Holocam của Zeiss biến cửa sổ thành camera
(digitalcameraworld.com)- Holocam của Zeiss là công nghệ dựa trên holography, cho phép sử dụng các vật liệu trong suốt như cửa kính, màn hình laptop, cửa sổ ô tô hay kính cửa ra vào như một chiếc camera
- Khi camera được tích hợp trong suốt vào trong màn hình, có thể bố trí mà không cần cutout hay punch-hole, đồng thời giảm vấn đề lệch hướng nhìn trong các cuộc gọi video
- Nguyên lý cốt lõi là holographic in-coupling, dẫn sáng và de-coupling để chuyển hướng ánh sáng đi vào vật liệu trong suốt tới cảm biến hình ảnh ẩn
- Công bố tại CES 2024 tập trung vào Multifunctional Smart Glass của Zeiss và các ứng dụng trên ô tô, rồi mở rộng sang các trường hợp như chuông cửa thông minh, webcam, camera đỗ xe, nhận diện khuôn mặt/cử chỉ và phát hiện tài xế mệt mỏi
- Cũng có lo ngại về camera ẩn vì ngay cả cửa sổ hay cửa kính phòng tắm cũng có thể bị dùng như thiết bị giám sát, nên khi áp dụng vào sản phẩm thường ngày sẽ luôn đi kèm bài toán tiện ích và quyền riêng tư
Khái niệm cơ bản của Holocam
- Zeiss đã giới thiệu Holocam tại CES 2024, và công nghệ này khiến các vật liệu trong suốt như kính hoặc màn hình có thể hoạt động như camera
- Các đối tượng ứng dụng gồm cửa sổ ô tô, màn hình laptop, kính cửa ra vào, v.v.
- Kính hoặc màn hình trong suốt có thể được dùng như thể chúng sở hữu một cảm biến hình ảnh vô hình
Camera trong suốt thay đổi thiết kế màn hình như thế nào
- Nếu có thể làm camera hoàn toàn trong suốt, màn hình sẽ không còn cần cutout hay punch-hole
- Trong gọi video, camera có thể được đặt ở phía trên hoặc tại vị trí mong muốn bên trong màn hình, cho phép tạo trải nghiệm giao tiếp bằng mắt tự nhiên hơn với người đối diện
- Cách sử dụng kiểu “webcam có thể nhìn ở bất kỳ đâu trên màn hình” cũng trở nên khả thi
Cách hoạt động
- Holocam có cấu trúc gửi ánh sáng đi vào vật liệu trong suốt tới một cảm biến hình ảnh ẩn
-
Các thành phần quang học cốt lõi
- holographic in-coupling
- dẫn sáng (light guiding)
- de-coupling
- Ngay cả khi toàn bộ tấm kính không lồi hẳn lên như một mô-đun camera nhìn thấy được, ánh sáng vẫn có thể được truyền tới cảm biến
Trọng tâm tại CES 2024 và các ví dụ ứng dụng
- Bài trình bày của Zeiss tại CES tập trung vào toàn bộ hệ thống Multifunctional Smart Glass và các ứng dụng trong ô tô
- Dù trọng tâm là những ví dụ về cách holography cải thiện khả năng thao tác trong xe, công nghệ này vẫn có thể mở rộng sang dải sản phẩm rộng hơn
- Các ví dụ ứng dụng gồm:
- chuông cửa thông minh không cần mô-đun camera riêng
- webcam có thể nhìn ở bất kỳ đâu trên màn hình
- camera đỗ xe có thể được giấu hoàn toàn
- nhận diện khuôn mặt hoặc cử chỉ dựa trên màn hình
- mở khóa cửa bằng nhận diện khuôn mặt
- phát hiện tài xế mệt mỏi
- điện thoại và máy tính bảng không có notch hay punch-hole
Tiềm năng quang học và những câu hỏi còn lại
- Nếu có thể dùng toàn bộ tấm kính như một ống kính camera, sẽ xuất hiện những khả năng quang học mới
- Phần giới thiệu của Zeiss có nhắc tới “large aperture invisible camera” và “individual adjustment of orientation and size of the field of views”
- Mức khẩu độ tối đa và phạm vi lấy nét của loại camera này sẽ tới đâu vẫn là điều còn gây tò mò
Lo ngại về quyền riêng tư
- Công nghệ như Holocam có thể ngay lập tức gắn với vấn đề camera ẩn
- Trong bối cảnh vẫn tồn tại lo ngại về camera ẩn tại Airbnb, khả năng ngay cả cửa sổ hay cửa kính phòng tắm ở chỗ ở cho thuê cũng có thể bị dùng để giám sát là điều khiến người ta khó chịu
- Bản thân công nghệ rất thú vị, nhưng nếu được đưa vào sử dụng hằng ngày thì cách xử lý sự tồn tại của camera vô hình sẽ trở nên rất quan trọng
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Nói với những người đang lo ngại thì đây hiện là loại kính cực kỳ chuyên dụng với quy trình sản xuất vô cùng phức tạp, và theo định luật nhiệt động lực học thì cũng không thể trong suốt 100%
Đây không phải thứ có thể biến cửa sổ kính hiện có thành công cụ giám sát, mà chỉ có thể khả thi trong các lắp đặt mới nếu có chỗ cho thiết bị hỗ trợ và ngân sách từ hàng chục nghìn đến hàng trăm nghìn USD
Loại kính camera này ít nhất cũng sẽ có một lớp ám màu nhẹ và được dùng cho mục đích đặc biệt; tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu, độ phân giải và hiệu năng thiếu sáng cũng sẽ khá tệ
Hiện tại, các thành phần cấu trúc của công nghệ này chủ yếu được dùng trong các loại màn hình hiển thị HUD cực đắt tiền trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, nên có vẻ khó mà gặp nó trong vòng 10 năm tới
Công nghệ cảm biến từ xa đáng lo lúc này là giám sát RF dùng tổ hợp mmWave, radar xuyên tường và giao thoa kế Wi‑Fi. iPhone có ngẫu nhiên hóa MAC, nhưng nhiều thiết bị khác như TPMS trên ô tô thì không. Lidar chế độ Geiger cũng thú vị; công ty tôi từng làm trước đây đã từng demo việc lập bản đồ bên trong nhà của ai đó
Camera lỗ kim với ống kính 2mm vốn đã rẻ và rất dễ mua, nên khi đã có nhiều lựa chọn như vậy thì hầu như không có lý do gì để dùng một “camera cửa sổ” đắt đỏ
Nếu bạn lo về giám sát của chính phủ hay đối thủ có ngân sách dồi dào thì đáng để bận tâm, nhưng đa số chúng ta không thuộc nhóm đó
Kính thường cũng đâu có trong suốt 100% ngay cả khi chỉ xét ánh sáng khả kiến. Nếu điều đáng lo là có dễ bị nhận ra hay không, thì có lẽ nên xem sự khác biệt trong vùng khả kiến chứ?
Hơn nữa, một số loại kính vốn cố ý nhuộm màu, và điều chỉnh ám màu động cũng là một ứng dụng ở đây. Về lý thuyết, chỉ cần thu phản xạ quanh mép kính thôi cũng có thể lấy được tín hiệu kha khá
Ngay bây giờ người ta còn có thể chụp một quả cầu gương bằng camera để tái tạo 3D. Nhiễu sẽ nhiều, nhưng vẫn sẽ có tín hiệu. Nếu có thể chiếu thì chắc chiều ngược lại cũng có thể; tôi không nghĩ cấu trúc bên trong kính lại phụ thuộc hướng đến mức đó. Tôi từng học quang học từ lâu rồi nên có thể đang bỏ sót điều gì đó
Một hệ thống có thể phân tích một tấm kính bất kỳ rồi suy ra toàn bộ biến đổi để dùng nó làm ống dẫn sóng độ chính xác cao. Trước đây quản lý của tôi từng bảo thử phát triển thứ như vậy, và tôi đã hỏi liệu có được tuyển vài chục tiến sĩ quang học để làm không
Bài báo khá hời hợt vì chỉ nói về phần camera. Kỳ lạ là họ lại chọn ảnh stock về màn hình quang học/holographic rồi chẳng hề nhắc tới chuyện đó
Trang của Zeiss đáng đọc hơn nhiều: https://www.zeiss.com/corporate/en/about-zeiss/present/newsr...
Tóm lại, tại CES 2024, ZEISS đã giới thiệu Smart Glass holographic dùng cho hiển thị, chiếu và lọc, cùng với một camera holographic là thành phần riêng biệt
Holocam dùng các phần tử ghép nối, tách ghép và dẫn sáng để đưa ánh sáng đi vào tới cảm biến ẩn, nên không cần chỗ cắt khoét hay không gian lắp đặt trong vùng nhìn thấy
Có vẻ ZEISS không định trở thành nhà sản xuất mà muốn cho các công ty khác sử dụng công nghệ này
Còn lại thì gần như toàn là hình ảnh mang tính đánh lừa của artist
“Bề mặt kính cũng có thể tạo ra năng lượng. Lớp vi quang học trong kính cửa sổ hấp thụ ánh nắng đi vào và truyền nó ở dạng tập trung tới pin mặt trời. Điều này kết hợp các ưu điểm hiện có của cửa sổ là ánh sáng tự nhiên và tầm nhìn không hạn chế với lợi ích bổ sung là sản xuất năng lượng hiệu quả”, thật sự rất ấn tượng
Có thể kính chắn gió có thêm phần khắc hoặc lớp phủ lắng đọng để hỗ trợ các góc cần thiết
Cũng có vẻ khả thi nếu đặt camera ở nơi khác rồi tinh chỉnh kín đáo kính chắn gió hoặc một tấm kính khác theo cách tương tự để quan sát vật thể khác
Thứ hai, số 3 lúc nào cũng cho tôi cảm giác là tín hiệu cảnh báo. Đôi khi đó là mật mã cho kiểu “làm được trong phòng thí nghiệm nhưng không biết sản xuất thế nào”. Nó giống như “chúng tôi có một ý tưởng chương trình tuyệt vời có thể cấp phép, nhưng ở đây chẳng ai thật sự biết code”
Thứ ba, rất khó đánh giá thấp tác động của thứ này nếu nó được phổ biến rộng rãi. Nó có thể tạo ra màn hình trong suốt kiểu phim khoa học viễn tưởng, hệ thống họp video có giao tiếp mắt chuẩn hơn, và cả gương cho thấy bạn mặc đồ khác trông sẽ ra sao
Nhưng rồi số 3 lại làm hạ nhiệt sự phấn khích. Tôi tự hỏi có phải mình đã bỏ lỡ thông báo rằng họ thật sự có trưng bày tại CES không. Nếu có trưng bày thật, có lẽ tôi đã nghiêm túc cân nhắc bay tới Las Vegas để tận mắt kiểm chứng
Đây là ống dẫn sóng quang theo chiều ngược. Chúng ta đã làm tạo chùm từ lâu rồi, nên việc điều ngược lại — tạo ảnh qua ống dẫn sáng — không có gì đáng ngạc nhiên
Vấn đề cốt lõi là thu được đủ năng lượng. Nếu là đối tượng được chiếu sáng tốt như gương phòng tắm, thì vì chiếc gương nằm sau ống dẫn sáng nên tôi nghĩ nó có thể hoạt động khá ổn
Nếu ống dẫn sáng quá hiệu quả thì nó sẽ trông mờ đục, nên cần có sự đánh đổi
Cách nói “biến bất kỳ cửa sổ nào” khá dễ gây hiểu lầm. Nếu tôi không bỏ sót gì thì sẽ cần loại kính rất đặc biệt, hoặc ít nhất là lớp phủ/tấm laminate đặc biệt
Với những người lo về quyền riêng tư, gần như lúc nào việc gắn một camera gián điệp cực nhỏ ở đâu đó cũng dễ hơn và rẻ hơn
Có vẻ Zeiss cũng không định đi bán loại kính giá rẻ với biên lợi nhuận thấp
Nhưng điều đó không làm lập luận về quyền riêng tư yếu đi bao nhiêu. Ngay cả nếu giấy phép là miễn phí, chi phí sản xuất linh kiện chắc chắn vẫn sẽ cao hơn công nghệ hiện nay dùng cho mục đích tương tự vài bậc độ lớn
https://www.microsoft.com/applied-sciences/projects/the-wedg...
Còn điều ngược lại, tức là thu tín hiệu, thì gần như là công nghệ hoàn toàn mới ở bất kỳ dải tần nào
Giờ mấy thứ này đã dễ hơn nhiều, và có thể làm theo nhiều tầng xuống tới cấp vi mô. Đại khái kiểu “NSA ơi, đặt một Prince Rupert drop quang học đơn giản lên trên mắt tổng hợp”. Kiểu thấu kính sợi tự hủy nếu bị phát hiện
Vài năm trước tôi từng đến thăm Zeiss ở Oberkochen. Trụ sở rất ấn tượng và có cả vài bản in thạch bản cũ. Hình như có vài thiết bị giá khoảng 80 triệu USD
Cơ sở bên kia Autobahn nhạy đến mức chỉ cần xe tải chạy qua là thiết bị rung lên, nên họ phải lót vật liệu đệm dưới Autobahn để ngăn chuyện đó
Trước đó họ đã đặt phần móng lên trên một hệ treo nào đó rồi. Một đồng nghiệp nói Zeiss là công ty tuyển nhiều tiến sĩ nhất châu Âu
Thiết bị nhạy đến mức họ phải đặt cả cụm điều hòa của toàn bộ cơ sở lên hệ treo, và khi lái xe trong khuôn viên còn yêu cầu đừng tăng tốc hay phanh gấp
Tôi đồng cảm với ý “trong bối cảnh nỗi sợ camera ẩn ở Airbnb, ý nghĩ rằng mọi cửa sổ trong chỗ ở cho thuê, thậm chí cả cửa buồng tắm, đều có thể trở thành thiết bị giám sát là khá đáng bất an”
Công nghệ này thật sự có những ứng dụng tiềm năng rất thú vị, nhưng đồng thời cũng có mặt khá đáng lo
Sự phổ biến của điện thoại có camera và sự xuất hiện của công nghệ như kính Meta đã đẩy chúng ta theo một hướng vừa đáng lo vừa thú vị, đôi khi còn hữu ích. Dù vậy, một số khái niệm tiên tiến kiểu này vẫn khiến tôi lo ngại. Tôi cũng nghĩ đến Wi‑Fi nhìn xuyên tường
Mọi người từng không thích chuyện Google Glass có thể luôn ghi hình, còn giờ thì ngay cả camera vật lý cũng có thể không nhìn thấy được
Theo tôi biết thì Ray-Ban/Meta có cảm biến để phát hiện xem người đeo có che đèn báo khi camera đang hoạt động hay không, nhưng nếu mọi mảnh kính đều có thể thành camera thì tôi không biết cách đó sẽ hoạt động ra sao
Tìm kiếm thử thì thấy một bằng sáng chế có vẻ liên quan: https://patents.google.com/patent/WO2020225109A1/en
Có dùng cách gọi “Holocam”, dựa trên tiếng Đức, và thông cáo báo chí nhắc đến ứng dụng ô tô là một trong những nơi sử dụng chính ban đầu, vì Audi là bên nộp đơn. Bản dịch từ tiếng Đức nên đọc còn khó hơn bằng sáng chế thông thường
Ngoài những tuyên bố táo bạo nhưng mơ hồ trong thông cáo báo chí thì hoàn toàn không có thông tin chuyên sâu nào, khá bực bội. Nếu chỉ đọc PR thì nó nghe như một đột phá kỳ diệu sẽ thay đổi mọi thứ
Thông cáo báo chí gốc của Zeiss chỉ bổ sung đại ý rằng “độ trong suốt của lớp holographic chỉ ảnh hưởng tối thiểu đến độ rõ của tái tạo hình ảnh. Để bổ sung cho hình ảnh khả kiến, các thành phần quang phổ cũng có thể được cảm nhận như thông tin bổ sung. Dữ liệu thu được nhờ đó cung cấp hiểu biết về ô nhiễm môi trường như ô nhiễm không khí và phơi nhiễm UV”
Nhưng theo kinh nghiệm thì những tuyên bố táo bạo và mơ hồ kiểu này trên thực tế luôn đi kèm những đánh đổi và ràng buộc đáng kể như chi phí, điện năng, độ trung thực, kích thước, tốc độ, từ đó giới hạn phạm vi ứng dụng. Đặc biệt là ở các triển khai ban đầu của công nghệ mới
Dù vậy, nó vẫn có thể thú vị và hữu ích. Tiếc là marketing của Zeiss đã chọn cách chơi trò giấu bài thay vì đưa ra mô tả kỹ thuật tổng hợp các đánh đổi và ràng buộc liên quan, nên gần như không có cách nào để suy nghĩ xem nó sẽ hữu ích ở đâu
Nếu có thể nói chuyện với người của Zeiss, trước tiên tôi muốn hỏi các thành phần bổ sung ảnh hưởng đến đặc tính quang học của kính đến mức nào, độ phân giải của dữ liệu hình ảnh đầu ra là bao nhiêu, và các thành phần ở mép lớn đến đâu cũng như có thể cách vùng thu hình bao xa
Và tôi cũng tò mò đầu ra của hệ thống ghi hình này tương ứng thế nào với các chỉ số máy ảnh và ống kính truyền thống như f-stop, khẩu độ, kích thước và mật độ cảm biến ảnh, gain, tiêu cự. Suy cho cùng Zeiss là một công ty quang học mà
Bài báo được nêu trong phần giải thích có thể đọc tại đây: https://www.academia.edu/52566311/_title_Volume_phase_hologr...
Các mục được đánh số 20 và 22 trong hình bằng sáng chế là loại grating này, và có lẽ là dạng fringe nghiêng 45 độ
Cũng có thể lấy thêm thông tin từ các bằng sáng chế khác trích dẫn bằng sáng chế này. Bằng sáng chế sau do một trong các đồng phát minh của bằng sáng chế kia phát minh: https://patents.google.com/patent/DE102019206354A1/en
Tôi tìm vài phút nhưng có vẻ Zeiss vẫn chưa công bố gì ngoài thông cáo báo chí: https://www.zeiss.com/corporate/en/about-zeiss/present/newsr...
Đoạn “bề mặt kính cũng có thể tạo ra năng lượng. Lớp vi quang học trong kính cửa sổ hấp thụ ánh sáng mặt trời đi vào rồi truyền nó ở dạng tập trung đến pin mặt trời. Điều này kết hợp các ưu điểm vốn có của cửa sổ hiện có là ánh sáng tự nhiên và tầm nhìn không bị hạn chế với lợi ích bổ sung là tạo năng lượng hiệu quả” khá hay
Tuy vậy, vì hoàn toàn không nhắc gì đến hiệu suất nên phần này của thông cáo báo chí hơi mang cảm giác đánh lạc hướng và màu mè
Chỉ cần tìm “non-line-of-sight imaging”, tức NLOS. Chỉ một bài báo công khai thôi cũng đã đến mức này: https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2024468118
Nếu mức công khai đã như vậy thì khiến người ta phải nghĩ các cơ quan tình báo đang nắm thứ gì
Có vẻ video này thể hiện họ đang nói gì tốt hơn cả bài báo: https://www.youtube.com/watch?v=NORPeCcIXRQ