VR là gì? Tìm hiểu công nghệ tương tác tiên tiến của tương lai – Kỳ 1

VR (Virtual Reality) hay còn gọi là Thực tế ảo, là công nghệ sử dụng sức mạnh đồ họa của máy tính để tạo ra các hình ảnh và âm thanh ba chiều, đưa người dùng vào một không gian, một hoàn cảnh có tương tác hoàn toàn khác so với hiện thực.

Mặc dù manh nha khá sớm vào những năm 50, 60 của thế kỷ trước, thế nhưng mãi đến những năm gần đây, với tiến bộ vượt bậc của công nghệ điện toán, công nghệ thực tế ảo VR mới chính thức được người dùng phổ thông quan tâm hơn chỉ là một vài món đồ chơi trẻ con hay những thiết bị cồng kềnh trong các khu vui chơi giải trí.

Với sự xuất hiện của mẫu thử nghiệm kính thực tế ảo đầu tiên do Oculus “trình làng” vào năm 2012 cùng với sự thành công khủng khiếp của chiến dịch gây quỹ cho mẫu sản phẩm Developer Kit 1 (hay gọi tắt là DK1) vào năm 2012 trên Kickstarter đã gần như “thổi tung” thị trường công nghệ vốn đang có phần trầm lắng với những sản phẩm “xưa cũ” ở thời điểm bấy giờ, mở ra một khung cửa đầy mới mẻ cho ngành công nghệ thông tin với nhiều ứng dụng thực tế cho cả doanh nghiệp và người dùng phổ thông.

Sự mới mẻ và hấp dẫn của nó thậm chí lôi kéo cả những “ông lớn” trong ngành sản xuất thiết bị công nghệ trên thế giới khắp từ Á sang Âu đổ xô đầu tư, cho ra mắt những sản phẩm tương tự sử dụng công nghệ thực tế ảo VR, hình thành nên một thị trường hàng tỷ USD với nhiều ứng dụng mới mẻ và thực tế.

Trong loạt bài viết này, TechguruStore xin gửi đến bạn đọc những thông tin chi tiết về công nghệ đang đình đám nhất hiện nay, những ứng dụng thực tiễn của nó và triển vọng trong tương lai tại thị trường Việt Nam.

VR LÀ GÌ?

VR (Virtual Reality) hay còn gọi là Thực tế ảo, là công nghệ sử dụng sức mạnh đồ họa của máy tính để tạo ra các hình ảnh và âm thanh ba chiều, đưa người dùng vào một không gian, một hoàn cảnh có tương tác hoàn toàn khác so với hiện thực.

Dựa vào sức mạnh của điện toán, “thế giới ảo” mà công nghệ này mang lại có thể thay thế được những cảm nhận của người dùng về thế giới thực, và từ đó, nó khiến người dùng có cảm giác “đắm chìm” sâu vào trong thế giới ảo với những xúc cảm chân thực nhất. Từ đó, nó đem lại khả năng mô phỏng những điều kiện, hoàn cảnh mà người dùng khó có thể trải nghiệm trên thực tế.

Để thực hiện được điều này, yếu tố quan trọng bậc nhất mà các hãng sản xuất kính thực tế ảo VR phải quan tâm chính là công nghệ theo dõi chuyển động bởi đây là yếu tố hàng đầu giúp tái tạo lại không gian ba chiều với cảm quan chân thực nhất cho người dùng. Dựa vào sự phát triển của công nghệ này, có thể chia các mẫu kính thực tế ảo trên thị trường hiện nay thành ba “hệ sinh thái” lớn, bao gồm hệ sinh thái sử dụng công nghệ Inside-Out, hệ sinh thái sử dụng công nghệ Base-Station và cuối cùng là hệ sinh thái sử dụng công nghệ Outside-In.

Cũng từ đó mà các sản phẩm kính thực tế ảo trên thị trường hiện nay có cách thiết lập, sử dụng với độ nhạy, độ chính xác hoàn toàn khác nhau. Hãy cùng TechguruStore tìm hiểu lần lượt từng công nghệ các bạn nhé!

CÔNG NGHỆ INSIDE-OUT LÀ GÌ?

Công nghệ Inside-Out là công nghệ sử dụng kết hợp dữ liệu của cảm biến con quay hồi chuyển và camera tích hợp để nhận diện chuyển động của kính và điều khiển trong không gian ba chiều.

Phải nói rằng, Oculus có thể được xem là người khởi đầu cho các thiết bị thực tế ảo hiện đại, và cũng rất nhiều công nghệ thử nghiệm, ứng dụng trong thế sản xuất kính thực tế ảo ngày nay đều xuất phát từ các thử nghiệm ban đầu của hãng. Trong đó, công nghệ Inside-Out được xem như bước phát triển từ phiên bản thử nghiệm đầu tiên của hãng với tên gọi Oculus Rift DK1 (Development Kit 1) và sau đó được hoàn thiện hơn bởi gã khổng lồ công nghệ Microsoft.

Với phiên bản kính thực tế ảo VR DK1, Oculus đề xuất sử dụng cảm biến con quay hồi chuyển để tạo ra các dữ liệu về vị trí của kính trong không gian 6 chiều. Chính điều này mở đường cho rất nhiều sản phẩm sau này, bao gồm cả mẫu kính thực tế ảo “kèm điện thoại” của Samsung với tên gọi GearVR, công nghệ kính DayDreamVR của Google hay thậm chí là vô vàn các mẫu kính thực tế ảo độc lập khác do Trung Quốc sản xuất chạy trên hệ điều hành Android tùy biến.

Công nghệ này có ưu điểm là cấu hình phần cứng và phần mềm đơn giản, dễ chế tạo với chi phí thấp. Thế nhưng nó lại một điểm “lạc hậu”, đó chính là các mẫu kính này không thể hiện được các di chuyển trong không gian mà chỉ có thể tự xoay chuyển … tại chỗ mà thôi. “Mượn” ý tưởng này, Microsoft đã ứng dụng một số thành tựu công nghệ mà hãng có được qua quá trình phát triển mẫu kính thực tế tăng cường (AR – Augmented Reality) Hololens để ứng dụng vào các mẫu kính thực tế ảo VR, nhằm sử dụng các camera nhận diện gắn ngoài kính ghi nhận vị trí tương đối trong không gian ba chiều với tên gọi là công nghệ “Inside-Out”. Qua đó, “đại gia” Microsoft đã tạo ra một mẫu kính mới, “pha trộn” giữa mẫu kính thực tế tăng cường đắt đỏ với các kính thực tế ảo rẻ hơn nhiều để tạo ra thế hệ kính “Pha trộn” giữa hai thể loại với tên gọi (MR – Mixed Reality). Đáp lại lời hưởng ứng của Microsoft, rất nhiều các hãng sản xuất khác cũng đã cho ra mắt các mẫu kính hỗn hợp của mình, từ HP, ASUS, Dell, Lenovo và thậm chí cả “ông lớn” trong ngành điện tử là Samsung cũng “nhảy vào” sản xuất mẫu kính MR cao cấp nhất hiện nay.

Tuy ra mắt rầm rộ, thế nhưng nền tảng này của Microsoft vẫn thiếu vắng yếu tố quan trọng nhất là nội dung. Phải đến khi Oculus ứng dụng công nghệ này vào hai mẫu kính thực tế ảo VR đời mới của mình là Oculus Rift S và Oculus Quest thì công nghệ Inside-Out mới chính thức tạo nên một “thế lực” và thậm chí là một “hệ sinh thái” bền vững nhờ vào kho nội dung vô cùng hùng hậu của hãng.

Trên thực tế, công nghệ nhận diện chuyển động Inside-Out sở hữu nhiều ưu điểm như chi phí chế tạo rẻ, không cần phải thiết lập các bộ nhận diện nhập nhằng nhưng vẫn đem lại chất lượng trải nghiệm thực tế ảo ở mức rất tốt. Thậm chí nhờ các camera ngoài mà các nhà phát triển có thể sử dụng kính cho các tác vụ nhận diện và tương tác môi trường bên ngoài, như nhận diện chuyển động ngón tay, như tương tác với các “cột mốc” được thiết lập trên sân chơi, hay đơn giản là cho phép người dùng quan sát và tạo ra vùng an toàn đơn giản hơn nhiều so với các mẫu kính thực tế ảo truyền thống.

Thế nhưng có lợi thì cũng có hại, khi so sánh với các công nghệ nhận diện chuyển động khác, công nghệ Inside-Out cần phải kết hợp dữ liệu của nhiều camera và cảm biến con quay hồi chuyển để bộ xử lý… đoán ra vị trí tương đối của kính trên không gian. Thế nên chuyển động mà kính thể hiện ra luôn có độ trễ nhất định, đó là chưa kể đến độ chính xác cũng chỉ ở mức chấp nhận được, rất khó để người dùng có thể làm các hành động mang tính tỉ mỉ trong môi trường thực tế ảo. Tuy vậy, những nhược điểm này cũng được các kỹ sư của Facebook cải thiện dần trong thời gian gần đây bằng một số công nghệ dự đoán thông qua AI. Chính vì thế mà sự chênh lệch với các công nghệ khác cũng phần nào được rút ngắn lại.

Chú thích: Techguru, Holomia đã ứng dụng tính năng Quest Arena sử dụng camera nhận diện ngoài của Oculus Quest để tổ chức trò chơi vận động Mission X trên sân đấu mở theo thể thức 2 vs. 2 trong Giải đấu trên mô hình Arcade VR đầu tiên tại Việt Nam.

Công nghệ này vẫn được Oculus ứng dụng và phát triển trong các thế hệ kính VR tương lai. Bên cạnh đó, HP có thể xem là hãng duy nhất vẫn còn theo “cuộc đua” khi tuyên bố sẽ cho ra mắt mẫu kính thuộc loại “khủng” nhất hiện nay dựa trên nền công nghệ này là HP Reverb G2 tiếp nối thành công (trong lĩnh vực dành cho doanh nghiệp) của phiên bản đầu tiên. HTC cũng bước đầu hỗ trợ công nghệ này khi sử dụng đơn giản với mẫu kính HTC Vive Cosmos song song với sử dụng công nghệ Base-Station.

Ưu điểm:

• Đơn giản, gọn gàng, không phải thiết lập quá nhiều trước khi sử dụng
• Giá kính rẻ
• Khả năng ứng dụng các tính năng nhận diện môi trường và ngón tay tốt

Khuyết điểm:

• Kính thể hiện có độ trễ nhất định
• Khó thực hiện các thao tác nhỏ và tỉ mỉ

CÔNG NGHỆ BASE-STATION LÀ GÌ?

Công nghệ Base-Station sử dụng các cảm biến phát ra tia hồng ngoại tràn ngập không gian và được kính ghi nhận để tính toán ra vị trí chuyển động của kính và tay cầm cảm ứng trong không gian.

Mặc dù Oculus là “nhà tiên phong” mang công nghệ thực tế ảo VR đến với nền tảng điện toán hiện đại, nhưng phải nói rằng Valve Software mới là “thế lực” mạnh nhất biến mang đến biến đổi sâu sắc nhất cho công nghệ này nhờ vào sự “hậu thuẫn hùng hậu” của “kho game” Steam của mình.

Vào năm 2014, hãng được cho là đã bắt tay vào phát triển mẫu kính VR cho riêng mình, thế nhưng cuối cùng hãng đã hợp tác với HTC để ứng dụng những thành quả công nghệ mà hãng nghiên cứu được để cho ra mắt mẫu kính thực tế ảo HTC Vive V1 ứng dụng một công nghệ cảm ứng chuyển động hoàn toàn mới với tên gọi là Base-Station và trở thành một đối trọng mạnh mẽ với mẫu kính Oculus Rift CV1 của Oculus bấy giờ.

Công nghệ này ban đầu được Valve Software phát triển với tên mã Light-house và nguyên lý hoạt động cũng giống như tên gọi. Các bộ phát xạ được sử dụng để thiết lập một khu vực an toàn cho người chơi từ trước, đảm nhiệm chức năng phát ra 60 xung ánh sáng hồng ngoại mỗi giây tràn ngập không gian. Từ đó, những cảm biến trên kính có thể “bắt” được các xung ánh và cho ra kết quả vị trí tương đối của kính trong không gian với thời gian thấp hơn 1ms.

Chính vì vậy mà công nghệ Base-Station đem lại thời gian phản hồi cực nhanh, khả năng thao tác vô cùng chính xác đến những hành động nhỏ đòi hỏi sự tỉ mỉ cao hơn hẳn các công nghệ nhận diện chuyển động khác trên thị trường hiện nay, đủ “tầm” cho các mẫu kính VR cao cấp dành cho các game thủ “chịu chơi” và “chịu chi” cũng như các phiên bản kính thực tế ảo dành cho doanh nghiệp dùng để đào tạo kỹ thuật. Thậm chí có những bộ kính và thiết bị trị giá hàng chục ngàn USD sử dụng công nghệ này để mô phỏng những thao tác chuyên nghiệp như mô phỏng máy bay, mô phỏng vi phẫu thuật hay mô phỏng huấn luyện chữa cháy.

Dĩ nhiên là để đạt được những ưu thế này, người dùng phải “đánh đổi” khá nhiều. Chẳng hạn như giá kính thực tế ảo sử dụng công nghệ Base-Station thường đắt đỏ hơn nhiều do việc chế tạo cần nhiều cảm biến phức tạp. Đó là chưa kể đến việc thiết lập không gian nhận diện cho các bộ phát xạ phải “nhìn” thấy nhau, phải căn chỉnh hợp lý. Bên cạnh đó, do không sở hữu camera ngoài nên công nghệ này thiếu vắng khả năng tương tác với môi trường bên ngoài và cũng không thể nhận diện được hoạt động của bàn tay.

Để “bù đắp” cho những thiếu hụt này, Valve Software đã nghiên cứu để cho ra mắt hệ thống phát xạ Base-Station 2.0 với khả năng lắp đặt tùy ý hơn nhờ vào việc chèn thêm một đoạn code nhỏ trong các xung ánh sáng đến với cảm biến trên kính và tay cầm. Bên cạnh đó, các tay cầm Valve Knuckles trên mẫu kính Valve Index vừa được hãng ra mắt vào năm ngoái cũng tích hợp các cảm biến cảm ứng lực, cho phép theo dõi vị trí và thao tác của ngón tay của người dùng, tiến tới mô phỏng nhận diện hoạt động của bàn tay mà không cần đến camera gắn ngoài như với công nghệ Inside-Out. Tất nhiên, việc tích hợp “ngồn ngộn” các công nghệ mới này vào một mẫu kính như Valve Index đã biến nó trở thành một trong số những mẫu kính VR đắt đỏ nhất dành cho người dùng phổ thông trên thị trường hiện nay.

Chú thích: Nhờ khả năng nhận diện chuyển động chỉ ở mức millisecond mà trong Giải đấu trên mô hình Arcade VR đầu tiên tại Việt Nam, HTC Vive Cosmos được chọn cho “môn thi đấu” Beat Saber

Hiện đã có một vài hãng sản xuất “gia nhập liên minh” công nghệ Base-Station của Valve Software để “tận hưởng” những ưu thế kỹ thuật của công nghệ nhận diện chuyển động chính xác này. Ngoài HTC với các mẫu kính HTC Vive Cosmos đã có phần quen thuộc, người dùng còn có thể lựa chọn thêm một số mẫu kính được các hãng đặt trọng tâm về chất lượng hiển thị như Pimax Artisan hay nếu là người dùng doanh nghiệp, bạn có thể lựa chọn Star VR One với mức giá lên đến 3200USD để có thể có được các tính năng cao cấp cho dự án của mình.

Ưu điểm:

• Độ trễ thấp
• Khả năng nhận diện hành động với độ chính xác cao

Khuyết điểm:

• Giá kính đắt
• Không tương tác được với môi trường ngoài
• Thiết lập phức tạp

CÔNG NGHỆ OUTSIDE-IN (IR) LÀ GÌ?

Công nghệ Outside-In (IR) là công nghệ sử dụng camera hồng ngoại theo dõi các điểm đánh dấu trên kính và tay cầm để tính toán ra vị trí tương đối của kính và tay cầm trong không gian.

Vẫn tiếp tục câu chuyện về những đóng góp của Oculus với thế giới thực tế ảo VR hiện đại. Sau những thành công hạn chế của phiên bản thử nghiệm Oculus Rift DK1 đầu tiên (mà các hệ quả phát sinh đã được đề cập ở phần công nghệ Inside-Out), hãng đã tiếp tục nghiên cứu, cải tiến để cho ra mắt một công nghệ nhận diện chuyển động mới dựa trên camera hồng ngoại với tên gọi Constellation và được áp dụng trên phiên bản Oculus Rift DK2 và sau này nữa là trên phiên bản Oculus Rift CV1 được ra mắt chính thức trên thị trường. Sau này, để dễ nhận biết các hệ công nghệ nhận diện chuyển động và so sánh với công nghệ Inside-Out, người dùng và các media công nghệ thường hay gọi công nghệ này với cái tên Outside-In (IR – Infrared) để dễ phân biệt, thay cho cái tên Constellation phức tạp và khó hình dung trong nguyên bản.

Về mặt nguyên tắc, công nghệ này có cách thức hoạt động vô cùng đơn giản. Các bóng LED hồng ngoại sẽ được “đính” lên trên kính và tay cầm cảm ứng, sau đó được camera hồng ngoại ghi nhận sự biến đổi hình học giữa các điểm hồng ngoại này để cho ra kết quả về vị trí tương đối của cả kính và điều khiển trong không gian.

Trên thực tế, mặc dù sở hữu kết cấu có phần đơn giản nếu so sánh với hai công nghệ nhận diện chuyển động ở trên, thế nhưng các mẫu kính sử dụng công nghệ Outside-In (IR) cũng không hề rẻ bởi nhiều chi phí linh kiện. Có thể thấy được mẫu Oculus Rift CV1 ra mắt với giá 599USD chỉ riêng kính, đi kèm với một XBOX One Controller, hay mẫu kính PlayStation VR dành cho hệ máy PS4 cũng có mức giá lên đến 399USD chỉ riêng kính.

Mặc dù ban đầu được sản xuất để người dùng có thể ngồi một chỗ và chơi với tay cầm hơn là cách mà chúng ta sử dụng hai tay với hai cần điều khiển cảm ứng như ngày nay, thế nhưng cả Oculus Rift CV1 và PlayStation VR đều được bổ sung các tay cầm cảm ứng chuyển động mua riêng. Vấn đề bắt đầu xuất hiện từ đây. Do sử dụng kết cấu nhận dạng hình học thông qua các điểm phát sáng hồng ngoại, nên việc bổ sung thêm nhiều điểm phát sáng của các tay cầm cảm ứng khiến cho việc nhận diện bằng camera hồng ngoại trở nên khó khăn hơn, thậm chí là kém chính xác hơn với một số động tác gây “che chắn” nhất định đối với camera. Thêm vào đó, công nghệ này vẫn đòi hỏi người dùng phải thiết lập không gian chơi phức tạp, có phần tương tự với công nghệ Base-Station đã đề cập ở trên để các camera hồng ngoại có thể “thấy” rõ được vị trí của kính và tay cầm cảm ứng trong không gian mà không bỏ qua “góc chết” nào. Còn nếu chỉ sử dụng một camera duy nhất như với mẫu kính thực tế ảo PlayStation VR thì mặc dù việc thiết lập ban đầu sẽ đơn giản hơn nhiều, nhưng tầm hoạt động của người chơi sẽ vô cùng hạn chế.

Hiện tại, chỉ còn duy nhất mẫu kinh PlayStation VR sử dụng công nghệ Outside-In (IR) là còn đang được nhà sản xuất Sony duy trì trên thị trường. Các hãng sản xuất khác đã chuyển sang sử dụng các công nghệ khác với độ chính xác cao hơn, thiết lập đơn giản hơn. Mặc dù Sony vẫn cho biết hãng sẽ tiếp tục hỗ trợ mẫu kính này sang thế hệ console đời mới PlayStation 5 của hãng ra mắt vào năm nay, thế nhưng vẫn chưa rõ hãng có tiếp tục phát triển một mẫu kính mới sử dụng công nghệ này hay không.

Ưu điểm:

• Nguyên lý đơn giản
• Có nhiều mức độ lắp đặt từ đơn giản đến phức tạp

Khuyết điểm:

• Độ chính xác chuyển động tương đối
• Có độ trễ trong nhận diện chuyển động
• Giá chế tạo đắt đỏ

TỔNG KẾT

Với hàng chục mẫu kính VR đang có mặt trên thị trường hiện nay, công nghệ thực tế ảo đang nhận được sự quan tâm của rất nhiều các “người khổng lồ” trong làng công nghệ và dần đạt đến “độ chín” nhất định. Nhờ đó mà các sản phẩm ra mắt trong thời gian gần đây đều dễ dàng sử dụng hơn, đa dạng về nội dung hơn, cũng như thao tác trực quan hơn hẳn các phiên bản ra mắt đầu tiên, nhất là trong các công nghệ nhận diện chuyển động.

Mặc dù có một vài hãng công nghệ, các startup vừa và nhỏ cũng đang nghiên cứu những công nghệ nhận dạng chuyển động tiên tiến để áp dụng cho kính thực tế ảo, nhưng hai công nghệ Inside-Out và Base-Station vẫn đang là xu hướng chủ đạo cho thị trường hiện nay, nhận được sự hậu thuẫn vô cùng hùng hậu từ các hãng công nghệ hàng đầu.

Qua bài viết này, TechguruStore đã giới thiệu đến bạn đọc cái nhìn tổng quát nhất về thế giới công nghệ thực tế ảo VR hiện nay. Vậy ứng dụng của công nghệ này vào đời sống là như thế nào? Hãy đón đọc kỳ sau các bạn nhé!