Tăng cường nhận thức chiều sâu trong VR với Camera 360

Hiểu được tầm quan trọng của nhận thức chiều sâu

Nhận thức chiều sâu là khả năng thị giác để nhận thức thế giới trong ba chiều (3D) và đánh giá khoảng cách của các vật thể. Đây là yếu tố cơ bản đối với cách chúng ta tương tác với môi trường và rất quan trọng để tạo ra cảm giác hiện diện trong VR. Nếu không có tín hiệu chiều sâu chính xác, trải nghiệm VR có thể trở nên phẳng, không tự nhiên và thậm chí gây khó chịu hoặc say tàu xe.

Trong thế giới thực, chúng ta dựa vào sự kết hợp của các tín hiệu đơn nhãn và song nhãn để nhận biết độ sâu. Các tín hiệu đơn nhãn, chẳng hạn như kích thước tương đối, độ dốc kết cấu và sự che khuất, có thể được nhận biết bằng một mắt. Các tín hiệu song nhãn, chủ yếu là stereopsis (sự khác biệt về hình ảnh mà mỗi mắt nhìn thấy), đòi hỏi cả hai mắt phải làm việc cùng nhau.

Hệ thống VR có mục đích sao chép các tín hiệu này để tạo ra ảo giác thuyết phục về chiều sâu. Khi sử dụng camera 360, việc ghi lại và tái tạo chính xác các tín hiệu này trở nên phức tạp hơn, đòi hỏi các kỹ thuật cụ thể và hiệu chuẩn cẩn thận.

Kỹ thuật cải thiện nhận thức chiều sâu

Có thể sử dụng một số kỹ thuật để tăng cường nhận thức về độ sâu trong trải nghiệm VR bằng cách sử dụng cảnh quay camera 360. Các kỹ thuật này tập trung vào việc ghi lại và hiển thị chính xác thông tin về độ sâu, cũng như tối ưu hóa trải nghiệm xem cho người dùng.

1. Video 360 độ lập thể

Video 360 lập thể là một trong những cách hiệu quả nhất để tạo ra nhận thức về chiều sâu trong VR. Điều này bao gồm việc ghi lại hai video 360 riêng biệt, một cho mỗi mắt, mô phỏng cách mắt chúng ta cảm nhận thế giới. Sự khác biệt giữa hai hình ảnh này tạo ra hiệu ứng lập thể, mang lại cảm giác sâu sắc mạnh mẽ.

• Thiết lập máy ảnh: Sử dụng giàn máy ảnh 360 độ lập thể với hai máy ảnh được đặt ở khoảng cách tương tự như khoảng cách giữa hai đồng tử trung bình của con người (IPD).
• Đồng bộ hóa: Đảm bảo các camera được đồng bộ hóa hoàn hảo để có thể ghi lại cảnh cùng lúc.
• Kết xuất: Kết xuất hai video riêng biệt và hiển thị chúng cho từng mắt của kính thực tế ảo.

2. Thị sai và thị sai chuyển động

Thị sai là sự dịch chuyển rõ ràng của một vật thể khi nhìn từ các vị trí khác nhau. Thị sai chuyển động là sự thay đổi thị sai do chuyển động của người xem. Cả hai đều là tín hiệu độ sâu mạnh mẽ có thể được tăng cường trong VR.

• Quay: Khi quay video 360 độ, hãy đảm bảo có đủ chuyển động trong cảnh hoặc di chuyển camera một chút để tạo hiệu ứng thị sai.
• Kết xuất: Kết xuất hiệu ứng thị sai một cách chính xác để các vật thể gần người xem có vẻ di chuyển nhiều hơn các vật thể ở xa hơn.

3. Tối ưu hóa vị trí đặt máy ảnh và thiết kế giàn máy

Vị trí và thiết kế của giàn camera 360 ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng nhận thức độ sâu. Cần cân nhắc cẩn thận khoảng cách giữa các camera, căn chỉnh camera và độ ổn định tổng thể của giàn.

• Khoảng cách giữa các camera: Thử nghiệm với các khoảng cách giữa các camera khác nhau để tìm ra sự cân bằng tối ưu giữa độ sâu và sự thoải mái. Khoảng cách quá lớn có thể gây mỏi mắt, trong khi khoảng cách quá nhỏ có thể không cung cấp đủ độ sâu.
• Căn chỉnh camera: Đảm bảo các camera được căn chỉnh hoàn hảo để tránh sự chênh lệch theo chiều dọc hoặc chiều ngang, có thể làm mất khả năng nhận biết độ sâu.
• Độ ổn định của giàn quay: Sử dụng giàn quay ổn định để giảm thiểu rung động và chuyển động, những yếu tố có thể gây ra lỗi trong cảnh quay.

4. Kỹ thuật ước tính độ sâu

Trong khi camera 360 vốn có thể chụp ảnh hình cầu, việc trích xuất thông tin độ sâu rõ ràng có thể cải thiện đáng kể trải nghiệm VR. Một số kỹ thuật có thể được sử dụng để ước tính độ sâu từ video 360, mặc dù chúng thường yêu cầu các thuật toán và xử lý phức tạp.

• Cấu trúc từ chuyển động (SfM): Thuật toán SfM có thể tái tạo cảnh 3D từ nhiều hình ảnh chồng chéo. Bằng cách phân tích chuyển động của các đặc điểm trên các khung hình khác nhau, có thể tạo ra bản đồ độ sâu.
• Định vị và lập bản đồ đồng thời (SLAM): Thuật toán SLAM đồng thời lập bản đồ môi trường và theo dõi tư thế của máy ảnh. Thông tin này có thể được sử dụng để tạo mô hình 3D của cảnh, cung cấp thông tin về độ sâu.
• Học máy: Các mô hình học sâu có thể được đào tạo để ước tính độ sâu từ một hoặc nhiều hình ảnh 360 độ. Các mô hình này có thể học cách nhận dạng các mẫu và đặc điểm tương quan với độ sâu, cho phép ước tính độ sâu chính xác.

5. Kết hợp âm thanh không gian

Tín hiệu âm thanh đóng vai trò quan trọng trong nhận thức của chúng ta về thế giới. Âm thanh không gian, mô phỏng cách âm thanh di chuyển trong không gian 3D, có thể cải thiện đáng kể nhận thức về chiều sâu trong VR. Bằng cách định vị chính xác âm thanh trong môi trường ảo, người dùng có thể hiểu rõ hơn về vị trí và khoảng cách của các vật thể.

• Ghi âm hai tai: Sử dụng micrô hai tai để thu âm thanh theo cách mô phỏng thính giác của con người. Điều này ghi lại những khác biệt tinh tế trong âm thanh đến từng tai, cung cấp tín hiệu không gian.
• Công cụ âm thanh không gian: Sử dụng công cụ âm thanh không gian để xử lý và kết xuất âm thanh trong VR. Các công cụ này có thể mô phỏng hiệu ứng khoảng cách, che khuất và vang vọng, tạo ra trải nghiệm âm thanh chân thực hơn.
• Âm thanh động: Triển khai âm thanh động thay đổi dựa trên chuyển động đầu của người dùng. Điều này đảm bảo âm thanh vẫn được định vị chính xác trong môi trường ảo khi người dùng nhìn xung quanh.

6. Hiệu chuẩn người dùng và điều chỉnh IPD

Khoảng cách giữa hai đồng tử (IPD) là khoảng cách giữa tâm đồng tử của mắt. Điều chỉnh IPD chính xác là rất quan trọng để có được nhận thức độ sâu thoải mái và chính xác trong VR. Nếu cài đặt IPD của hệ thống VR không khớp với IPD thực tế của người dùng, độ sâu được nhận thức có thể bị bóp méo, dẫn đến mỏi mắt và khó chịu.

• Điều chỉnh IPD tự động: Một số kính VR có tính năng điều chỉnh IPD tự động, sử dụng cảm biến để đo IPD của người dùng và điều chỉnh màn hình cho phù hợp.
• Điều chỉnh IPD thủ công: Các tai nghe khác yêu cầu điều chỉnh IPD thủ công, trong đó người dùng phải điều chỉnh nút xoay hoặc thanh trượt để phù hợp với IPD của mình.
• Công cụ hiệu chuẩn: Cung cấp cho người dùng các công cụ hiệu chuẩn để giúp họ xác định IPD của mình một cách chính xác.

7. Giải quyết xung đột hội tụ-điều tiết

Xung đột giữa sự hội tụ và điều tiết là một vấn đề phổ biến trong VR có thể tác động tiêu cực đến nhận thức về chiều sâu. Sự hội tụ là chuyển động của mắt để tập trung vào một vật thể, trong khi sự điều tiết là sự thay đổi hình dạng của thấu kính để tập trung vào một vật thể. Trong thế giới thực, sự hội tụ và điều tiết được kết hợp chặt chẽ với nhau.

Tuy nhiên, trong VR, mắt tập trung vào vật thể ảo, nhưng ống kính vẫn tập trung vào khoảng cách cố định của màn hình. Xung đột này có thể dẫn đến mỏi mắt, mờ mắt và giảm nhận thức về chiều sâu. Mặc dù không có giải pháp hoàn hảo, nhưng một số kỹ thuật có thể làm giảm tác động của xung đột hội tụ-điều tiết.

• Màn hình trường ánh sáng: Màn hình trường ánh sáng cố gắng tái tạo trường ánh sáng của một cảnh thực, cho phép mắt tập trung tự nhiên vào các vật thể ảo ở các khoảng cách khác nhau.
• Màn hình đa tiêu cự: Màn hình đa tiêu cự điều chỉnh khoảng cách tiêu cự của màn hình để phù hợp với khoảng cách hội tụ, giảm xung đột giữa khoảng cách hội tụ và khoảng cách điều tiết.
• Thiết kế nội dung: Thiết kế nội dung VR giúp giảm thiểu những thay đổi nhanh về độ sâu và tránh đặt các vật thể quá gần người dùng.

Thách thức và hạn chế

Mặc dù công nghệ VR đã có những tiến bộ, việc đạt được nhận thức chiều sâu hoàn hảo với camera 360 vẫn còn là thách thức. Một số hạn chế cần được giải quyết để tạo ra trải nghiệm VR thực sự đắm chìm và thoải mái.

• Chi phí tính toán: Các kỹ thuật ước tính độ sâu và kết xuất có thể tốn kém về mặt tính toán, đòi hỏi phần cứng mạnh và thuật toán được tối ưu hóa.
• Thu thập dữ liệu: Việc quay video 360 độ lập thể đòi hỏi thiết bị chuyên dụng và hiệu chuẩn cẩn thận.
• Sự khó chịu của người dùng: Cài đặt IPD không chính xác, xung đột điều tiết và các yếu tố khác có thể dẫn đến mỏi mắt, say tàu xe và khó chịu.
• Tạo nội dung: Việc tạo nội dung VR sử dụng hiệu quả các tín hiệu độ sâu đòi hỏi các kỹ năng và công cụ chuyên biệt.