GIẢI PHÁP SỐ HÓA CỬU ĐỈNH VÀ TỐI ƯU HÓA HIỂN THỊ TƯƠNG TÁC 3D/AR TRÊN NỀN TẢNG WEB VÀ THIẾT BỊ DI ĐỘNG

* Tính mới về mặt khoa học - Điểm mới nổi bật của đề tài là tiếp cận di sản Cửu Đỉnh theo hướng xây dựng bản sao số (Digital Twin) về hình thái và tư liệu kết hợp với công nghệ hiển thị tương tác ba chiều và thực tế tăng cường trên nền tảng Web và thiết bị di động. Khác với các hình thức giới thiệu truyền thống chủ yếu thông qua hình ảnh, video hoặc mô hình 3D tĩnh, đề tài hướng đến xây dựng một hệ thống tương tác số đa nền tảng, cho phép người dùng có thể quan sát, khám phá và trải nghiệm di sản theo thời gian thực với mức độ trực quan cao. - Điểm mới thứ nhất của đề tài là xây dựng quy trình số hóa hoàn chỉnh đối với Cửu Đỉnh dựa trên công nghệ quang trắc ảnh (Photogrammetry). Hệ thống dữ liệu hình ảnh được xử lý thông qua các thuật toán Structure from Motion (SfM) và Multi-View Stereo (MVS) để tái tạo mô hình ba chiều có độ chính xác cao, bảo đảm phản ánh trung thực hình dạng, màu sắc và các chi tiết hoa văn đúc nổi trên từng đỉnh đồng. Đây không chỉ là quá trình tạo mô hình trực quan mà còn hình thành một bản sao số có giá trị lưu trữ lâu dài phục vụ công tác nghiên cứu và bảo tồn di sản. - Điểm mới thứ hai là đề xuất giải pháp tối ưu hóa mô hình 3D nhằm giải quyết mâu thuẫn giữa độ chân thực của mô hình và hiệu năng hiển thị trên các thiết bị khác nhau. Đề tài áp dụng đồng thời các kỹ thuật giảm đa giác (Retopology), ánh xạ UV (UV Mapping), tạo vật liệu PBR (Physically Based Rendering), nén mô hình bằng chuẩn Draco Compression và nén texture bằng định dạng KTX2 nhằm giảm đáng kể dung lượng dữ liệu nhưng vẫn bảo đảm chất lượng hình ảnh. Nhờ đó, mô hình có thể được hiển thị mượt mà trên cả máy tính và điện thoại thông minh. - Điểm mới thứ ba là xây dựng hệ thống hiển thị tương tác Web3D hoạt động trực tiếp trên trình duyệt mà không cần cài đặt phần mềm chuyên dụng. Người dùng có thể xoay mô hình 360 độ, phóng to thu nhỏ, quan sát từng chi tiết hoa văn và tương tác với các điểm thông tin (Interactive Hotspots) để khám phá các giá trị lịch sử, văn hóa và nghệ thuật của từng hình tượng đúc nổi trên Cửu Đỉnh. - Điểm mới thứ tư là tích hợp công nghệ thực tế tăng cường (Augmented Reality - AR) theo phương thức Markerless AR trên thiết bị di động. Hệ thống cho phép người dùng đưa mô hình Cửu Đỉnh vào không gian thực, thay đổi vị trí, kích thước và góc quan sát, tạo nên trải nghiệm trực quan và sinh động hơn so với các phương thức trưng bày truyền thống. - Điểm mới thứ năm là xây dựng kiến trúc hiển thị đa nền tảng, bảo đảm khả năng tương thích trên máy tính, điện thoại Android và iOS thông qua nền tảng Web. Điều này giúp mở rộng khả năng tiếp cận di sản mà không bị giới hạn bởi không gian và thiết bị sử dụng. - Bên cạnh đó, đề tài còn hướng tới khả năng mở rộng và ứng dụng cho các loại hình di sản khác của Huế như Ngọ Môn, điện Thái Hòa, Mộc bản triều Nguyễn, Châu bản triều Nguyễn và Nhã nhạc cung đình Huế, tạo tiền đề hình thành hệ sinh thái bảo tồn di sản số trong tương lai. * Tính sáng tạo trong giải pháp thực tiễn - Tính sáng tạo của đề tài được thể hiện ở việc kết hợp giữa công nghệ đồ họa ba chiều, thực tế tăng cường và nền tảng Web để xây dựng một môi trường trải nghiệm di sản mới, trong đó người sử dụng không chỉ tiếp nhận thông tin một chiều mà có thể trực tiếp tương tác với hiện vật số. - Một điểm sáng tạo nổi bật là việc chuyển đổi hiện vật vật lý thành bản sao số (Digital Twin) về hình thái có khả năng tương tác thời gian thực. Người dùng có thể quan sát Cửu Đỉnh dưới mọi góc nhìn, phóng to các chi tiết đúc nổi, tìm hiểu nội dung thông qua hệ thống điểm tương tác thông minh và khai thác thông tin theo nhu cầu cá nhân. Điều này giúp thay đổi cách tiếp cận di sản từ hình thức quan sát thụ động sang hình thức khám phá chủ động. - Đề tài cũng sáng tạo ở việc kết hợp đồng thời hai môi trường trải nghiệm gồm Web3D và thực tế tăng cường AR trong cùng một hệ thống. Nếu Web3D tạo ra không gian tương tác trực tuyến thuận tiện thì AR lại cho phép người dùng đưa mô hình Cửu Đỉnh vào môi trường thực tế, từ đó tạo nên sự kết nối giữa không gian số và không gian vật lý. - Một yếu tố sáng tạo khác là việc áp dụng các giải pháp tối ưu hiệu năng thường được sử dụng trong ngành công nghiệp trò chơi và đồ họa máy tính vào lĩnh vực bảo tồn di sản. Các kỹ thuật như Level of Detail (LOD), Draco Compression, Texture Compression và Lazy Loading được tích hợp nhằm giảm dung lượng dữ liệu, tăng tốc độ tải và nâng cao khả năng hiển thị trên các thiết bị có cấu hình khác nhau. Điều này giúp giải quyết bài toán giữa chất lượng mô hình và hiệu suất xử lý, vốn là thách thức lớn đối với các hệ thống số hóa di sản. - Đặc biệt, đề tài không chỉ dừng lại ở việc tạo ra mô hình 3D mà còn hướng tới xây dựng một bản sao số (Digital Twin) về hình thái và tư liệu có khả năng phát triển thành cơ sở dữ liệu di sản số, tích hợp với trí tuệ nhân tạo, bảo tàng số, thực tế ảo và các nền tảng giáo dục số trong tương lai. - Thông qua việc kết hợp giữa di sản văn hóa và công nghệ số hiện đại, đề tài đã hình thành mô hình “Di sản số - Tương tác số - Trải nghiệm số”, góp phần tạo ra một hướng tiếp cận mới trong bảo tồn, giáo dục và quảng bá giá trị của di sản văn hóa trong bối cảnh chuyển đổi số hiện nay.

- Đề tài “Giải pháp số hóa Cửu Đỉnh và tối ưu hóa hiển thị tương tác 3D/AR trên nền tảng Web và thiết bị di động” có khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như bảo tồn di sản, giáo dục, nghiên cứu khoa học, du lịch thông minh và truyền thông văn hóa. Với kiến trúc mở, khả năng tương thích đa nền tảng và chi phí triển khai thấp, hệ thống có thể được khai thác hiệu quả trên máy tính, điện thoại thông minh và các thiết bị có kết nối Internet, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tiếp cận di sản mọi lúc, mọi nơi. - Trước hết, trong lĩnh vực bảo tồn di sản, đề tài góp phần xây dựng bản sao số (Digital Twin) về hình thái và tư liệu của Cửu Đỉnh với độ chính xác cao, tạo ra cơ sở dữ liệu số phục vụ công tác lưu trữ, nghiên cứu và bảo tồn lâu dài. Việc số hóa không chỉ giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào hiện vật gốc mà còn hỗ trợ các hoạt động phục dựng, bảo quản và quản lý di sản trong tương lai. Đây là giải pháp phù hợp với xu hướng bảo tồn số đang được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm và triển khai. - Trong lĩnh vực giáo dục, hệ thống có thể được sử dụng như một học liệu số trực quan phục vụ dạy học các môn Lịch sử, Giáo dục địa phương, Mỹ thuật và các hoạt động trải nghiệm,… nghiên cứu khoa học của học sinh theo định hướng Chương trình Giáo dục phổ thông 2018. Thông qua mô hình 3D và công nghệ thực tế tăng cường, học sinh có thể quan sát, tương tác và khám phá các chi tiết trên Cửu Đỉnh một cách trực quan, từ đó nâng cao hứng thú học tập, phát triển năng lực tự học, năng lực số và khả năng vận dụng kiến thức liên môn vào thực tiễn. - Đối với các cơ sở nghiên cứu, bảo tàng và đơn vị quản lý di sản, đề tài cung cấp nguồn dữ liệu trực quan có độ chính xác cao phục vụ công tác nghiên cứu lịch sử, mỹ thuật, khảo cổ học và văn hóa. Các mô hình số có thể được tích hợp vào hệ thống cơ sở dữ liệu số hoặc sử dụng trong hoạt động trưng bày, giới thiệu và quảng bá di sản. - Trong lĩnh vực du lịch thông minh, hệ thống Web3D và AR cho phép du khách tiếp cận di sản thông qua các thiết bị di động mà không bị giới hạn về không gian và thời gian. Thông qua mã QR hoặc nền tảng trực tuyến, người dùng có thể quan sát mô hình ba chiều, tìm hiểu thông tin và trải nghiệm tương tác với Cửu Đỉnh ngay tại điểm tham quan hoặc từ xa. Điều này góp phần nâng cao chất lượng trải nghiệm, tăng tính hấp dẫn của sản phẩm du lịch văn hóa và hỗ trợ quảng bá hình ảnh di sản Huế đến với du khách trong nước và quốc tế. - Bên cạnh đó, đề tài còn có khả năng ứng dụng trong hoạt động truyền thông, xây dựng học liệu số, tổ chức triển lãm trực tuyến, xây dựng bảo tàng số và các chương trình quảng bá văn hóa trên nền tảng số. Với cấu trúc dữ liệu mở và khả năng mở rộng linh hoạt, mô hình của đề tài hoàn toàn có thể được áp dụng đối với nhiều loại hình di sản văn hóa vật thể và phi vật thể khác. - Đặc biệt, giải pháp được xây dựng trên nền tảng Web và thiết bị di động nên không đòi hỏi phần cứng chuyên dụng, có chi phí triển khai thấp, dễ sử dụng và thuận lợi trong việc phổ biến rộng rãi đến cộng đồng. Đây là một trong những yếu tố quan trọng bảo đảm tính khả thi và khả năng ứng dụng thực tế của đề tài.

* Hiệu quả về khoa học và công nghệ - Đề tài “Giải pháp số hóa Cửu Đỉnh và tối ưu hiển thị tương tác 3D/AR trên nền tảng Web và thiết bị di động” góp phần xây dựng một quy trình số hóa di sản hoàn chỉnh dựa trên công nghệ quang trắc ảnh (Photogrammetry), kết hợp các kỹ thuật xử lý đồ họa hiện đại nhằm tạo ra bản sao số (Digital Twin) về hình thái và tư liệu có độ chính xác cao. Đây là cơ sở khoa học quan trọng phục vụ công tác lưu trữ, nghiên cứu và bảo tồn di sản trong môi trường số. - Thông qua việc áp dụng các thuật toán tái tạo mô hình ba chiều, các kỹ thuật tối ưu hóa dữ liệu và công nghệ hiển thị Web3D, thực tế tăng cường (AR), đề tài đã đề xuất một giải pháp công nghệ mới giúp giải quyết bài toán cân bằng giữa chất lượng mô hình và hiệu năng hiển thị trên nhiều thiết bị khác nhau. Các kỹ thuật như giảm đa giác, nén dữ liệu Draco, nén texture KTX2, cơ chế tải dữ liệu động và tối ưu hóa theo mức độ chi tiết (Level of Detail) được tích hợp nhằm nâng cao hiệu suất xử lý, giảm dung lượng lưu trữ và bảo đảm khả năng tương thích đa nền tảng. - Kết quả của đề tài không chỉ tạo ra sản phẩm ứng dụng cụ thể đối với Cửu Đỉnh mà còn có thể trở thành mô hình tham khảo để số hóa các loại hình di sản khác, góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ số trong lĩnh vực bảo tồn văn hóa và phát triển các mô hình bảo tàng số, di sản số tại Việt Nam. * Hiệu quả đối với giáo dục và đào tạo - Đề tài tạo ra nguồn học liệu số trực quan, sinh động, góp phần đổi mới phương pháp dạy học theo định hướng phát triển phẩm chất và năng lực của Chương trình Giáo dục phổ thông 2018. Thông qua mô hình 3D và công nghệ thực tế tăng cường, học sinh có thể tiếp cận di sản theo phương thức trực quan, tương tác và trải nghiệm, từ đó nâng cao hứng thú học tập và khả năng tiếp thu kiến thức. - Hệ thống có thể được sử dụng trong giảng dạy các môn Lịch sử, Giáo dục địa phương, Mỹ thuật, Tin học, hoạt động trải nghiệm và các đề tài STEM/STEAM. Việc tích hợp công nghệ số vào giáo dục góp phần phát triển năng lực số, năng lực tự học, tư duy sáng tạo và khả năng vận dụng kiến thức liên môn của học sinh. - Bên cạnh đó, đề tài còn tạo điều kiện để giáo viên đổi mới phương pháp giảng dạy, xây dựng các bài học số, tổ chức hoạt động trải nghiệm và nghiên cứu khoa học, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục và tăng cường giáo dục di sản trong nhà trường. * Hiệu quả về bảo tồn và phát huy giá trị di sản - Đề tài góp phần lưu giữ lâu dài các giá trị lịch sử, văn hóa và nghệ thuật của Cửu Đỉnh thông qua việc xây dựng bản sao số có độ chính xác cao. Trong trường hợp hiện vật bị xuống cấp hoặc chịu tác động của môi trường, cơ sở dữ liệu số sẽ trở thành nguồn tư liệu quan trọng phục vụ công tác nghiên cứu, bảo tồn và phục dựng. - Việc ứng dụng công nghệ Web3D và thực tế tăng cường giúp mở rộng khả năng tiếp cận di sản, tạo điều kiện để cộng đồng, học sinh, sinh viên, nhà nghiên cứu và du khách có thể tìm hiểu Cửu Đỉnh mọi lúc, mọi nơi mà không bị giới hạn bởi khoảng cách địa lý hay điều kiện thời gian. - Thông qua các hình thức tương tác trực quan, đề tài góp phần nâng cao nhận thức của cộng đồng về giá trị của di sản văn hóa, từ đó khơi dậy ý thức bảo tồn và phát huy các giá trị truyền thống của dân tộc. * Hiệu quả về văn hóa và xã hội - Đề tài góp phần quảng bá hình ảnh Cửu Đỉnh nói riêng và di sản văn hóa Huế nói chung đến với cộng đồng trong nước và quốc tế thông qua môi trường số. - Việc đưa di sản lên nền tảng Web và thiết bị di động giúp mở rộng phạm vi tiếp cận, tạo điều kiện cho nhiều đối tượng khác nhau có thể tìm hiểu và trải nghiệm di sản một cách thuận tiện. - Thông qua việc kết hợp giữa di sản văn hóa và công nghệ hiện đại, đề tài góp phần tăng cường sự kết nối giữa thế hệ trẻ với các giá trị truyền thống, nâng cao ý thức giữ gìn và phát huy bản sắc văn hóa dân tộc. Đồng thời, đây cũng là giải pháp phù hợp với xu hướng xây dựng xã hội số, công dân số và phát triển văn hóa số trong thời đại chuyển đổi số. * Hiệu quả về kinh tế và du lịch - Việc xây dựng hệ thống số hóa và hiển thị tương tác 3D/AR giúp nâng cao chất lượng trải nghiệm của du khách, tạo thêm các sản phẩm du lịch số mới, góp phần thúc đẩy phát triển du lịch thông minh và quảng bá hình ảnh di sản Huế một cách hiệu quả. - Thông qua nền tảng Web và thiết bị di động, du khách có thể tiếp cận thông tin, quan sát mô hình ba chiều và trải nghiệm thực tế tăng cường mà không cần đầu tư hệ thống phần cứng chuyên dụng, từ đó giúp giảm chi phí trưng bày và giới thiệu di sản. - Mô hình này có thể được mở rộng để xây dựng các sản phẩm du lịch số, triển lãm trực tuyến, ứng dụng hướng dẫn tham quan thông minh và bảo tàng số, tạo ra nhiều cơ hội phát triển kinh tế dựa trên nền tảng văn hóa và công nghệ. * Hiệu quả đối với chuyển đổi số và phát triển bền vững - Đề tài phù hợp với chủ trương chuyển đổi số quốc gia trong lĩnh vực văn hóa, giáo dục và du lịch. Việc xây dựng cơ sở dữ liệu số, phát triển nền tảng Web3D và ứng dụng thực tế tăng cường góp phần hình thành hệ sinh thái di sản số, thúc đẩy quá trình chuyển đổi số trong công tác bảo tồn và phát huy giá trị văn hóa. - Với kiến trúc mở và khả năng mở rộng cao, giải pháp của đề tài có thể được áp dụng đối với nhiều loại hình di sản khác của Huế và Việt Nam như Ngọ Môn, điện Thái Hòa, Mộc bản triều Nguyễn, Châu bản triều Nguyễn, Nhã nhạc cung đình Huế và các di tích lịch sử, văn hóa khác. Điều này tạo tiền đề hình thành hệ thống bảo tồn di sản thông minh, góp phần xây dựng nền văn hóa số và phát triển bền vững trong bối cảnh cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư. - Nhìn chung, đề tài không chỉ mang lại hiệu quả về mặt khoa học, giáo dục, văn hóa và kinh tế mà còn có ý nghĩa lâu dài đối với việc bảo tồn di sản, thúc đẩy chuyển đổi số và quảng bá giá trị văn hóa Việt Nam trong thời kỳ hội nhập quốc tế. Đây là mô hình có tính khả thi cao, dễ triển khai, có khả năng nhân rộng và phù hợp với xu hướng phát triển của khoa học công nghệ hiện đại.