Lý giải nguyên nhân xe ô tô hiện đại ngày càng trang bị nhiều camera

Trước khi các hãng xe nói nhiều về trí tuệ nhân tạo (AI) hay xe tự lái, camera đã âm thầm trở thành một trong những công nghệ quan trọng nhất trên ô tô hiện đại. Chỉ trong khoảng một thập kỷ, số lượng camera trên mỗi chiếc xe đã tăng nhanh, xuất hiện ở cản trước, cản sau, gương chiếu hậu, kính lái và thậm chí cả bên trong khoang cabin.

Điều này có thể khiến nhiều người thắc mắc: Vì sao một chiếc xe mà người lái vẫn là người điều khiển chính lại cần nhiều camera đến như vậy?

Thực tế, các camera này không chỉ phục vụ việc đỗ xe mà còn là nền tảng của hàng loạt công nghệ an toàn và hỗ trợ người lái (ADAS). Khi ngành công nghiệp ô tô tiến gần hơn tới các cấp độ tự động hóa cao hơn, số lượng và vai trò của camera trên xe được dự báo sẽ còn tiếp tục tăng.

Camera lùi từng là trang bị chỉ xuất hiện trên các mẫu xe cao cấp trước khi dần phổ biến xuống các phân khúc phổ thông. Quá trình này được thúc đẩy mạnh khi nhiều quốc gia và khu vực trên thế giới ban hành các quy định nhằm nâng cao an toàn khi lùi xe.

Tại Mỹ, camera lùi trở thành trang bị bắt buộc trên các mẫu xe du lịch mới từ năm 2018. Trong khi đó, Liên minh châu Âu (EU), Nhật Bản, Australia cùng nhiều thị trường khác cũng đã đưa các yêu cầu về tầm nhìn phía sau hoặc công nghệ hỗ trợ lùi xe vào các tiêu chuẩn an toàn mới.

Khi xe đã được trang bị sẵn camera, màn hình hiển thị và bộ xử lý hình ảnh, việc bổ sung thêm các camera khác trở nên đơn giản hơn. Camera phía trước giúp quan sát khi đỗ xe, camera dưới gương chiếu hậu theo dõi hai bên thân xe, còn phần mềm sẽ ghép hình ảnh từ nhiều góc để tạo nên góc nhìn toàn cảnh 360 độ.

Ngày nay, hệ thống camera 360 độ đã xuất hiện trên ngày càng nhiều mẫu xe, từ SUV hạng sang đến crossover hay xe phổ thông.

Một trong những camera quan trọng nhất trên ô tô hiện đại là camera đặt phía sau kính chắn gió. Camera này liên tục quan sát tình hình giao thông phía trước và tùy từng mẫu xe cũng như phần mềm xử lý, có thể nhận diện vạch kẻ đường, phương tiện khác, người đi bộ, người đi xe đạp, xe máy, biển báo giao thông, đèn tín hiệu và nhiều vật thể khác.

Dữ liệu này là nền tảng cho hàng loạt tính năng hỗ trợ người lái như:

• Cảnh báo chệch làn đường
• Hỗ trợ giữ làn và căn giữa làn đường
• Nhận diện biển báo giao thông
• Đèn pha tự động
• Cảnh báo va chạm phía trước
• Phanh khẩn cấp tự động (AEB)

Nhiều hệ thống nổi tiếng như Subaru EyeSight, Toyota Safety Sense, Honda Sensing hay Mercedes-Benz Driving Assistance Package đều sử dụng camera phía trước kết hợp với radar và các cảm biến khác.

Đáng lưu ý, camera và radar đảm nhiệm những vai trò khác nhau. Radar rất giỏi trong việc đo khoảng cách và tốc độ tương đối của vật thể, trong khi camera giúp nhận biết đó là ô tô, người đi bộ, xe đạp, biển báo hay chỉ là một túi ni-lông bay trên đường. Vì vậy, việc kết hợp dữ liệu từ nhiều loại cảm biến giúp nâng cao độ chính xác của hệ thống.

Một ưu điểm khác là một camera có thể đồng thời cung cấp dữ liệu cho nhiều tính năng khác nhau, thay vì mỗi tính năng phải sử dụng một cảm biến riêng.

Khi các hệ thống hỗ trợ lái ngày càng phát triển, chiếc xe cũng cần quan sát được nhiều khu vực hơn. Ví dụ, hỗ trợ chuyển làn phải theo dõi phương tiện chạy song song. Hệ thống đỗ xe tự động cần nhận diện vạch kẻ, lề đường, cột bê tông và các chướng ngại vật. Hệ thống hỗ trợ lái trên cao tốc phải liên tục quan sát các phương tiện đang tiếp cận từ nhiều hướng.

Những tính năng kể trên đòi hỏi xe phải có nhiều camera với vùng quan sát chồng lấn để tạo nên hình ảnh toàn diện về môi trường xung quanh.

Tesla là một trong những hãng sử dụng rất nhiều camera cho hệ thống hỗ trợ lái, với các camera bố trí quanh kính lái, cột xe, hông xe và phía sau xe. Trong khi đó, nhiều nhà sản xuất khác như Mercedes-Benz, BMW, Volvo, Toyota, Hyundai, Honda hay các hãng xe Trung Quốc thường kết hợp camera với radar, cảm biến siêu âm và trong một số trường hợp là LiDAR nhằm tăng khả năng nhận diện và dự phòng.

Nói đơn giản, mức độ tự động hóa càng cao thì xe càng cần nhiều "đôi mắt" để quan sát môi trường xung quanh.

Một câu hỏi thú vị được nhiều người đặt ra là: Nếu xe đã có nhiều camera độ phân giải cao thì tại sao không thể tự động ghi hình như camera hành trình?

Thực tế, một số hãng đã cung cấp tính năng này. Tesla nổi tiếng với Dashcam và Sentry Mode, trong khi BMW, Mercedes-Benz, Genesis, Hyundai, Kia, Rivian, Xiaomi, Zeekr, Li Auto cùng một số thương hiệu khác cũng đã tích hợp khả năng ghi hình trên một số mẫu xe hoặc tại một số thị trường.

Tuy nhiên, phần lớn ô tô hiện nay vẫn chưa được trang bị tính năng này và nguyên nhân không chỉ đơn giản là khả năng lưu trữ dữ liệu video. Một hệ thống ghi hình tích hợp cần có bộ nhớ đủ lớn, phần mềm quản lý dữ liệu ổn định, khả năng bảo mật trước nguy cơ tấn công mạng, đồng thời phải hoạt động bền bỉ trong nhiều năm dưới điều kiện rung lắc và nhiệt độ khắc nghiệt.

Hơn nữa, còn có những vấn đề liên quan đến quyền riêng tư và pháp lý. Quy định về ghi hình và bảo vệ dữ liệu cá nhân khác nhau giữa các quốc gia, khiến các hãng xe phải giải quyết nhiều câu hỏi như dữ liệu thuộc quyền sở hữu của ai, được lưu trong bao lâu và ai được phép truy cập khi xảy ra tai nạn hoặc tranh chấp. Ngoài ra, chi phí cũng là yếu tố cần cân nhắc, đặc biệt đối với các mẫu xe phổ thông.

Dù vậy, cùng với nhu cầu ngày càng tăng từ người dùng và năng lực xử lý của xe ngày càng mạnh, tính năng ghi hình tích hợp được dự báo sẽ tiếp tục phổ biến trong những năm tới.

Không phải mọi camera trên xe đều hướng ra bên ngoài. Nhiều mẫu xe đời mới được trang bị camera hồng ngoại đặt gần vô lăng, cụm đồng hồ hoặc phía trên bảng táp-lô. Camera này không quan sát giao thông mà theo dõi mức độ tập trung của người lái thông qua hướng nhìn, chuyển động của đầu và mắt.

Đây là thành phần quan trọng của các hệ thống hỗ trợ lái rảnh tay như Super Cruise của General Motors, BlueCruise của Ford, Highway Assistant của BMW hay Drive Pilot của Mercedes-Benz tại những thị trường được phép triển khai.

Nếu hệ thống phát hiện người lái mất tập trung, buồn ngủ hoặc không phản hồi trong thời gian dài, xe có thể phát cảnh báo bằng hình ảnh, âm thanh và rung vô lăng hoặc ghế ngồi. Trên một số mẫu xe, nếu người lái vẫn không phản ứng, xe có thể tự động giảm tốc, bật đèn cảnh báo nguy hiểm và dừng lại ở vị trí an toàn.

Camera theo dõi người lái cũng đang được các tổ chức đánh giá an toàn như Euro NCAP coi là một tiêu chí quan trọng nhằm giảm tai nạn do mất tập trung.

Các quy định an toàn trên thế giới đang ngày càng yêu cầu nhiều công nghệ hỗ trợ người lái hơn. Liên minh châu Âu hiện đã áp dụng Quy định An toàn Chung (General Safety Regulation - GSR2), yêu cầu nhiều hệ thống an toàn chủ động như hỗ trợ giữ làn, hỗ trợ phanh khẩn cấp tự động và cảnh báo tốc độ trên các mẫu xe mới. Nhiều quốc gia khác cũng đang áp dụng các quy định tương tự.

Bên cạnh đó, các tổ chức đánh giá an toàn như Euro NCAP, ANCAP, JNCAP hay IIHS cũng dành điểm số cao hơn cho những mẫu xe được trang bị đầy đủ các công nghệ hỗ trợ người lái hiện đại.

Nhiều nghiên cứu cho thấy các hệ thống như phanh khẩn cấp tự động, cảnh báo phương tiện cắt ngang phía sau, camera 360 độ hay phanh tự động khi lùi có thể giúp giảm đáng kể số vụ va chạm, đặc biệt trong các tình huống di chuyển ở tốc độ thấp hoặc khi đỗ xe. Điều này tiếp tục tạo động lực để các hãng xe đầu tư nhiều hơn vào hệ thống camera và cảm biến.

Có thể nói, camera đã trở thành một trong những "giác quan" quan trọng nhất của ô tô hiện đại. Chúng giúp người lái quan sát những khu vực khuất tầm nhìn, hỗ trợ đỗ xe, phát hiện nguy cơ va chạm, nhận diện biển báo, theo dõi trạng thái của người lái và vận hành các hệ thống hỗ trợ lái ngày càng tiên tiến. Cùng một hệ thống camera cũng có thể phục vụ gương chiếu hậu kỹ thuật số, ghi hình an ninh, đỗ xe tự động và nhiều tính năng khác.

Việc xe ngày càng được trang bị nhiều camera không phải vì các nhà sản xuất muốn bổ sung thêm thiết bị, mà bởi hầu hết các công nghệ an toàn và hỗ trợ lái hiện đại đều cần dữ liệu hình ảnh để hoạt động hiệu quả.

Trong tương lai, khi ô tô tiến gần hơn tới khả năng tự lái, camera sẽ tiếp tục đóng vai trò trung tâm, kết hợp với radar, LiDAR và các loại cảm biến khác để giúp phương tiện quan sát và hiểu môi trường xung quanh một cách chính xác hơn.

Duy Thành