Khám phá giải pháp truyền dẫn nội dung thực tế mở rộng

PGS. Trương Thu Hương - Phó Trưởng khoa Kỹ thuật Truyền thông, Trường Điện - Điện tử, Đại học Bách khoa Hà Nội cùng các sinh viên - đang triển khai nghiên cứu giải pháp truyền dẫn nội dung Thực tế mở rộng XR, một NCKH trong lĩnh vực Công nghệ dữ liệu và hệ thống thông minh. Đề tài thuộc Chương trình Tài trợ các dự án khoa học và công nghệ của Quỹ VinIF, được nghiệm thu tháng 3/2025.

Nghiên cứu góp phần hiện thực hóa những lớp học thực tế mở rộng trong giáo dục. Tại lớp học thực hành thí nghiệm thiết kế ảo, người học có thể nhập vai và trải nghiệm cảm giác gần giống thật khi thực hành: Sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ khí có thể bóc tách xem cấu trúc và chi tiết bên trong một máy cơ khí, sinh viên trường Y có thể tìm hiểu về cấu trúc của một quả tim,… mà không cần phải tới phòng lab chạm vào mẫu vật thật.

Tại lớp học lý thuyết truyền trực tiếp hoặc trực tuyến trong không gian video 360 độ, người học có thể chìm đắm trong không gian lớp học 3 chiều có cả giáo viên và học viên khác.



Giải pháp truyền dẫn các dịch vụ trên Internet chạy “mượt” hơn

Khái niệm Thực tế mở rộng (XR - Extended reality) bao gồm: Virtual Reality (VR) - Thực tế ảo, Augmented Reality (AR) - Thực tế tăng cường; Mixed Reality (MR) - Thực tế hỗn hợp.

PGS. Trương Thu Hương cho biết, hiện nhóm nghiên cứu các giải pháp tối ưu việc truyền dẫn những nội dung Thực tế mở rộng (XR) từ phía nhà cung cấp dịch vụ tới người dùng. Cụ thể tập trung vào dịch vụ video 360 độ - nội dung có thể đưa vào môi trường thực tế ảo và mô hình 3D - nội dung có thể đưa vào dịch vụ VR, AR và MR.

Các nội dung XR là dịch vụ thế hệ mới, yêu cầu điều kiện mạng rất cao để tạo cảm giác hình ảnh chân thực, dù các nội dung này đã được nén trước khi truyền dẫn. Ví dụ với video 360 độ, đòi hỏi độ phân giải có thể lên tới 12K, tương ứng với tốc độ truyền dẫn có thể lên tới 100Mb/s. Trong khi các mô hình 3D nếu dạng Point Cloud có thể yêu cầu tốc độ truyền dẫn lên tới 200Mb/s.

Chính vì vậy, để truyền dẫn các nội dung XR có kích thước rất nặng này đến mắt người dùng với độ trễ thấp, đảm bảo chất lượng mượt mà, không bị gián đoạn trong điều kiện băng thông mạng truyền dẫn có thể thăng giáng là một thách thức. Chưa kể người dùng khi sử dụng dịch vụ XR luôn di chuyển, xoay đầu và thay đổi hướng mắt để đắm chìm vào trong không gian Thực tế ảo.

Nhà khoa học Bách khoa phân tích: Trên thực tế, các nội dung XR này dù rất nặng nhưng mắt người dùng lại không cần nhìn tới mọi góc của hình ảnh mà chỉ tập trung vào một vùng chính. Đặc biệt, với mô hình 3D, mắt người dùng chỉ nhìn thấy mặt trước chứ không nhìn thấy mặt sau của vật thể.
 

Câu hỏi nghiên cứu được đặt ra: Có thể giảm chất lượng (đi kèm dung lượng) của những vùng trong các nội dung XR mà mắt người không thể nhìn tới, hoặc ít chú ý tới mà không làm người dùng có cảm giác về sự suy giảm chất lượng không?

Theo đó, trong nghiên cứu của mình, các nhà khoa học Đại học Bách khoa Hà Nội đã và đang tập trung hai hướng chính:

1. Mô hình hoá chất lượng trải nghiệm của người dùng với dịch vụ XR: Xác định các nhân tố ảnh hưởng tới cảm nhận về dịch vụ của người dùng và đi tìm mối quan hệ giữa chúng.

2. Truyền dẫn thích nghi hướng tới đảm bảo chất lượng trải nghiệm người dùng: Mục tiêu là ngay cả khi đường truyền và các điều kiện mạng thay đổi, dù người dùng di chuyển góc nhìn, họ vẫn được hệ thống cung cấp một dịch vụ đủ tốt.

Vượt qua thử thách nguồn lực

Theo PGS. Trương Thu Hương, các nghiên cứu của chị thuộc lĩnh vực kỹ thuật mạng, chủ thể của giải pháp là một mạng quy mô lớn trực thuộc các tập đoàn viễn thông Telco. Các giải pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm chỉ có thể mô phỏng giả lập trên quy mô nhỏ để chứng minh tính khả thi. Vì thế các nghiên cứu thuộc lĩnh vực này sẽ khá khó chứng minh tính đúng trên quy mô lớn thực tế tại các mạng viễn thông triển khai hiện nay.

Ngay cả khi nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm, khó khăn phổ biến của các nghiên cứu trong lĩnh vực kỹ thuật mạng là việc triển khai giải pháp trên các thiết bị và hệ thống thực tế. Cụ thể: Các nội dung XR đòi hỏi thiết bị có cấu hình rất cao, trong khi hạ tầng sẵn có, kể cả thiết bị lẫn mạng truyền tải lại chưa đủ tốt để triển khai thử nghiệm.

“Có giai đoạn, nhóm phải tìm cách tối ưu phần mềm để có thể chạy được trên những thiết bị phổ thông, hoặc tự dựng hệ thống mạng giả lập vì không có đủ băng thông thực tế để thử nghiệm. Việc triển khai thử nghiệm cũng đòi hỏi các công nghệ, giao thức liên quan phải phát triển song hành tương thích hỗ trợ đi kèm, chỉ cần trục trặc một giao thức là cả hệ thống đã phải đình trệ, xử lý mất rất nhiều thời gian” – PGS. Trương Thu Hương chia sẻ.

Ngoài ra, việc phát triển các ý tưởng (dù trên hệ thống thí nghiệm) đòi hỏi lực lượng nhân sự đông đảo, có kinh nghiệm tay nghề cao và chuyên sâu trong nhiều thành phần của hệ thống, trong khi các phòng thí nghiệm triển khai tại Bách khoa chỉ có giảng viên và sinh viên đại học, “bám lab” được tối đa 3 năm. Vì vậy, đôi khi để chứng minh tính đúng đắn của một giải pháp, cả đội ngũ phải vật lộn với việc xây dựng hệ thống thí nghiệm mất rất nhiều thời gian nếu không được hỗ trợ bởi các nền tảng và công cụ có sẵn của cộng đồng nghiên cứu.

Tuy nhiên, vượt qua những thách thức đó, PGS. Trương Thu Hương và nhóm nghiên cứu đang từng bước hoàn thành các mục tiêu đề ra. Đề tài đã được nghiệm thu vào tháng 3/2025.

Kỳ vọng với kết quả nghiên cứu của PGS. Trương Thu Hương, việc tích hợp XR vào nền tảng học trực tuyến sẽ trở nên thuận lợi hơn, giúp các nhà giáo dục đáp ứng nhiều phong cách và sở thích học tập khác nhau, từ đó tạo ra trải nghiệm học tập cá nhân hóa và thích ứng hơn cho người học. Việc cung cấp dịch vụ dạy học từ xa cũng cho phép người ở vùng sâu, vùng xa vẫn có thể tiếp cận được nền giáo dục tiên tiến.

Cùng đó, các trường đại học có thể nghĩ tới việc đầu tư một hệ thống cho phép triển khai các lớp học ảo để có thể mở rộng quy mô đào tạo và thu hút người học trên cùng một nguồn tài nguyên giảng viên.
 

“Để triển khai các dịch vụ thế hệ mới như lớp học ảo này, thế giới vẫn cần một khoảng thời gian nữa để tiếp tục phát triển, tối ưu các công nghệ và thiết bị liên quan thì mới có thể tiến tới thương mại hoá diện rộng. Con đường phát triển theo lĩnh vực này vẫn cần sự chung tay của cộng đồng nghiên cứu nhằm vượt qua nhiều thách thức trong nhiều khía cạnh của một hệ thống lớn.” PGS. Trương Thu Hương, GVCC Trường Điện - Điện tử, Đại học Bách khoa Hà Nội