Tiếng Việt
Camera Modules for AR/VR Devices: Các Xu Hướng Chính Định Hình Tương Lai Của Công Nghệ Thực Tế Tăng Cường/Thực Tế Ảo
Tạo vào 10.28
Ngành công nghiệp AR/VR đang trải qua sự tăng trưởng chưa từng có, với Statista dự đoán quy mô thị trường toàn cầu sẽ đạt 48,8 tỷ USD vào năm 2026. Tại trung tâm của sự mở rộng này là một thành phần quan trọng thường bị người dùng cuối bỏ qua:các mô-đun camera. Những hệ thống nhỏ bé nhưng mạnh mẽ này là "đôi mắt" của các thiết bị AR/VR, cho phép mọi thứ từ theo dõi chuyển động đến lập bản đồ môi trường. Khi công nghệ trải nghiệm trở nên sống động hơn, các mô-đun camera đang trải qua những đổi mới nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu về trải nghiệm AR/VR thực tế, nhạy bén và dễ tiếp cận hơn. Trong bài viết này, chúng tôi khám phá những xu hướng hiện tại có ảnh hưởng nhất trong các mô-đun camera AR/VR và những tác động của chúng đối với ngành công nghiệp.
1. Thu nhỏ mà không làm giảm hiệu suất
Một trong những thách thức cấp bách nhất đối với các nhà sản xuất thiết bị AR/VR là cân bằng giữa hình thức và chức năng. Các kính AR đầu tiên, đặc biệt, rất cồng kềnh và không thoải mái, chủ yếu do các mô-đun camera quá lớn. Ngày nay, xu hướng rõ ràng là hướng tới việc thu nhỏ kích thước, được thúc đẩy bởi nhu cầu của người tiêu dùng về các thiết bị nhẹ, có thể đeo được và có thể sử dụng trong nhiều giờ mà không cảm thấy khó chịu.
Các nhà sản xuất linh kiện hàng đầu đang đạt được điều này bằng cách tận dụng các kỹ thuật vi chế tạo tiên tiến. Chẳng hạn, các mô-đun camera AR mới nhất của Qualcomm có kích thước chỉ 5x5mm, giảm 40% kích thước so với các mẫu từ năm 2022. Tuy nhiên, sự thu nhỏ này không làm giảm hiệu suất. Những mô-đun thu nhỏ này vẫn có tốc độ khung hình cao (lên đến 120fps) và ống kính góc nhìn rộng (FoV) - điều cần thiết để ghi lại toàn bộ không gian xung quanh của người dùng.
Tác động của xu hướng này rõ ràng trong các sản phẩm tiêu dùng. Tai nghe Meta Quest 3, được phát hành vào năm 2023, tích hợp bốn mô-đun camera nhỏ gọn có kích thước nhỏ hơn 30% so với những mô-đun trong Quest 2, nhưng vẫn cung cấp chất lượng truyền hình vượt trội. Việc thu nhỏ này cũng đã mở ra cơ hội cho kính AR, chẳng hạn như XREAL Air 2, với thiết kế tinh tế tương đương với kính râm thông thường, nhờ vào các mô-đun camera nhỏ gọn, hiệu suất cao.
2. Bước Nhảy Đến Độ Phân Giải Cao Hơn và Dải Động
Khi nội dung AR/VR trở nên tinh vi hơn, người dùng mong đợi hình ảnh phản ánh thực tế—và các mô-đun camera đang đáp ứng thách thức này với độ phân giải cao hơn và dải động rộng hơn. Các camera AR/VR truyền thống giới hạn ở độ phân giải 1080p, nhưng các mô-đun 4K hiện đang trở thành tiêu chuẩn trong các thiết bị tầm trung đến cao cấp, với các tùy chọn 8K xuất hiện trong thiết bị chuyên nghiệp.
Độ phân giải cao hơn là yếu tố chuyển đổi cho các chức năng AR/VR chính. Ví dụ, các mô-đun camera 4K trong các kính AR y tế cho phép các bác sĩ phẫu thuật xem các quét giải phẫu chi tiết được chồng lên cơ thể bệnh nhân với độ rõ nét chưa từng có. Trong VR, độ phân giải cao hơn cho phép nhìn xuyên qua (khả năng "nhìn xuyên" qua kính đến thế giới thực) loại bỏ "hiệu ứng cửa sổ"—một hiện tượng hình ảnh hạt đã lâu làm phiền các thiết bị nhập vai.
Dải động là một lĩnh vực khác của sự tiến bộ. Các mô-đun camera AR/VR hiện đại có thể xử lý sự khác biệt cực đoan về ánh sáng, từ ánh sáng mặt trời ngoài trời sáng cho đến môi trường trong nhà mờ tối, mà không làm quá sáng hoặc quá tối hình ảnh. Điều này rất quan trọng cho các trải nghiệm thực tế hỗn hợp (MR), nơi các đối tượng ảo phải tích hợp liền mạch với thế giới thực. Các công ty như Sony đang dẫn đầu trong lĩnh vực này, với các cảm biến IMX890 mới nhất của họ cung cấp 14 dải động, cải thiện 27% so với các thế hệ trước.
3. Kết hợp Đa Cảm Biến để Tăng Cường Nhận Thức Môi Trường
Những ngày của các thiết lập AR/VR với một camera đã qua. Các thiết bị ngày nay dựa vào sự kết hợp đa cảm biến—kết hợp dữ liệu từ nhiều camera, cùng với các cảm biến khác như cảm biến gia tốc và con quay hồi chuyển—để tạo ra một hiểu biết toàn diện về môi trường xung quanh của người dùng. Xu hướng này được thúc đẩy bởi nhu cầu theo dõi chính xác hơn, nhận diện đối tượng tốt hơn và sự hòa nhập mượt mà hơn.
Một chiếc tai nghe AR/VR cao cấp điển hình hiện nay bao gồm một sự kết hợp của các loại camera: camera RGB cho thị giác màu, camera độ sâu để đo khoảng cách, và camera hồng ngoại (IR) để theo dõi trong điều kiện ánh sáng yếu. Ví dụ, Apple Vision Pro sử dụng 12 mô-đun camera, bao gồm hai camera RGB 6MP, bốn camera độ sâu, và ba camera IR, để cung cấp các tính năng tính toán không gian của nó. Bằng cách kết hợp dữ liệu từ các cảm biến này, tai nghe có thể theo dõi chuyển động mắt, cử chỉ tay, và vị trí cơ thể của người dùng với độ chính xác dưới một milimet.
Kết hợp đa cảm biến cũng cho phép lập bản đồ môi trường tiên tiến hơn. SLAM (Định vị và Lập bản đồ đồng thời), một công nghệ cho phép các thiết bị lập bản đồ các môi trường chưa biết trong khi theo dõi vị trí của chính chúng, được cải thiện đáng kể nhờ vào nhiều camera. Với dữ liệu từ nhiều góc độ, các thuật toán SLAM có thể tạo ra các bản đồ 3D chi tiết và chính xác hơn về không gian, điều này rất cần thiết cho các ứng dụng như thiết kế nội thất ảo và đào tạo AR trong công nghiệp.
4. Thiết kế Tiết Kiệm Năng Lượng cho Thời Gian Sử Dụng Pin Kéo Dài
Thời lượng pin luôn là một điểm đau đối với các thiết bị AR/VR. Các mô-đun camera là một trong những thành phần tiêu tốn nhiều năng lượng nhất, vì chúng liên tục ghi lại và xử lý dữ liệu. Để giải quyết vấn đề này, các nhà sản xuất đang ưu tiên thiết kế tiết kiệm năng lượng trong các mô-đun camera mới nhất của họ—một xu hướng ngày càng trở nên quan trọng khi các thiết bị AR/VR trở nên di động hơn.
Nhiều công nghệ đang thúc đẩy sự chuyển đổi này. Một trong số đó là pixel binning, kết hợp dữ liệu từ nhiều pixel để giảm lượng xử lý cần thiết, từ đó giảm mức tiêu thụ điện năng. Ví dụ, cảm biến OV6211 của OmniVision sử dụng pixel binning 4-trong-1 để cung cấp độ phân giải 1080p chỉ với 50mW điện năng, bằng một nửa mức tiêu thụ điện năng của các lựa chọn không được binning.
Một đổi mới khác là tần số khung thích ứng. Các mô-đun camera hiện có thể điều chỉnh tần số khung của chúng dựa trên nhiệm vụ hiện tại—sử dụng 120fps cho các trò chơi VR chuyển động nhanh và giảm xuống 30fps cho các ứng dụng AR tĩnh như đọc văn bản. Sự điều chỉnh động này có thể giảm mức tiêu thụ điện năng lên đến 35%, theo các thử nghiệm của Hiệp hội VR/AR.
Lợi ích của các mô-đun camera tiêu thụ điện năng thấp là rõ ràng. Người dùng của kính AR mới nhất giờ đây có thể tận hưởng thời gian sử dụng liên tục lên đến 6 giờ chỉ với một lần sạc, tăng từ 2-3 giờ chỉ cách đây hai năm. Đối với các bộ kính VR, thời gian sử dụng pin kéo dài có nghĩa là ít bị gián đoạn hơn trong các phiên chơi game dài hoặc các cuộc họp làm việc.
5. Tích hợp AI cho Xử lý Thông minh
Trí tuệ nhân tạo (AI) đang cách mạng hóa hầu hết các ngành công nghệ, và các mô-đun camera AR/VR cũng không phải là ngoại lệ. Các mô-đun ngày nay ngày càng tích hợp các chip AI trên thiết bị để cho phép xử lý thông minh theo thời gian thực, giảm sự phụ thuộc vào điện toán đám mây và cải thiện thời gian phản hồi.
Các mô-đun camera được hỗ trợ bởi AI xuất sắc trong việc nhận diện đối tượng và hiểu cảnh. Ví dụ, một ứng dụng bán lẻ AR có thể sử dụng mô-đun camera với AI tích hợp để ngay lập tức xác định một sản phẩm mà người dùng đang cầm và hiển thị thông tin liên quan (như so sánh giá hoặc đánh giá) chồng lên đối tượng. Trong các môi trường công nghiệp, các mô-đun camera được trang bị AI có thể phát hiện các khuyết tật trong máy móc trong quá trình kiểm tra bảo trì hướng dẫn AR, cảnh báo cho kỹ thuật viên về các vấn đề trước khi chúng trở nên nghiêm trọng.
AI cũng nâng cao sự tương tác của người dùng. Các mô-đun camera với AI có thể nhận diện cử chỉ tay và biểu cảm khuôn mặt mà không cần thêm bộ điều khiển. Theo dõi tay của Meta Quest 3, được hỗ trợ bởi dữ liệu camera được xử lý bằng AI, cho phép người dùng thao tác các đối tượng ảo bằng những chuyển động tự nhiên, chẳng hạn như kẹp và kéo. Mức độ trực quan này là điều không thể với các hệ thống camera không phải AI trước đây.
AI trên thiết bị cũng giải quyết các mối quan tâm về quyền riêng tư. Bằng cách xử lý dữ liệu tại chỗ (thay vì gửi lên đám mây), các mô-đun camera giảm thiểu rủi ro thông tin nhạy cảm bị lộ. Đây là một điểm bán hàng chính cho các giải pháp AR/VR doanh nghiệp, nơi an ninh dữ liệu là ưu tiên hàng đầu.
6. Những tiến bộ trong công nghệ cảm biến 3D
Cảm biến 3D là cơ sở để tạo ra những trải nghiệm AR/VR chân thực, vì nó cho phép các thiết bị nhận biết độ sâu và hình dạng của thế giới thực. Những năm gần đây đã chứng kiến những tiến bộ đáng kể trong các mô-đun camera cảm biến 3D, với hai công nghệ dẫn đầu: ánh sáng cấu trúc và thời gian bay (ToF).
Hệ thống ánh sáng cấu trúc chiếu một mẫu điểm hoặc đường lên một cảnh và sử dụng camera để ghi lại cách mà mẫu bị biến dạng. Sự biến dạng này sau đó được sử dụng để tính toán độ sâu. Apple đã lâu nay sử dụng ánh sáng cấu trúc trong hệ thống Face ID của mình, và công nghệ này hiện đang được áp dụng vào các thiết bị AR/VR. Ánh sáng cấu trúc cung cấp độ chính xác cao (xuống đến 1mm) nhưng bị giới hạn bởi khoảng cách, thường hoạt động tốt nhất trong phạm vi 2 mét.
Công nghệ ToF, ngược lại, đo thời gian ánh sáng di chuyển từ một camera đến một vật thể và quay trở lại. Điều này cho phép cảm biến 3D ở khoảng cách xa hơn (lên đến 10 mét) và hoạt động tốt trong nhiều điều kiện ánh sáng khác nhau. Các mô-đun camera AR mới nhất của Samsung sử dụng công nghệ ToF để cho phép lập bản đồ không gian chính xác, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các môi trường VR quy mô lớn như các buổi hòa nhạc ảo.
Một phát triển mới hơn trong cảm biến 3D là sự tích hợp LiDAR (Phát hiện và Đo khoảng cách bằng ánh sáng). Các cảm biến LiDAR, sử dụng xung laser để đo khoảng cách, đang được kết hợp với các camera truyền thống để tạo ra các bản đồ 3D siêu chi tiết. Mô-đun camera sử dụng LiDAR của Apple Vision Pro có thể lập bản đồ một căn phòng trong 3D trong chưa đầy một giây, cho phép các đối tượng ảo tương tác với các bề mặt thế giới thực (như một chiếc cốc ảo đặt trên một cái bàn thật) với độ chân thực đáng kinh ngạc.
Kết luận: Tương lai của các mô-đun camera AR/VR
Các xu hướng định hình các mô-đun camera AR/VR—thu nhỏ, độ phân giải cao hơn, hợp nhất đa cảm biến, thiết kế tiết kiệm năng lượng, tích hợp AI và cảm biến 3D tiên tiến—đều hướng tới một mục tiêu chung: tạo ra những trải nghiệm AR/VR hấp dẫn, trực quan và dễ tiếp cận hơn. Khi các công nghệ này tiếp tục phát triển, chúng ta có thể mong đợi thấy nhiều ứng dụng đột phá hơn nữa, từ chăm sóc sức khỏe và giáo dục đến giải trí và doanh nghiệp.
Đối với người tiêu dùng, điều này có nghĩa là các thiết bị nhẹ hơn, thoải mái hơn với hình ảnh cạnh tranh với thực tế. Đối với các doanh nghiệp, điều này có nghĩa là các công cụ mạnh mẽ hơn cho đào tạo, thiết kế và tương tác với khách hàng. Và đối với ngành công nghiệp AR/VR nói chung, các mô-đun camera sẽ vẫn là động lực quan trọng của sự đổi mới, đẩy ranh giới của những gì công nghệ thực tế ảo có thể đạt được.
Khi chúng ta nhìn về phía trước, một điều là rõ ràng: "đôi mắt" của các thiết bị AR/VR đang trở nên sắc nét hơn, thông minh hơn và hiệu quả hơn—và đó là tin tốt cho bất kỳ ai muốn bước vào một thế giới sống động hơn.
Liên hệ
Để lại thông tin của bạn và chúng tôi sẽ liên hệ với bạn.
WhatsApp
WeChat