Ứng dụng công nghệ số hóa và thực tế ảo trong bảo tồn và phát huy giá trị di sản văn hóa

Ứng dụng công nghệ để tạo ra những bản sao kỹ thuật số, tạo cơ sở dữ liệu với thông tin chi tiết và mang đến những trải nghiệm của người dùng. Tất cả nhằm xây dựng một Di sản số (E- Heritage) cho di sản văn hóa Việt Nam và thế giới.

Di sảnvănhóalàdisảncủacáchiệnvậtvậtlývàcácthuộctínhphivậtthể.Disảnvănhóalàsảnphẩmtinhthần,vậtchấtcógiátrịlịchsử,vănhóa,khoahọc,đượclưutruyềntừthếhệnàyquathếhệkhác.Disảnvănhóabaogồmtàisảnvăn hóa (như các tòa nhà, cảnh quan, di tích, sách, tác phẩm nghệ thuật, và các hiện vật), văn hóa phi vật thể (như văn hóa dân gian, truyền thống, ngôn ngữ và kiến thức) và di sản tự nhiên (bao gồm cảnh quan có tính văn hóa quan trọng và đa dạng sinh học). Theo Luật Di sản văn hóa số 28/2001/QH10, di sản văn hóa bao gồm:

+Disảnvănhóaphivậtthểlàsảnphẩmtinhthầncógiátrịlịchsử,vănhoá,khoahọc,đượclưugiữbằngtrínhớ,chữviết,đượclưutruyềnbằngtruyềnmiệng,truyềnnghề,trìnhdiễnvàcáchìnhthứclưugiữ,lưutruyềnkhác,baogồmtiếngnói,chữviết,tácphẩmvănhọc,nghệthuật,khoahọc,ngữvăn truyền miệng, diễn xướng dân gian, lối sống, nếp sống, lễ hội, bí quyết về nghề thủ công truyền thống, tri thức về y, dược học cổ truyền, về văn hoá ẩm thực, về trang phục truyền thống dân tộc và những tri thức dân gian khác.

+ Di sản văn hoá vật thể là sản phẩm vật chất có giá trị lịch sử, văn hoá, khoa học, bao gồm di tích lịch sử - văn hoá, danh lam thắng cảnh, di vật, cổ vật, bảo vật quốc gia.

Di sản văn hóa vật thể được xác định rõ hơn bao gồm ba thành phần: di sản văn hóa có thể di chuyển được như bản thảo, tranh vẽ, tiền cổ, tác phẩm điêu khắc; di sản văn hóa cố định (bất động) là các di tích, danh lam thắng cảnh và địa điểm khảo cổ; và di sản văn hóa dưới nước thể hiện là những tàn tích, thành phố dưới nước, những con tàu đắm.

Đối với di sản văn hóa thì những ứng dụng của công nghệ thông tin hay chính xác là máy tính chủ yếu tập trung vào việc hỗ trợ quản lý, bảo tồn và phát huy di sản trong bối cảnh công nghệ thông tin phát triển và xu hướng Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 (4.0). Ứng dụng máy tính vào việc cải thiện quá trình số hóa và tư liệu hóa các di sản (địa danh, địa điểm và hiện vật), bảo quản, phục chế, trùng tu và khám phá kỹ thuật số. 

Ngoài công nghệ hiện đại của máy tính được sử dụng bởi các chuyên gia về văn hóa như các nhà khảo cổ, các kiến trúc sư, các chuyên gia phục chế, trùng tu, thì với xu hướng hiện nay, công nghệ máy tính đã mở rộng phạm vi, ngày càng có nhiều bảo tàng, di tích, di chỉ khảo cổ học, danh lam thắng cảnh, không gian văn hóa ngoài trời... đã sử dụng công nghệ mới để tạo ra các ứng dụng, sản phẩm tương tác mới với mục đích nâng cao trải nghiệm của người dùng như hướng dẫn âm thanh nhận biết vị trí, ứng dụng trực tuyến và di động, trò chơi, màn hình cảm ứng đa điểm tương tác, hệ thống thực tế ảo/tăng cường, thế giới ảo 3D và các loại cài đặt khác bao gồm cả tự động điều khiển.

Những ứng dụng công nghệ nổi trội hiện nay đang được áp dụng trong lĩnh vực di sản văn hóa có thể kể đến là công nghệ và thiết bị số hóa 3D, công nghệ thực tế ảo/thực tế ảo tăng cường và thực tế hỗn hợp.

Với các chuyên gia về di sản văn hóa, ưu điểm của công nghệ 3D (số hóa 3D, trực quan hóa, in3D ...) ngày càng được công nhận về kỹ thuật và hiệu quả ứng dụng. Những công nghệ này đã được cải tiến về mặt công nghệ qua nhiều năm và đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, tham gia vào các quá trình mở rộng quy mô số hóa từ đối tượng đến phạm vi. Trên thế giới và ở Việt Nam đã ứng dụng khá hiệu quả công nghệ số hóa 3D đối với di sản văn hóa.

Trước hết là số hóa những hiện vật tạo tác, công nghệ số hóa 3D phục vụ mục đích lưu trữ và trình chiếu. Các mẫu vật 3D được thực hiện dựa trên phương thức kết hợp giữa những công nghệ 3D bao gồm cả hình ảo (mô hình 3D tương tác và hình học không gian 3 chiều có độ phân giải cao) và dạng vật lý (cho ra một bản in 3D đầy đủ màu sắc cho cảm giác thật và hình ảnh 3D in trên các vật liệu công nghệ mới đáp ứng khả năng cho ra sản phẩm sao chép chuẩn xác).

Những hiện vật tùy kích thước có thể được số hóa bằng thiết bị số hóa (scanner) cầm tay hoặc đặt trên thiết bị códạng hình đĩa để quét đủ các góc của hiện vật. Với những hiện vật có quy mô lớn hơn có thể áp dụng phương pháp quét lưới các mục tiêu số hóa đã được gắn cố định. Mô hình số hóa 3D được định hình bằng hình ảnh, ảnh nổi 3 chiều có độ phân giải cao và có khả năng chuyển đổi thành tệp ảnh 3D PDF phục vụ lưu trữ tài liệu và nghiên cứu khoa học. 

Ngoài ra hình ảnh ba chiều thông qua những thiết bị tiên tiến như Hexquarium nhận diện hiệu ứng kính hiển vi tự động của một đối tượng bằng cách sử dụng một giao diện lập trình cho phép có thể nhìn hiện vật 360 độ (Hình 1).

Với công nghệ phần mềm nhận diện bề mặt, thì một hiện vật có thể phóng to cấu trúc của đối tượng với nhiều chi tiết rõ hơn. Dựa trên dữ liệu được số hóa, một hình ảnh 3D có thể sử dụng công nghệ in khắc 3D (ví dụ: khắc bằng tia laser trên vật liệu là một khối thủy tinh) sẽ cho ra một mẫu hiện vật 3D ảo của hiện vật gốc, sản phẩm sao chép này có thể trở thành hiện vật trưng bày hoặc sản phẩm lưu niệm được bán trong các cửa hàng lưu niệm (Hình 2).

Trong hoạt động phục dựng, phục chế, trùng tu và bảo quản các di sản hóa của nhân loại có nguy cơ bị phá hủy, mất tính nguyên bản, toàn vẹn và biến mất, thì sự phối hợp chặt chẽ giữa các chuyên gia văn hóa và các kỹ sư công nghệ rất quan trọng. Cụ thể trường hợp một hiện vật gốc bị vỡ mất đi mảnh ghép, thì việc số hóa 3D và phục chế bằng công nghệ hình ảnh 3D đã giúp cho việc phục chế hiện vật có những bước tiến mới. 

Cùng với thiết bị số hóa 3D và dữ liệu số hóa thu được đã được đưa vào chương trình máy tính để xử lý và cho ra sản phẩm thiết kế với những mảnh vỡ được tái tạo. Khi sản phẩm phục chế hoàn chỉnh trên máy tính, hiện vật sao chép phục chế sẽ được in 3D trên vật liệu thích hợp. Việc in 3D sẽ cho ra những mảnh ghép vừa khít để ghép với hiện vật gốc và cho ra sản phẩm hoàn chỉnh. Trước đây việc phục chế những phần còn lại đều làm theo phương pháp thủ công, nhưng nhờ công nghệ số hóa 3D, in 3D và các phương pháp kỹ thuật chuyên ngành trong phục chế, những hiện vật như chiếc bát này đã được gắn kết và cho ra sản phẩm cuối cùng với một diện mạo có lớp men phủ như nguyên bản (Hình 3).

Bên cạnh những di sản văn hóa có tính cố định (bất động) là các di tích, danh lam thắng cảnh và địa điểm khảo cổ thì việc số hóa sẽ đáp ứng những nhu cầu thiết yếu như bảo tồn, giáo dục và giải trí. Công nghệ thực tế ảo/thực tế tăng cường và những ứng dụng mới nhất hiện nay đã đưa ra những cách thức mới để đưa di sản văn hóa đến gần với sự giao tiếp của con người. Mối quan hệ truyền thống chủ yếu dựa trên thị giác hình ảnh và cảm nhận không gian thông thường, nhưng nhờ công nghệ thực tế ảo tăng cường sự tương tác ngày càng đa dạng và chân thật với con người. Đã có những giải pháp công nghệ khám phá thực tế ảo đối với một mô hình số hóa 3D trên thiết bị di động, màn hình đa điểm, máy tính vật lý...

Nhờ công nghệ thực tế ảo (VR)/ thực tế tăng cường (AR), sự tương tác của người dùng trong không gian số hóa 3D của một di sản văn hóa sẽ tạo ra những trải nghiệm trong không gian ảo với một cảm nhận thực tế chân thực và đầy cảm xúc có hình ảnh, có âm thanh và sự di  huyển trong không gian thực tế ảo. Công nghệ đã tạo sự thu hút và hấp dẫn của người dùng khám phá trong không gian di sản văn hóa ở mọi nơi mọi lúc.

Sự tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ, đặc biệt là công nghệ số hóa và thực tế ảo/ tăng cường đã đưa di sản văn hóa được số hóa đến cộng đồng, các nhà nghiên cứu, du khách trong và ngoài nước dễ dàng hơn, dưới nhiều hình thức và phương thức tiếp cận khác nhau từ đó góp phần quảng bá văn hóa Việt Nam, tạo ra các dịch vụ có giá trị gia tăng để bảo tồn, khai thác và phát triển bền vững chính di sản đó đồng thời giúp các nhà khoa học có cái nhìn tổng quát về di sản và được hỗ trợ tốt nhất để tiến hành các thử nghiệm, can thiệp chính xác trong quá trình phục dựng và bảo tồn các giá trị di sản văn hóa.

(Bài đăng ấn phẩm in trên Tạp chí TT&TT số 17+18 tháng 12/2020)