LiDAR trên điện thoại là công nghệ cảm biến đo chiều sâu giúp máy “nhìn” không gian 3D xung quanh theo thời gian thực. Cảm biến này lần đầu xuất hiện trên iPad Pro 2020, sau đó được Apple đưa lên iPhone 12 Pro và tiếp tục trang bị cho các dòng iPhone Pro cho tới nay. Khác với cảm biến camera thông thường, LiDAR phát ra chùm tia laser hồng ngoại và đo thời gian photon phản hồi để dựng bản đồ độ sâu chính xác từng milimet.
LiDAR là viết tắt của Light Detection and Ranging, công nghệ vốn được dùng trong xe tự lái, khảo sát địa hình và robot. Khi thu nhỏ vào smartphone, nó mở ra hàng loạt ứng dụng từ chụp ảnh thiếu sáng, thực tế tăng cường tới quét 3D. Bài viết này sẽ giải thích nguyên lý hoạt động, so sánh với cảm biến ToF thông thường và điểm qua những ứng dụng thực tế đáng dùng nhất.
LiDAR trên điện thoại hoạt động như thế nào?
LiDAR trên iPhone thuộc loại dToF (direct Time-of-Flight). Cụm phát dùng laser VCSEL bắn hàng nghìn xung hồng ngoại mỗi giây, còn cụm thu dùng cảm biến SPAD để bắt từng photon phản xạ và tính khoảng cách dựa trên thời gian bay. Vì đo thời gian trực tiếp nên độ chính xác cao, hoạt động tốt cả trong bóng tối hoàn toàn, phạm vi tối đa khoảng 5 mét.
Dữ liệu độ sâu được cập nhật theo thời gian thực tạo thành “bản đồ” 3D của khung cảnh. Hệ điều hành và ứng dụng có thể dùng bản đồ này để đặt vật thể ảo lên bề mặt thật, đo khoảng cách, hoặc tách chủ thể khỏi hậu cảnh chính xác hơn nhiều so với thuật toán ước lượng từ hai camera.
dToF và iToF khác nhau thế nào?
Trước LiDAR, nhiều điện thoại Android dùng cảm biến iToF (indirect Time-of-Flight). Samsung Galaxy S20 series là ví dụ điển hình. Cả hai đều đo thời gian ánh sáng phản xạ, nhưng iToF đo độ lệch pha của sóng ánh sáng liên tục thay vì thời gian bay của từng xung, nên kém chính xác hơn, phạm vi ngắn hơn và ngốn điện hơn.
| Tiêu chí | iToF (Android) | LiDAR dToF (iPhone) |
|---|---|---|
| Nguyên lý | Đo lệch pha sóng ánh sáng | Đo thời gian bay photon |
| Độ chính xác | Trung bình | Cao |
| Phạm vi hoạt động | 2-3 mét | Khoảng 5 mét |
| Hoạt động trong tối | Kém hơn | Tốt |
| Tiêu thụ điện năng | Cao hơn | Thấp hơn |
Chính vì khoảng cách về độ chính xác và chi phí, Samsung đã bỏ cảm biến iToF từ Galaxy S21 Ultra và không quay lại. Tính tới nay, LiDAR gần như là đặc quyền của Apple: toàn bộ dòng iPhone Pro và iPad Pro từ 2020 trở đi đều có, trong khi hầu hết flagship Android không trang bị cảm biến tương đương.
Ứng dụng thực tế của LiDAR trên điện thoại
Chụp ảnh thiếu sáng và lấy nét nhanh
Trong điều kiện ánh sáng yếu, camera thường loay hoay tìm điểm lấy nét vì tương phản quá thấp. LiDAR cung cấp bản đồ độ sâu ngay lập tức, giúp autofocus nhanh hơn đáng kể theo công bố của Apple, đồng thời hỗ trợ hiệu ứng xóa phông chính xác hơn khi chụp người hoặc vật thể trong đêm.
Thực tế tăng cường AR
AR là lĩnh vực LiDAR phát huy sức mạnh rõ nhất. Ứng dụng nội thất như IKEA Place đặt sofa, tủ vào phòng thật với tỷ lệ chuẩn, nhờ bản đồ độ sâu mà vật thể ảo đứng vững trên mặt phẳng, đổ bóng đúng và che chắn đúng khi có người đi qua. Game AR cũng tận dụng khả năng quét không gian để nhân vật tương tác với đồ đạc thật một cách tự nhiên.
Đo đạc và quét 3D
Ứng dụng Measure có sẵn trên iPhone cho phép đo khoảng cách, chiều cao và diện tích chỉ bằng cách quét camera. Với người dùng chuyên sâu hơn, Polycam, Scaniverse hay Kiri Engine biến điện thoại thành máy quét 3D cầm tay: quét vật thể, căn phòng, thậm chí cả công trình nhỏ để xuất file dùng trong thiết kế nội thất hoặc in 3D. Canvas là lựa chọn phổ biến để quét toàn bộ căn nhà phục vụ đo đạc bất động sản.
Hỗ trợ người khiếm thị
Microsoft Seeing AI dùng LiDAR mô tả môi trường xung quanh bằng giọng nói, giúp người khiếm thị nhận biết khoảng cách tới vật cản, cửa ra vào hay người đối diện. Đây là minh chứng rõ ràng rằng công nghệ đo chiều sâu không chỉ phục vụ giải trí mà còn mang giá trị nhân văn.
Xu hướng và tương lai
Apple vẫn là khách hàng lớn nhất của STMicroelectronics, nhà cung cấp chip LiDAR cho iPhone, và liên tục nâng cấp cảm biến qua từng thế hệ. Trong khi đó, một số ứng dụng quét 3D bắt đầu dùng AI để dựng bản đồ độ sâu từ camera thường, giúp cả những iPhone không có LiDAR vẫn quét 3D được ở mức chấp nhận được. Xu hướng này cho thấy phần mềm thông minh đang dần lấp khoảng trống phần cứng, nhưng với người cần độ chính xác cao, LiDAR vẫn là lựa chọn số một.
Nếu đang cân nhắc nâng cấp điện thoại và thường xuyên chụp ảnh đêm, chơi AR hoặc làm việc với mô hình 3D, một chiếc iPhone Pro hay iPad Pro có LiDAR là khoản đầu tư xứng đáng. Còn nếu chỉ dùng điện thoại cho nhu cầu cơ bản, đây đơn giản là tính năng “có thì tốt” chứ không phải lý do bắt buộc phải đổi máy.
Tham khảo thêm
Bạn có thể tìm hiểu sâu hơn về công nghệ này qua bài viết của ZDNET về 8 cách dùng LiDAR trên iPhone và iPad, thông cáo ra mắt iPhone 12 Pro của Apple, và khái niệm LiDAR trên Wikipedia cùng camera Time-of-Flight.
