Công nghệ 3D đang hớp hồn thế giới

• Sử dụng công nghệ 3D để kiểm tra hành lý tại sân bay
• Lần đầu tiên Việt Nam ứng dụng công nghệ 3D trong phẫu thuật tim
• Viên thuốc đầu tiên trên thế giới in bằng công nghệ 3D

Công ty thiết kế Sample&Hold ở London nhận được những đơn hàng quét đủ mọi thứ: giày, cà rốt, đầu mọi thành viên câu lạc bộ Barcelona FC. Công ty này thậm chí còn làm việc với một công ty ở Knightbridge, London chuyên làm khuôn đúc đầu và bàn chân trẻ em.

Ông Sam Jackson, Giám đốc Sample&Hold, cho biết công ty đó thỉnh thoảng có khách hàng muốn quét đầu con mình nên họ đã thuê công ty ông quét đầu để đúc tượng đồng. Quét 3D giúp quá trình đúc tượng nhanh hơn.

Sample&Hold không cần laser để quét 3D. Thay vào đó, họ dùng các máy ảnh 2D loại cũ và đơn giản. Điểm đặc biệt ở đây là họ dùng rất nhiều ảnh 2D: tổng cộng 67 chiếc. Người hoặc vật thể cần đúc tượng được đặt vào một thiết bị mà xung quanh lắp nhiều máy ảnh để tạo khối cầu chụp ảnh. Với một nút bấm, hình ảnh được thu lại từ 67 góc khác nhau. Những hình ảnh này sau đó được nhập lại với nhau bằng phần mềm máy tính để tạo ra mô hình 3D.

Quá trình này được gọi là phép quang trắc, tức là quá trình lưu giữ thông tin hình ảnh và không gian cùng lúc. Xét về mặt công nghệ, quy trình này rất cũ. Người ta đã thử nghiệm công nghệ này dưới nhiều hình thức khác nhau trong suốt 150 năm qua. Nhưng tới nay, công nghệ này mới "tới thời", một phần là nhờ máy ảnh kỹ thuật số có giá rẻ.

Các công nghệ quét 3D có điểm mạnh khác nhau. Theo ông Jackon, phép quang trắc đặc biệt tốt khi lưu giữ chất lượng hình ảnh vật thể. Ông giải thích: "Thông tin màu là phần quan trọng. Đôi khi, kỹ thuật này không hoạt động tốt như mong muốn, ví dụ với người có da đặc biệt sáng và mịn. Chúng tôi đã gặp tình huống mà chủ thể có nước da rất đồng đều, không có tì vết nào. Loại da này khiến máy ảnh rất khó bắt hình".

Phép quang trắc ngày càng được sử dụng nhiều để nhập mô hình nhân vật như đời thật vào trò chơi điện tử và để số hóa các khung cảnh trong thế giới thực. Các nhà thiết kế trò chơi "Call of Duty: Modern Warfare" đã được ca ngợi hết lời vì chất lượng tuyệt vời của môi trường trong trò chơi. Phép quang trắc đã giúp họ đạt được điều đó.

Trong trò chơi điện tử Trueberbrook gần đây, các khung cảnh nổi bật được làm thủ công như mô hình thật và sau đó được quét dưới nhiều bối cảnh ánh sáng khác nhau bằng phép quang trắc. Sau đó, mô hình được số hóa.

Các ngành khác hiện nay cũng đang dùng phép quang trắc để thực hiện khảo sát 3D rẻ tiền đối với các cơ sở hạ tầng hoặc khu vực rộng lớn. Thông thường, họ dùng một thiết bị không người lái gắn máy quay nhỏ và cho nó bay quanh cấu trúc để chụp ảnh nhiều góc độ.

Uplift Drones, một công ty Anh chuyên đào tạo người vận hành thiết bị không người lái (drone), đang cung cấp các khóa học về phép quang trắc trên không. Thay vì điều nhân viên lên các nóc tòa nhà hội đồng để kiểm tra, một số chính quyền địa phương ở Anh dùng drone để quét hình ảnh 3D. Có nghĩa là thay vì kiểm tra tận nơi, họ có thể làm qua máy tính.

Ông James Dunthorne, một cố vấn của Uplift Drones, cho biết một số khách hàng đã đưa phép quang trắc lên một tầm cao mới bằng cách gắn các máy quay độ phân giải đặc biệt cao vào drone. Đây là những thiết bị lớn thường được gắn vào dưới máy bay hoặc trực thăng.

Ví dụ như các công ty đường sắt, họ thường dùng những máy quay này để tạo mô hình 3D siêu chi tiết về đường ray. Nhân viên sau đó có thể kiểm tra xem đường ray có đúng vị trí tại mọi điểm giao cắt hay không và các ghi tàu có được đặt đúng chỗ không. Ông Dunthorne nhận xét: "Chất lượng dữ liệu bạn có thể thu được từ đó rất ngoạn mục".

Phép quang trắc dựa vào drone đang có mặt ở khắp nơi. Ở Mỹ, bộ phận hàng không của Sở Giao thông bang Washington gần đây đã thử nghiệm công nghệ này để làm phương tiện phát hiện vật cản trên đường băng tại hai sân bay Prosser và Sunnyside. Phát ngôn viên sở xác nhận rằng họ sẽ tiếp tục dùng công nghệ này: "Chúng tôi mới mua drone riêng để tự làm phép quang trắc thay vì thuê nhà thầu".

Thông thường, các nhà thầu bên thứ ba sẽ cung cấp drone và phần mềm để thực hiện khảo sát quang trắc. Pix4D có trụ sở ở Thụy Sĩ sản xuất phần mềm chuyển đổi ảnh chụp trên không thành mô hình 3D. Hàng năm, tổng diện tích được những người dùng phần mềm này để lập bản đồ ngày càng tăng. Năm 2018, người dùng phần mềm của Pix4D đã lập bản đồ hơn 450.000km2. Con số này lớn hơn 10 lần diện tích Thụy Sĩ.

Những khu vực được lập bản đồ 3D gồm có hầm mỏ, nông trại, tháp liên lạc, đường ống, kể cả các tài sản dưới nước. Khách hàng của Pix4D muốn khảo sát thường xuyên công trường xây dựng để xem tiến độ công việc rõ ràng dưới dạng 3D. Công ty khai mỏ dùng phép quang trắc để đo đạc các đống đất hoặc nguyên liệu thô khổng lồ đang được đào lên.

Công nghệ này ngày càng tốt nhờ máy quay ngày càng phát triển. Sự ổn định của drone cũng ngày một tốt hơn. Tùy vào thứ muốn quét và địa điểm quét, người ta có thể dùng drone cánh cố định hoặc cánh quay. Thiết bị cánh cố định có tầm xa hơn nhưng cần không gian đủ rộng để cất và hạ cánh an toàn.

Công ty Ba Lan FlyTech UAV sản xuất một loại drone tên là Birdie. Drone này có thể được chuyển đổi từ loại cánh cố định sang phiên bản cất và hạ cánh thẳng đứng mà chỉ cần gắn một số thiết bị. Công ty này gần đây đã giúp các công ty trong lĩnh vực điện, nước thiết lập mô hình 3D đường cáp và cột điện cao thế. Công nghệ này rẻ tiền hơn nhiều so với điều khiển trực thăng làm công việc khảo sát tương tự.

Đó chính là cách lập bản đồ thế giới bằng từng bức ảnh một.