Cảm biến ToF có thể dùng trong iPhone 2020 có gì mới?

Theo nhà phân tích Ming-Chi Kuo có xác suất rò rỉ khá chính xác thì hai trong số các mẫu iPhone 2020 sẽ trang bị cảm biến đo độ sâu 3D (ToF) nhằm phục vụ các tính năng tăng cường thực tế ảo và chụp chân dung.

Đây không phải là lần đầu tiên chúng ta nghe tin về việc Apple tìm cách đưa cảm biến ToF vào điện thoại thế hệ 2020 của họ, trước đó Bloomberg cũng dẫn một nguồn tin tương tự về một hệ thống camera 3D hồi tháng 1. Hiện một số mẫu smartphone Android trên thị trường đã vượt mặt iPhone khi trang bị cảm biến ToF như Huawei P30 Pro hay Nokia 9 Pureview. Nhưng theo kinh nghiệm, Apple thường chờ các công nghệ chín muồi và xem xét kỹ lưỡng nhu cầu của thị trường trước khi đưa nó vào sản phẩm của mình, camera ToF cũng không phải là ngoại lệ.

ToF là viết tắt của Time-of-Flight, nhằm ám chỉ một thuật ngữ về khả năng có thể bắt kịp thời gian cho một thứ gì đó trong khi nó di chuyển ở một khoảng cách nhất định. Ở đây, khả năng đó có thể là dùng tia laser, ánh sáng, chất lỏng hay các loại khí gas…

Cụ thể, khi sử dụng trong nhiếp ảnh, nó sẽ dùng một chùm tia hồng ngoại để phát ra xung laser “đập” vào các đối tượng phía trước và phản xạ lại cảm biến. Bằng cách tính toán thời gian tia laser di chuyển và quay lại, nó có thể ước tính (tương đối) khoảng cách giữa đối tượng và vật thể (dựa theo hằng số tốc độ ánh sáng trong môi trường cụ thể), Qua đó, xác định khoảng cách các đối tượng trong khung hình và lập một bản đồ 3D chi tiết về chúng rồi nhúng dữ liệu đó vào bức ảnh để xử lý.

Công nghệ này thường được dùng cho máy ảnh trên các máy bay không người lái hay xe tự lái để phát hiện các vật cản nhằm tránh va chạm, nhưng gần đây nó bắt đầu được ứng dụng vào điện thoại ở cấp độ riêng.

Face ID (và các hệ thống tương tự) dùng cảm biến hồng ngoại để tạp ra một mạng lưới các điểm trong không gian, sau đó sẽ kết hợp với dữ liệu ảnh chụp 2D từ điện thoại để tính toán độ sâu.

Khác với cảm biến hồng ngoại ở công nghệ Face ID, cảm biến ToF dùng dữ liệu thu được để tính toán khoảng cách và lập bản đồ dữ liệu độ sâu 3D theo thời gian thực, thay vì bản đồ 2D lập ra theo ba trục như cảm biến Face ID.

Điều này dẫn đến một số lợi thế nhất định, do dùng tia laser nên nó có thể hoạt động ở phạm vi xa hơn so với tia hồng ngoại của Face ID. Hiện nay Face ID chỉ hoạt động trong phạm vi tầm từ 25-50 cm trở lại, do nếu đối tượng ở quá xa thì mật độ lưới quá dày và khó tính toán. Về lý thuyết, công nghệ ToF cũng cung cấp dữ liệu 3D chính xác hơn hệ thống lưới hồng ngoại của Face ID.

Cụm cảm biến ToF được dùng ở mặt trước của LG G8 Ảnh: LG

Chẳng hạn như mẫu LG G8 vừa ra mắt, mẫu điện thoại này được LG trang bị cảm biến ToF ở mặt trước để phát hiện các thao tác cử chỉ của bàn tay. Thậm chí, ToF còn cho phép theo dõi và phân biệt từng ngón tay riêng lẻ trong các mô phỏng lập bản đồ 3D theo thời gian thực, từ đó kích hoạt các cử chỉ tương ứng.

Các tin đồn từ Kuo và Bloomberg đều cho biết, Apple đang tìm cách thêm cảm biến ToF vào phía sau cụm camera của iPhone 2020, chứ không phải dùng để thay thế cảm biến hồng ngoại của Face ID phía trước (mà hiện các thế hệ iPhone X và XS đang dùng).

Qua đó, Apple được cho là muốn cung cấp trải nghiệm thực tế ảo tăng cường (AR) mới, do cảm biến ToF có thể theo dõi không gian trong phòng ở quy mô di động, từ đó giúp iPhone có thể quét và lập bản đồ một không gian 3D tương ứng cỡ một phòng sinh hoạt ở cấp độ chính xác cao, từ đó triển khai tăng cường các ứng dụng thực tế ảo hoàn hảo hơn các mô hình hiện tại.

Ngoài ra, cảm biến ToF này cũng có thể được dùng để đo độ sâu nhằm tạo ra chiều sâu tốt hơn cho các bức ảnh chân dung (mà Huawei đã ứng dụng trong P30 Pro) bằng cách lập bản đồ 3D đầy đủ rồi tách đối tượng khỏi nền, ngoài ra nó còn có thể ứng dụng trong chế độ quay video xóa phông.

Hiện một số công ty đã trang bị cảm biến ToF vào smartphone của họ. Như đã nêu ở trên, gần đây LG đã tích hợp cảm biến ToF vào mẫu flagship LG G8 của họ để phát hiện các thao tác cử chỉ “không cần chạm vào màn hình” từ bàn tay người dùng và chụp xóa phông tốt hơn. Bên cạnh đó, LG còn dùng hệ thống laser hồng ngoại để lập bản đồ tính mặt nhằm nhận diện chủ nhân để mở khóa.

Trước đó, Nokia 9 Pureview và Huawei P30 Pro cũng trang bị cảm biến ToF ở mặt sau để hỗ trợ chụp chân dung và tạo hiệu ứng xóa phông tốt hơn. Qua đó, Huawei cũng muốn đẩy mạnh tham vọng nâng tầm thực tế ảo tăng cường. Bằng chứng là họ còn ứng dụng nó để đo độ cao, diện tích và thể tích các đối tượng trong thực tế với độ chính xác lên tới 98,5%.

Hiện Sony - công ty cung ứng cảm biến ảnh cho nhiều hãng smartphone, bao gồm cả iPhone - vừa tuyên bố đang lên kế hoạch tăng cường sản xuất chip ToF dựa trên công nghệ laser 3D vào mùa hè năm nay và đó cũng là cơ sở để iPhone 2020 sử dụng cảm biến này.