LiDAR là gì? Vì sao chúng ta muốn có nó trên điện thoại?

LiDAR;đã xuất hiện trên những chiếc tablet iPad Pro mới và có tin đồn rằng nó cũng sẽ được trang bị trên iPhone. Thực tế, các công nghệ tương tự cũng đã xuất hiện trên thế giới Android trong vài năm qua.

Vậy chính xác LiDAR là gì và tại sao chúng ta muốn có nó trong một thiết bị di động? Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích những gì mà công nghệ này có thể làm được, tất cả các cách có thể triển khai và tại sao nó sớm được phổ biến dưới dạng camera trong smartphone.

LiDAR là một hệ thống "phát hiện ánh sáng và phạm vi", hoặc "phát ra tia laser, phát hiện và phạm vi", hoặc chỉ là "ánh sáng và radar", tùy thuộc vào định nghĩa của mỗi người. Nó cũng có thể liên quan đến xe ô tô tự lái. Đây là một trong những công nghệ chủ chốt hiện đang được sử dụng để các chiếc xe phát hiện chúng đang đi đến đâu và có những gì xung quanh chúng.

Lịch sử của LiDAR đã bắt đầu từ lâu, xa hơn rất nhiều so với những chiếc xe hơi tự lái xuất hiện. Công nghệ này được sinh ra từ những năm 1960, với mục đích ban đầu là theo dõi các vệ tinh cùng những mục tiêu quân sự. Về cơ bản, nó có cùng một ý tưởng đằng sau công nghệ LiDAR hiện nay: sử dụng ánh sáng để theo dõi vị trí của các vật thể.

Bằng cách tính toán thời gian ánh sáng, cụ thể là tia laser, đi đến một thứ gì đó và bật ngược trở lại, hệ thống có thể xác định được vị trí cụ thể của vật thể đó. Đó là cách mà những hệ thống LiDAR đầu tiên hoạt động. Dĩ nhiên, chiếc iPad Pro mới nhất của Apple cũng làm điều tương tự.

Trong những năm 1980, công nghệ LiDAR được cải tiến khá đáng kể. Các hệ thống laser hồng ngoại dần được áp dụng phổ biến nhằm phát hiện những tòa nhà và địa thế sử dụng máy bay. Các kỹ thuật tương tự cũng đang được sử dụng rất phổ biến ở hiện tại, có thể đo được mọi thứ, từ độ sâu đại dương cho đến những vị trí ẩn nấp của người Maya.

Bằng cách không chỉ ghi lại thời gian tia laser bật ngược lại mà còn cả góc phản xạ, dữ liệu LiDAR được kết với các thông tin khác nhằm tạo ra những bản đồ 3D cực kỳ chính xác. Các hệ thống LiDAR chuyên nghiệp thường được kết hợp với những thiết bị GPS, một công nghệ khác hiện đang rất phổ biến trong smartphone.

LiDAR cũng rất hữu dụng đối với các chiếc xe hơi tự lái. Các máy quét LiDAR trên nhiều chiếc xe có thể "nhìn thấy" được những vật thể theo thời gian thực, ngay cả khi chúng ta không thể nhìn thấy, tạo ra thứ được gọi là đám mây điểm (point cloud) – một bản đồ các điểm 3D nằm trong không gian mà chiếc xe tự lái của bạn có thể tránh được.

Một số thiết lập LiDAR thậm chí còn đủ nhạy để phát hiện các chất ô nhiễm trong không khí hoặc có khả năng giám sát lưu lượng giao thông trong sân bay. Điểm chung của tất cả những ứng dụng này là chúng dựa trên sự cân bằng tinh vi của việc thu thập dữ liệu và phân tích dữ liệu. Đây là một framework rất hữu ích và quan trọng đối với tablet và smartphone.

Quay trở lại với các thiết bị di động và Apple là công ty đầu tiên sử dụng từ LiDAR để mô tả các cảm biến độ sâu của họ. Những chiếc iPhone và iPad đã được trang bị các cảm biến độ sâu trong vài năm nay (đó là cách chúng có thể làm mờ hậu cảnh trong những bức ảnh chụp trong chế độ Portrait), nhưng LiDAR đã đưa nó lên một tầm cao mới.

Theo Apple, máy quét LiDAR bên trong những chiếc iPad Pro có thể hoạt động ở cấp độ từng photon ánh sáng riêng lẻ, với khoảng cách lên đến 5 mét và tốc độ lên đến từng nano giây (có thể chụp trong chớp mắt). Con chip A12Z Bionic cũng được "cày ải" rất nhiều. Về mặt xử lý dữ liệu, bạn khó có thể thấy được LiDAR xuất hiện trên bất kỳ chiếc điện thoại giá rẻ nào trong tương lai gần.

Sự khác biệt lớn dễ thấy nhất đó chính là thực tế tăng cường (AR). Ví dụ, ứng dụng Measure trên iOS và iPadOS giờ có thể hoạt động nhanh hơn chính xác hơn và chi tiết hơn một khi LiDAR được áp dụng. Bạn có thể sử dụng nó như một công cụ đo lường nghiêm túc trên iPad Pro, không chỉ là một phép tính xấp xỉ về chiều dài, chiều cao cũng như chiều sâu.

LiDAR cũng đồng nghĩa rằng lần đầu tiên, một thiết bị Apple có thể vẽ ra một môi trường dưới dạng 3D chi tiết, tương tự như các máy bay đã xác định được đại dương và núi trong vòng nhiều năm.

Khi nói đến các ứng dụng AR có thể thả đồ đạc vào phòng khách của bạn, những vật thể này sẽ trông giống như một phần không gian hiện có, có thể va chạm với các vật thể hiện có. Hoặc bạn có thể chơi các tựa game AR, có thể xuất hiện những nhân vật từ góc sau hay trên đỉnh một cách thực tế hơn bao giờ hết.

Vị trí đối tượng cũng sẽ chính xác hơn, trông giống thật hơn và ghi lại chuyển động theo thời gian thực sẽ toàn hiện hơn. Các đối tượng vật lý ở giữa cảnh cũng sẽ được xử lý tốt hơn bởi bất kỳ ứng dụng AR nào mà bạn đang sử dụng (những cải tiến mà LiDAR mang lại sẽ được tự động đưa vào framework ARKit của Apple).

Giờ đây, quá trình xử lý sẽ yêu cầu LiDAR và các cảm biến cần thiết sẽ chỉ có trên những thiết bị cao cấp, nhưng như với bất kỳ công nghệ di động nào, nó sẽ dần rẻ hơn và được áp dụng nhiều hơn theo thời gian. Nếu Apple gắn bó với công nghệ này, hi vọng khoảng cách và độ chính xác sẽ được cải thiện tốt hơn sau mỗi năm trôi qua.

Điều đó không có nghĩa là LiDAR trên điện thoại là điều chắc chắn xảy ra: các công nghệ cảm biến độ sâu khác đã xuất hiện rất nhiều và trí tuệ nhân tạo (AI) sẽ tiếp tục cải thiện độ sâu bằng những cảm biến camera tiêu chuẩn. LiDAR có thể hoạt động trong mọi loại điều kiện ánh sáng, rất nhanh và rất chính xác, đó là một phần lý do Apple đặt cược vào nó.

Nhưng hình thức LiDAR trên chiếc iPad mới nhất của Apple rất khác so với những gì mà nhiều chiếc điện thoại Android cao cấp đang sử dụng. Cảm biến độ sâu được sử dụng trên nhiều chiếc điện thoại Android, có tên là Time-of-Flight, viết tắt là ToF, áp dụng cho nhiều mục đích, thực chất chính là LiDAR. Giống như LiDAR, một cảm biến ToF sử dụng ánh sáng phản xạ để đo khoảng cách, phục vụ cho các hiệu ứng camera và AR. Dẫu vậy, nó chỉ là một hệ thống LiDAR không có máy quét, dựa vào một xung ánh sáng để vẽ ra toàn bộ không gian, trong khi Apple lại sử dụng máy quét LiDAR, vốn tận dụng nhiều điểm ánh sáng để đọc những dữ liệu này thường xuyên hơn và chính xác hơn.

Ngay cả khi những chiếc smartphone đã mất đi khả năng làm chúng ta kinh ngạc, kể từ chiếc iPhone đầu tiên ra mắt vào 13 năm trước, chúng vẫn có thể nhanh hơn, thông minh hơn và được tích hợp nhiều khả năng hơn. LiDAR là minh chứng cho điều đó.

Minh Hùng theo Gizmodo