CẢM BIẾN 3D TOF LÀ GÌ MÀ OPPO VÀ HUAWEI ĐỀU TRANG BỊ, ĐẾN CẢ APPLE CŨNG HỨNG THÚ?

06-04-2019 08:30

Một trong bốn xu hướng camera của năm 2019 là cảm biến 3D ToF. Vậy công nghệ này thực ra là gì?

Camera ToF sẽ tăng độ phân giải chiều sâu

Ở một mức độ cơ bản nhất, camera ToF sẽ giúp thu nhận chiều sâu môi trường tốt hơn. Ví dụ ở Huawei P30 Pro, nó có thể ghi nhận chiều sâu môi trường với độ phân giải gấp 4 lần các máy bình thường không có camera ToF. Độ phân giải chiều sâu môi trường hiểu một cách đơn giản chính là camera có thể phân biệt các đối tượng dựa theo khoảng cách, vật ở gần là tiền cảnh, ở xa hơn là hậu cảnh.

Vật ở gần sẽ rõ nét, nổi bật khỏi nền gồm các vật ở xa

Trong nhiếp ảnh, những vật ở tiền cảnh thường sẽ được làm nổi bật lên, viền sắc nét, còn các vật ở xa sẽ mờ dần. Qua đó khi nhìn bức ảnh ta sẽ thấy nổi khối đối tượng muốn được nhấn mạnh, phông nền hậu cảnh thì kém thu hút hơn. Đây chính là độ sâu trường ảnh. Với camera ToF, bạn có thể ghi nhận và kiểm soát độ sâu trường ảnh tốt hơn. Thuật toán ngày nay với sự hỗ trợ của trí tuệ nhân tạo, lấy thông tin từ camera và xử lý để cho ra ảnh có tiền cảnh và hậu cảnh phân biệt rõ ràng.

Ngoài ra, ToF có thể dùng cho nhiều mục đích khác, như là nhận diện khuôn mặt 3D, quét vật thể 3D, đo khoảng cách hay kích thước, hỗ trợ chơi game AR, nhận diện cử chỉ,… Rất nhiều những lợi ích thực tế thu được từ việc trang bị camera ToF.

Công nghệ này có phải là mới?

Không hề! Với chúng ta thì có vẻ lạ lẫm nhưng thực ra nó đã được sử dụng từ lâu rồi, tồn tại đâu đó khoảng thập niên 70. Vấn đề là mất nhiều thời gian để nó có thể rẻ hơn, dễ sản xuất hơn, đủ độ “chín” để mang xuống các thiết bị phổ thông.

Microsoft thực ra đã dùng camera ToF từ lâu

Trước đây, ToF được dùng để lập bản đồ địa hình, tự động hóa máy móc dây chuyền,… Công nghệ này sau đó đã tìm được đường để đi vào phòng khách các gia đình. Năm 2014, Xbox One có phụ kiện Kinect chính là dựa trên cảm biến ToF để giúp người chơi có thể chơi game bằng cử chỉ. Microsoft đã sớm nhìn thấy tiềm năng của ToF, nên từ năm 2009, họ đã mua lại công ty 3DV Systems với giá 35 triệu USD để sở hữu nó. Ngay cả kính Hololens hiện tại cũng có ToF.

Tính đến 1/4 vừa rồi, trên thị trường smartphone đã có một số máy trang bị cảm biến 3D ToF. Bao gồm LG G8 ThinQ, Huawei P30 Pro, Nokia 9 Pureview, Honor View 20, Oppo R17 Pro,… Danh sách sẽ còn nối dài từ giờ cho đến năm 2020, ngay cả Apple cũng có tin đồn sẽ trang bị cảm biến này trên iPhone và iPad.

Camera ToF hoạt động như thế nào?

Cơ chế hoạt động của camera ToF

Hẳn bạn còn nhớ các chương trình khoa học đề cập đến loài dơi và cá heo? Chúng “nhìn” môi trường bằng các sóng âm phát đi và dội lại, từ đó biết chướng ngại vật ở đâu. Con người đã học hỏi từ đó để tạo ra hệ thống định vị sonar trên tàu ngầm. ToF cũng lấy ý tưởng tương tự từ câu chuyện đó, chỉ khác thay vì dùng sóng âm, chúng ta sử dụng các chùm tia sáng. Phương pháp này gọi là lidar.

Khi bạn sử dụng camera ToF, nó sẽ bắn một chùm tia lên môi trường. Chùm tia này va chạm với bề mặt sẽ bật ngược trở lại, từ đó camera sẽ tính toán thời gian để các tia bật lại, rút ra khoảng cách của vật thể. Tên gọi của cảm biến này vì thế là viết tắt của cụm từ “time-of-flight”.

Vật thể càng ở xa, thời gian thực hiện hành trình của tia sáng càng lâu, do vậy camera có thể dựng nên một bản đồ 3D về môi trường với những chỗ lồi lõm khác nhau. Nhiệm vụ của cảm biến ToF chỉ có vậy, hình ảnh thu nhận được là chiều sâu bề mặt môi trường, và nó sẽ được trộn với hình ảnh ghi nhận từ một camera thông thường. Phần mềm sẽ tổng hợp lại và cho ra một kết quả cuối với tiền cảnh, hậu cảnh tách biệt rõ ràng. Nếu không có thông tin từ camera ToF, chiều sâu môi trường ghi nhận qua chỉ camera thông thường sẽ kém chi tiết hơn rất nhiều.

Tương lai của camera ToF

Trong ngắn hạn trước mắt, ToF sẽ cách mạng hóa cách chụp ảnh của chúng ta trên smartphone. Nhưng ở một tương lai xa hơn, nhìn vào một bức tranh tổng thể lớn hơn, ToF còn làm được nhiều hơn thế.

Nhận dạng khuôn mặt 3D sẽ trở nên phổ biến hơn và chính xác hơn. Nhận diện cử chỉ để điều hướng cũng là một hướng phát triển khác, chúng ta sẽ dùng tay để ra lệnh cho các thiết bị điện tử, trong bối cảnh không thể thao tác trực tiếp mà phải từ xa.

Camera ToF cũng sẽ cải thiện trải nghiệm AR và VR. Nhờ ghi nhận được môi trường chính xác hơn, ngay cả những bộ lọc trên Facebook, Instagram, những game AR như Pokemon GO, trở nên giống thực hơn. Còn trong thế giới VR, chúng có thể quét môi trường để tái tạo lại bản đồ trong thế giới ảo giống như ngoài đời. Hoặc ghi nhận chuyển động cơ thể của người chơi, các thao tác vật lý, từ đó biên dịch thành hành động trong môi trường ảo.

Ứng dụng của camera ToF có thể ở bất cứ đâu, bất cứ lĩnh vực nào

Với tiềm năng vô hạn, các công ty phát triển như Microsoft, Sony, Google, Infineon và PMD Technologies,… sẽ đưa công nghệ này xuất hiện ở khắp mọi nơi. Trao công cụ cho các nhà phát triển để khai thác lợi ích theo nhiều cách khác nhau. Bạn có thể ngờ vực điều đó, nhưng tương lai của chúng ta chắc chắn không thiếu những camera ToF nhỏ bé này.