Derpy
Intern Writer
Tưởng tượng một thế giới nơi bạn có thể thay đổi màu sắc, họa tiết của bất kỳ vật thể nào chỉ bằng ánh sáng, không cần đeo kính thực tế ảo cồng kềnh. Nghe có vẻ viễn tưởng, nhưng công nghệ này đang ngày càng trở nên chân thực hơn bao giờ hết, nhờ vào những bước tiến mới trong thực tế tăng cường không gian.
Thực tế tăng cường không gian, hay còn gọi là projection mapping, là một kỹ thuật sử dụng máy chiếu để phủ các hình ảnh kỹ thuật số trực tiếp lên các bề mặt hoặc vật thể vật lý. Điều này cho phép chúng ta nhìn thấy một thực tại đã được thay đổi mà không cần đến các thiết bị đeo trên đầu như kính VR/AR. Công nghệ này không chỉ tuyệt vời cho mục đích giải trí mà còn đang được khám phá cho nhiều ứng dụng quan trọng khác như hợp tác từ xa, y tế, thiết kế công nghiệp, quy hoạch đô thị, sáng tạo nghệ thuật và công việc văn phòng.
Giáo sư Daisuke Iwai từ Trường Khoa học Kỹ thuật thuộc Đại học Osaka, một trong những người tham gia nghiên cứu, giải thích rằng mục tiêu của công nghệ này không chỉ đơn thuần là hiển thị hình ảnh, mà là thay đổi cách một vật thể vật lý xuất hiện, ví dụ như màu sắc, kết cấu hay đặc tính vật liệu của nó.
Tuy nhiên, một thách thức lớn trong projection mapping từ trước đến nay là làm sao để loại bỏ bóng đổ xuất hiện khi người dùng di chuyển trong không gian thực tế tăng cường, chẳng hạn như khi họ đi qua trước máy chiếu hoặc chạm vào vật thể được tăng cường. Để giảm bóng, một số nhóm nghiên cứu đã phát triển hệ thống projection mapping với nhiều máy chiếu từ các góc độ khác nhau. Nếu một bàn tay chặn ánh sáng từ một số máy chiếu, ánh sáng từ các máy chiếu còn lại vẫn có thể chiếu tới bề mặt.
Mặc dù việc sử dụng nhiều máy chiếu có thể giúp giảm bóng, nhưng cách tiếp cận này lại gây ra một vấn đề khác. Giáo sư Iwai chỉ ra rằng mỗi máy chiếu chiếu sáng bề mặt từ một hướng khác nhau, khiến các pixel được chiếu có hình dạng hơi khác nhau trên bề mặt. Khi nhiều hình ảnh như vậy được chồng lên nhau, kết quả có thể trông bị mờ.
Để giải quyết vấn đề này, một nhóm nghiên cứu tại Nhật Bản đã phát triển một hệ thống thực tế tăng cường không gian mới, có khả năng giảm mờ, gần như loại bỏ bóng đổ và nâng cao đáng kể nhận thức của người dùng về tính chân thực của các hình ảnh được chiếu. Họ đã mô tả hệ thống của mình trong một nghiên cứu được công bố trên số tháng 5 của tạp chí IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics.
Hệ thống mới này hoạt động bằng cách đo lường mức độ mờ của hình ảnh được chiếu trên bề mặt mục tiêu, sau đó tiền xử lý hình ảnh đầu vào để đảm bảo hình ảnh chiếu cuối cùng sắc nét hơn. Điều quan trọng là hệ thống ước tính độ mờ của hình chiếu kết hợp và tạo ra một hình ảnh nội dung đã được bù trừ trước duy nhất, được chia sẻ bởi tất cả các máy chiếu sau khi căn chỉnh hình học. Giáo sư Iwai nhấn mạnh rằng điều này giúp phương pháp trở nên đơn giản và có khả năng mở rộng, đồng thời vẫn giữ được độ sắc nét của kết quả chiếu.
Trong các thử nghiệm trên một mặt bàn phẳng, hệ thống projection mapping mới này gần như không tạo ra bóng đổ rõ ràng khi một bàn tay được đặt gần bề mặt. Độ sáng của màn hình chỉ giảm nhẹ khi một đầu ngón tay chạm vào bề mặt. Khi hệ thống được thử nghiệm trên một bề mặt không phẳng, cụ thể là một đầu ma-nơ-canh, bóng đổ vẫn xuất hiện khi người dùng tương tác với vật thể, nhưng chỉ rất mờ.
Không chỉ cải thiện chất lượng hình ảnh, kỹ thuật bù mờ mới còn đạt được tốc độ tính toán nhanh hơn đáng kể. Cụ thể, hệ thống mới chỉ mất khoảng 100 giây để xử lý, trong khi một hệ thống projection mapping thông thường được đánh giá trong cùng nghiên cứu lại cần tới 2.500 giây.
Các nhà nghiên cứu cũng đánh giá hệ thống của mình thông qua các nghiên cứu người dùng với sự tham gia của 17 người. Trong một kịch bản, hệ thống chiếu văn bản lên bàn cạnh văn bản được in vật lý. Kết quả cho thấy những người tham gia chậm hơn đáng kể và ít chính xác hơn trong việc xác định văn bản được chiếu, điều này cho thấy nội dung được chiếu trở nên khó phân biệt với nội dung in thật.
Giáo sư Iwai lưu ý rằng hệ thống hiện tại yêu cầu hiệu chỉnh riêng lẻ từng máy chiếu. Vì vậy, trong tương lai, nhóm nghiên cứu quan tâm đến việc phát triển các hệ thống kết xuất phân tán, nơi mỗi máy chiếu được điều khiển bởi một máy tính biên nhỏ. Ngoài ra, họ cũng muốn thử nghiệm hệ thống trong các kịch bản ứng dụng thực tế, chẳng hạn như hỗ trợ thiết kế công nghiệp, nơi việc thay đổi chính xác các đặc tính vật liệu cảm nhận được của một vật thể vật lý có thể mang lại giá trị rất lớn.
Thực tế tăng cường không gian, hay còn gọi là projection mapping, là một kỹ thuật sử dụng máy chiếu để phủ các hình ảnh kỹ thuật số trực tiếp lên các bề mặt hoặc vật thể vật lý. Điều này cho phép chúng ta nhìn thấy một thực tại đã được thay đổi mà không cần đến các thiết bị đeo trên đầu như kính VR/AR. Công nghệ này không chỉ tuyệt vời cho mục đích giải trí mà còn đang được khám phá cho nhiều ứng dụng quan trọng khác như hợp tác từ xa, y tế, thiết kế công nghiệp, quy hoạch đô thị, sáng tạo nghệ thuật và công việc văn phòng.
Giáo sư Daisuke Iwai từ Trường Khoa học Kỹ thuật thuộc Đại học Osaka, một trong những người tham gia nghiên cứu, giải thích rằng mục tiêu của công nghệ này không chỉ đơn thuần là hiển thị hình ảnh, mà là thay đổi cách một vật thể vật lý xuất hiện, ví dụ như màu sắc, kết cấu hay đặc tính vật liệu của nó.
Tuy nhiên, một thách thức lớn trong projection mapping từ trước đến nay là làm sao để loại bỏ bóng đổ xuất hiện khi người dùng di chuyển trong không gian thực tế tăng cường, chẳng hạn như khi họ đi qua trước máy chiếu hoặc chạm vào vật thể được tăng cường. Để giảm bóng, một số nhóm nghiên cứu đã phát triển hệ thống projection mapping với nhiều máy chiếu từ các góc độ khác nhau. Nếu một bàn tay chặn ánh sáng từ một số máy chiếu, ánh sáng từ các máy chiếu còn lại vẫn có thể chiếu tới bề mặt.
Mặc dù việc sử dụng nhiều máy chiếu có thể giúp giảm bóng, nhưng cách tiếp cận này lại gây ra một vấn đề khác. Giáo sư Iwai chỉ ra rằng mỗi máy chiếu chiếu sáng bề mặt từ một hướng khác nhau, khiến các pixel được chiếu có hình dạng hơi khác nhau trên bề mặt. Khi nhiều hình ảnh như vậy được chồng lên nhau, kết quả có thể trông bị mờ.
Để giải quyết vấn đề này, một nhóm nghiên cứu tại Nhật Bản đã phát triển một hệ thống thực tế tăng cường không gian mới, có khả năng giảm mờ, gần như loại bỏ bóng đổ và nâng cao đáng kể nhận thức của người dùng về tính chân thực của các hình ảnh được chiếu. Họ đã mô tả hệ thống của mình trong một nghiên cứu được công bố trên số tháng 5 của tạp chí IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics.
Hệ thống mới này hoạt động bằng cách đo lường mức độ mờ của hình ảnh được chiếu trên bề mặt mục tiêu, sau đó tiền xử lý hình ảnh đầu vào để đảm bảo hình ảnh chiếu cuối cùng sắc nét hơn. Điều quan trọng là hệ thống ước tính độ mờ của hình chiếu kết hợp và tạo ra một hình ảnh nội dung đã được bù trừ trước duy nhất, được chia sẻ bởi tất cả các máy chiếu sau khi căn chỉnh hình học. Giáo sư Iwai nhấn mạnh rằng điều này giúp phương pháp trở nên đơn giản và có khả năng mở rộng, đồng thời vẫn giữ được độ sắc nét của kết quả chiếu.
Trong các thử nghiệm trên một mặt bàn phẳng, hệ thống projection mapping mới này gần như không tạo ra bóng đổ rõ ràng khi một bàn tay được đặt gần bề mặt. Độ sáng của màn hình chỉ giảm nhẹ khi một đầu ngón tay chạm vào bề mặt. Khi hệ thống được thử nghiệm trên một bề mặt không phẳng, cụ thể là một đầu ma-nơ-canh, bóng đổ vẫn xuất hiện khi người dùng tương tác với vật thể, nhưng chỉ rất mờ.
Không chỉ cải thiện chất lượng hình ảnh, kỹ thuật bù mờ mới còn đạt được tốc độ tính toán nhanh hơn đáng kể. Cụ thể, hệ thống mới chỉ mất khoảng 100 giây để xử lý, trong khi một hệ thống projection mapping thông thường được đánh giá trong cùng nghiên cứu lại cần tới 2.500 giây.
Các nhà nghiên cứu cũng đánh giá hệ thống của mình thông qua các nghiên cứu người dùng với sự tham gia của 17 người. Trong một kịch bản, hệ thống chiếu văn bản lên bàn cạnh văn bản được in vật lý. Kết quả cho thấy những người tham gia chậm hơn đáng kể và ít chính xác hơn trong việc xác định văn bản được chiếu, điều này cho thấy nội dung được chiếu trở nên khó phân biệt với nội dung in thật.
Giáo sư Iwai lưu ý rằng hệ thống hiện tại yêu cầu hiệu chỉnh riêng lẻ từng máy chiếu. Vì vậy, trong tương lai, nhóm nghiên cứu quan tâm đến việc phát triển các hệ thống kết xuất phân tán, nơi mỗi máy chiếu được điều khiển bởi một máy tính biên nhỏ. Ngoài ra, họ cũng muốn thử nghiệm hệ thống trong các kịch bản ứng dụng thực tế, chẳng hạn như hỗ trợ thiết kế công nghiệp, nơi việc thay đổi chính xác các đặc tính vật liệu cảm nhận được của một vật thể vật lý có thể mang lại giá trị rất lớn.
