ỨNG DỤNG 1.2.1 Tổng quan Hiện nay trên thế giới với sự phát triển mạnh mẽ của thực tại ảo. Một số ứng dụng của nó rất quan trọng trong E learning, giải trí và giáo dục. Những ứng dụng rất thiết thực vì vậy thực tại ảo ngày càng quan trọng hơn trong đời sống. Một trong những chủ đề khá thú vị hiện nay trên thế giới đang nghiên cứu là trƣng bày ảo nó đƣợc áp dụng rất tốt trong lĩnh vực bảo tàng mà thế giới đang rất quan tâm đến hệ thống bảo tàng thông minh (I-Museum) nhằm mục đích gìn giữ và phát huy những giá trị tốt đẹp văn hóa của dân tộc. Trƣng bày ảo là một cách thể hiện thế giới thực trong các lĩnh vực hay một ứng dụng nào đó trên máy tính. Bất cứ điều gì có thể thấy trong trƣng bày thực, về mặt lý thuyết nó có thể đƣợc trƣng bày bằng công nghệ 3D, một số đối tƣợng trƣng bày nhƣ tòa nhà, ngƣời, nƣớc, thực vật,... âm thanh và chuyển động của các đối tƣợng về mặt vật lý và tƣơng tác giữa các đối tƣợng đƣợc mô phỏng. Một lĩnh vực đầy hứa hẹn là việc sử dụng trƣng bày ảo 3D trong E-learning và giáo dục- giải trí, cụm từ này đang đƣợc sử dụng rộng rãi, nó thể hiện cho một nền giáo dục hiện đại không theo khuôn phép truyền thống, điều đó có nghĩa là vừa có thể học và vừa có thể giải trí trong khi học sinh đang tham gia một kịch bản nhập vai nào đó hoặc có thể tham gia một trò chơi... trên thực tế tƣơng tác nhập vai có thể nắm bắt đƣợc sự chú ý của ngƣời sử dụng hệ thống, cùng một lúc có thể cung cấp nhiều thông tin không giống nhƣ phƣơng pháp trƣớc đây khi sử dụng hệ thống không phải là đa phƣơng tiện. Ngoài ra, trƣng bày ảo 3D là một cách thể hiện rất hiện đại của sự tƣơng tác giữa ngƣời dùng và máy tính nó không dừng lại ở việc ngƣời dùng chỉ sử dụng máy tính với những mục đích cho công việc, mà nó còn mở ra vô vàn những thứ hấp dẫn khác với ngƣời sử dụng hệ thống mà ngƣời dùng nhƣ đang hóa thân thành nhân vật đƣợc khám phá nhiều nơi mà mình chƣa biết. Trên đây là khái niệm chung nhất về trƣng bày ảo 3D, nó có rất nhiều ƣu điểm và một sự thể hiện rất tốt của trƣng bày ảo chính là bảo tàng ảo 3D. Về mặt bản chất, 11 bảo tàng ảo 3D là một bản sao của bảo tàng thực. Hệ thống bảo tàng ảo cần đƣợc phát triển phối hợp chặt chẽ từ các chuyên gia trong lĩnh vực bảo tàng những ngƣời sử dụng, làm việc trong bảo tàng và những chuyên gia phát triển hệ thống nhằm cung cấp thông tin và hƣớng dẫn khách du lịch. 1.2.2 Các thành phần trong trƣng bày ảo. Bảo tàng ảo 3D là một ứng dụng thể hiện đầy đủ nhất của trƣng bày ảo 3D trên máy tính, có nhiều đối tƣợng đƣợc quan tâm (các tòa nhà, bức tranh, tác phẩm điêu khắc, hiện vật lịch sử hoặc các đối tƣợng khác có thể thấy trong bảo tàng thực ) Ngoài ra, du khách có thể thăm quan bằng một avatar (là đại diện của du khách) tự do du lịch thăm quan trong bảo tàng. Trong phần này, chúng tôi sẽ mô tả các loại chính, các yếu tố có thể đƣợc tìm thấy trong trƣng bày ảo 3D [22],[23],[24]. a. Kiến trúc xây dựng Mô tả diện tích xây dựng về cơ bản nó bao gồm tòa nhà, trần nhà, tƣờng, cột, vòm, đồ nội thất... Những mô hình này có thể đƣợc thu thập bằng nhiều cách khác nhau:  Mô hình từ hiện vật sẵn có  Mô hình dựa trên việc đo lƣờng  Làm bằng tay hoặc bán tự động  Sử dụng máy quét Laser Thông thƣờng, đội ngũ phát triển một bảo tàng ảo gồm kiến trúc sƣ hoặc ngƣời xây dựng mô hình 3D. b. Textures Textures là những hình ảnh ánh xạ đến bề mặt 3D, sử dụng phƣơng pháp ánh xạ khác nhau. Thực tế đòi hỏi Textures có độ phân giải khác nhau, thƣờng chúng ta sẽ tối ƣu hóa hình ảnh, sao cho khi map vào bề mặt sẽ có độ chân thực cao, các kỹ thuật map này cần ngƣời có kinh nghiệm về làm mô hình cũng nhƣ am hiểu về chất liệu... Các kỹ thuật khác nhƣ Textures động, mức độ chi tiết tùy thuộc vào yêu cầu và mô hình để đáp ứng bài toán về tốc độ và bộ nhớ. c. Video Textures Thực tế video là phần rất quan trọng trong bảo tàng thật, có rất nhiều tivi đƣợc đặt ở các vị trí trƣng bày các hiện vật, các tivi này sẽ cho chạy những video khác nhau, 12 đoạn phóng sự thông tin liên quan để giới thiệu về vật đƣợc trƣng bày, Ở đây với bảo tàng ảo nó cũng đƣợc ánh xạ nội dung video lên các bề mặt thƣờng là hình chữ nhật, bề mặt phẳng Video nhƣ vậy có thể là :  Kích thƣớc nhỏ, cung cấp video khác nhau trong trƣng bày ảo  Kích thƣớc lớn cung cấp bài thuyết trình điện ảnh giống nhƣ bảo tàng thực Hình 1.6. Hiển thị Video trong trưng bày ảo d. Đối tượng triển lãm Đây là những đối tƣợng 3D hay 2D tƣơng ứng với triển lãm bảo tàng thực tế. Đối tƣợng triển lãm 3D về cơ bản là lƣới 3D của hiện vật , đƣợc ánh xạ Textures. Một số chúng, giống nhƣ các tác phẩm điêu khắc có độ phức tạp cao, tƣơng tự nhƣ kiến trúc, chúng ta có thể xây dựng mô hình với máy quét 3D [5],[6]. Một lợi thế của việc sử dụng những đối tƣợng 3D đƣợc triển lãm là ngƣời dùng có thể xoay mô hình nhƣ họ thích, để xem chúng từ nhiều góc độ khác nhau. Đôi khi, để giảm mô hình hoặc chi phí tính toán, một số đối tƣợng đƣợc triển lãm nhƣ tranh 2D, về cơ bản là hình chữ nhật với Textures, hoặc video. Ví dụ dƣới đây là thể hiện cho một bức tranh: 13 Hình 1.7. Đối tượng được trưng bày e. Ánh sáng Ánh sáng và bóng tối đƣợc thêm vào trong trƣng bày ảo 3D. Thông thƣờng ánh sáng đƣợc chia làm 2 loại một loại là ánh sáng tĩnh và ánh sáng động Nguồn sáng tĩnh: đƣợc xác định trƣớc trên trƣng bày 3D, các đèn chiếu sáng đƣợc đặt một cách cố định trên tƣờng đƣợc cố định về màu sắc và cƣờng độ, có thể trộn cùng Textures, nó sẽ không đòi hỏi tài nguyên của CPU hoặc GPU trong thời gian chạy. Ánh sáng động: các đèn ở vị trí động về màu sắc và cƣờng độ có thể thay đổi, đóng góp của chúng đƣợc tính trong thời gian thực, vì nguồn sáng thực tế là nhƣ vậy nó là sự tổng hợp của nhiều loại ánh sáng khác nhau, vì vậy để mô phỏng ánh sáng tự nhiên giống nhƣ ánh sáng mặt trời hay điều kiện thời tiết để làm cho cảnh thực tế hơn sẽ rất phức tạp, đòi hỏi ngƣời thiết kế có mắt thẩm mỹ và hiểu biết về ánh sáng. f. Âm thanh Âm thanh trong trƣng bày ảo 3D có thể là :  Nhạc nền và âm thanh  Giọng nói  Âm thanh của video  Âm thanh khác (ví dụ : bƣớc chân ngƣời, gió..) g. Bản đồ nhỏ Bản đồ mini nằm trong bảo tàng ảo cho một cái nhìn 2D của bảo tàng 3D có thể là của cả tòa nhà cũng có thể chỉ là tầng hiện tại khi nhìn từ trên cao, thƣờng là phép chiếu theo phƣơng thẳng đứng từ trên xuống. 14 Bản đồ này đƣợc chồng lên phần hiển thị trên màn hình của bảo tàng 3D, thƣờng thể hiện ở góc màn hình. Nó có thể hiển thị/ ẩn do ngƣời dùng tùy ý Bản đồ mini tạo điều kiện cho ngƣời sử dụng tiện lợi hơn trong trƣng bày ảo  Giống nhƣ bản đồ 2D thƣờng dùng nó thể hiện biểu tƣợng của ngƣời dùng trên bản đồ bằng một biểu tƣợng  Bản đồ đƣợc chia thành các khu rời rạc  Bản đồ có điểm dịch chuyển tức thời, nghĩa là chỉ cần một nhấp chuột vào một biểu tƣợng, ngƣời dùng có thể đến đƣợc đúng vị trí tƣơng ứng mà mình mong muốn. Hình 1.8. Bản đồ trong trưng bày ảo 1.3 CHIẾU SÁNG TRONG TRƢNG BÀY Nhƣ chúng ta đã biết bài toán chiếu sáng là một bài toán rất phức tạp ngay cả trong trƣng bày thực tế, những tòa nhà lớn, rạp hát, sân khấu... để tạo nên sự sống động và ấn tƣợng có thể nói chủ yếu do ánh sáng và âm thanh. Trong phần này luận văn tập trung vào việc thể hiện một số kỹ thuật chiếu sáng đƣợc các chuyên gia trong lĩnh vực bảo tàng thực hiện. 1.3.1 Không gian chiếu sáng. Ánh sáng là một yếu tố rất quan trọng với bất cứ không gian nào đặc biệt là với những nơi để trƣng bày nghệ thuật. Màu sắc ánh sáng khác nhau độ lệch chùm sáng, 15 thiết kế khác nhau về đèn chiếu sáng và đèn phục vụ cho những kịch bản đƣợc thiết kế để đáp ứng những nhu cầu chuyên biệt của triển lãm. Đặc biệt chú ý đến vai trò của ánh sáng trong việc bảo tồn hiện vật. Ánh sáng không chỉ có nhiệm vụ để chiếu vào vật thể để hiện thị nó lên mà nó cần phải phù hợp với không gian trƣng bày, ánh sáng phải thích hợp cho nhân viên bảo tàng làm việc hiệu quả. Ánh sáng cũng tránh đƣợc những mối nguy hiểm tránh vấp ngã và giảm nguy cơ tai nạn. Vì vậy, mặc dù đƣợc thoải mái thiết kế ánh sáng trong phòng triển lãm nhƣng chức năng chiếu sáng luôn đƣợc đảm bảo. Việc thiết kế ánh sáng phụ thuộc vào nhiều thông số, trong đó quan trọng nhất là kiến trúc của tòa nhà, ánh sáng cần phải hài hòa, các yếu tố khác là tỷ lệ phòng, thiết kế nội thất, cũng có thể kể đến là ánh sáng ban ngày, bóng là một trong những vấn đề khá quan trọng. 1.3.2 Ánh sáng trong phòng. Ánh sáng trong phòng chính là ánh sáng sẽ sử dụng trong trƣng bày, có thể phân chia loại các nguồn sáng hay sử dụng trong phòng nhƣ ánh sáng khuếch tán, ánh sáng hƣớng, trần sáng... và những tác động mà chúng mang lại cho không gian sẽ đƣợc trình bày trong phần này. a. Ánh sáng khuếch tán: Ánh sáng khuếch tán đến từ những đối tƣợng có bề mặt bức xạ ánh sáng theo mọi hƣớng. Với loại ánh sáng này không xác định đƣợc hƣớng của ánh sáng đó và nó tạo ra rất ít bóng hoặc không có bóng đổ. b. Ánh sáng hướng. Ánh sáng hƣớng phụ thuộc chủ yếu vào vị trí nguồn sáng, hƣớng phát sáng, thƣờng công suất nhỏ, các đối tƣợng đƣợc chiếu sáng sẽ nổi bật trong không gian. Trƣờng hợp bề mặt của đối tƣợng không đều sẽ xảy ra hiện tƣợng bóng trên bề mặt. Với cách chiếu sáng này nó sẽ tạo nên hình ảnh rõ nét hơn của bề mặt ba chiều. 16 Hình 1.9. Ảnh kết quả sử dụng ánh sáng hướng(trái), ánh sáng khuếch tán(phải) Hình 1.10. Hiện tượng bóng đổ gây ra bởi ánh sáng hướng. Ánh sáng hƣớng chính là nguyên nhân gây nên hiện tƣợng bóng đổ, đặc biệt với đối tƣợng lớn thì bóng càng lớn sẽ đè lên các đối tƣợng trƣng bày khác, đó là điều không mong muốn trong trƣng bày. Hiện tƣợng này có thể tránh đƣợc bằng cách thiết kế phù hợp giữa ánh sáng khuếch tán và ánh sáng hƣớng, các đối tƣợng đƣợc chiếu sáng cần đƣợc đặt ở những vị trí thích hợp. Ở các bảo tàng hiện đại trên thế giới hầu hết sử dụng trần sáng với kính xung quanh, trần sáng, ánh sáng tƣờng... tránh chiếu sáng trực tiếp, tạo ánh sáng nhẹ dễ chịu với ngƣời thăm quan. 17 c. Trần sáng Ý tƣởng về trần sáng xuất phát từ mong muốn bắt chƣớc ánh sáng ban ngày. Trần sáng đặc biệt thích hợp cho phòng trƣng bày tranh, chủ yếu khuếch tán ánh sáng qua một tấm kính đục, với cách chiếu sáng này giảm thiểu đƣợc nhiệt độ gây ra bởi nguồn sáng. Sử dụng nguồn sáng huỳnh quang dạng ống sắp xếp đều nhau. Trần sáng bắt chƣớc ánh sáng tự nhiên vì vậy cƣờng độ ánh sáng khoảng 500 đến 1000cd/m 2, và thích hợp với chiều cao của phòng từ 6 đến 10m, với những phòng thấp không nên sử dụng. Hình 1.11. Sử dụng trần sáng trong bảo tàng . Trần sáng có thể là duy nhất hoặc một tập các đèn liên tiếp. Điều quan trọng ở đây là để đảm bảo che chắn tốt hƣớng của ngƣời quan sát. Vì vậy đèn cần đƣợc gắn các bộ lọc chống chói, nguồn sáng thƣờng đƣợc sử dụng là đèn huỳnh quang, compact thon dài, đèn halogen. Để đảm bảo rằng tất cả các cuộc triển lãm đƣợc thể hiện lợi thế tốt nhất của nó, phản xạ và bóng đổ không mong muốn của các đối tƣợng cần phải tránh. Với ánh sáng chiếu trực tiếp lên đối tƣợng sao cho vị trí đặt đèn có chiều cao bằng một phần ba của bức tƣờng. Góc giữa đèn tƣờng và giới hạn trên của đối tƣợng khoảng 25 đến 30 độ. 18 Hình 1.12. Nguyên tắc đặt đèn trong trưng bày. Màu sắc hoa văn và phản xạ của trần, tƣờng và sàn ảnh hƣởng đến thị giác và tác động đến cuộc triển lãm, nó cũng làm tăng hay giảm nhiệt độ của căn phòng. Những đối tƣợng khác nhau cần những loại đèn chiếu khác nhau, tác động của ánh sáng đến các đối tƣợng hai chiều nhƣ bức tranh, tác phẩm điêu khắc, hay những chiếc bình... Vì vậy trong nhiều trƣờng hợp cần nhiều ánh sáng : sử dụng đèn công suất cao hơn hoặc nhiều đèn chiếu hơn để chiếu sáng cho các đối tƣợng lớn. Ví dụ nhƣ một chiếc xe hơi hoặc máy bay, cũng có thể đƣợc chiếu sáng từ một số điểm, nhƣ vậy sẽ làm cho nổi bật đối tƣợng trƣng bày từ những góc nhìn khác nhau. Hình 1.13. Kết quả chiếu sáng với tác phẩm tranh.