 |
| Ảnh: Engadget |
Câu chuyện bắt đầu từ năm 1950, khi Zenith Radio Corporation ra mắt "Lazy Bones", chiếc điều khiển TV đầu tiên. Thiết bị này có dây: một sợi cáp nối thẳng từ điều khiển vào TV, giúp người xem đổi kênh mà không cần đứng dậy, nhưng cũng khiến không ít người vấp ngã vì dây chăng ngang phòng khách.
 |
| Ảnh: Reddit |
Năm 1955, kỹ sư Eugene Polley của Zenith giới thiệu "Flash-Matic", điều khiển không dây đầu tiên của ngành TV. Điều khiển TV này hoạt động giống như một chiếc đèn pin: nó chiếu ánh sáng thường (ánh sáng mà mắt ta nhìn thấy được) vào bốn con mắt cảm biến đặt ở bốn góc màn hình để bật/tắt TV hoặc chuyển kênh. Nhưng vấn đề là ánh nắng mặt trời chiếu vào phòng, hay ánh đèn bàn, đôi khi cũng "lừa" được mấy con mắt cảm biến này, khiến TV tự động nhảy kênh dù chẳng ai bấm nút cả.
Một năm sau, đồng nghiệp của Polley tại Zenith là kỹ sư Robert Adler chuyển sang dùng sóng siêu âm với công nghệ "Space Command" để tránh nhiễu ánh sáng. Adler được xem là cha đẻ của công nghệ này, và chính ông là người khắc phục nhược điểm mà Flash-Matic gặp phải. Một số phiên bản đầu thậm chí tạo tín hiệu bằng cơ cấu cơ khí, không cần pin. Nhưng chi phí sản xuất cao và nguy cơ bị nhiễu bởi các âm thanh tần số tương tự khiến công nghệ này không tồn tại lâu.
Phải đến đầu thập niên 1980, khi linh kiện bán dẫn giá rẻ trở nên phổ biến, hồng ngoại mới trở thành chuẩn công nghiệp cho điều khiển TV và giữ vị trí đó cho đến nay.
Điều khiển IR không phát ánh sáng liên tục mà phát các chuỗi xung đã được mã hóa, ở bước sóng phổ biến quanh 940 nanomet, nằm ngoài vùng ánh sáng mắt người nhìn thấy được. Các xung này được điều chế trên một sóng mang có tần số dao động quanh 36–40 kHz, phổ biến nhất là khoảng 38 kHz với chuẩn NEC được dùng trên phần lớn TV và thiết bị giải trí gia dụng. Ngoài NEC, một số hãng dùng các giao thức riêng như RC-5, RC-6 của Philips hay SIRC của Sony.
Việc điều chế trên một tần số sóng mang cụ thể giúp bộ thu tích hợp (thường gọi là module TSOP), lọc bỏ phần lớn nhiễu từ ánh sáng môi trường, chỉ nhận đúng những xung được mã hóa theo đúng tần số quy định. Nhờ đó, lệnh điều khiển vẫn được nhận chính xác dù trong phòng có nhiều nguồn sáng khác nhau.
Điều thú vị là module TSOP không đơn thuần phát hiện có ánh sáng hồng ngoại hay không. Nó chỉ "lắng nghe" các tín hiệu đã được điều chế ở đúng tần số và giải mã chuỗi xung tương ứng. Vì vậy, dù ánh nắng mặt trời, đèn sợi đốt hay nhiều nguồn nhiệt khác cũng phát ra bức xạ hồng ngoại, chúng hầu như không khiến TV hiểu nhầm thành lệnh điều khiển. Đây cũng là điểm khác biệt lớn so với chiếc Flash-Matic đời đầu vốn chỉ dựa vào ánh sáng nhìn thấy nên rất dễ bị nhiễu.
Muốn "nhìn thấy" tín hiệu vô hình này cũng không khó: bật camera điện thoại, hướng vào đầu phát của điều khiển và bấm một nút bất kỳ, đèn LED hồng ngoại sẽ nhấp nháy liên tục, điều mắt thường không quan sát được.
Về cấu tạo, một mạch IR chỉ cần một đèn LED phát trên điều khiển, một vi điều khiển nhỏ để mã hóa tín hiệu và một module TSOP thu trên TV. Nhờ số lượng linh kiện ít, chi phí sản xuất của mạch IR rất thấp, trong khi vẫn đáp ứng đầy đủ các nhu cầu cơ bản như bật/tắt nguồn, chuyển kênh hay chỉnh âm lượng.
Chi phí là yếu tố đầu tiên. Sau nhiều thập kỷ sản xuất đại trà, linh kiện hồng ngoại đã rẻ đến mức gần như không ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm cuối cùng.
Quan trọng không kém là khả năng tương thích. Hàng tỷ thiết bị trên toàn thế giới, từ TV, đầu thu, loa soundbar đến điều hòa, vẫn dùng chuẩn hồng ngoại. Bỏ công nghệ này đồng nghĩa phá vỡ khả năng tương thích ngược trên diện rộng, trong khi Bluetooth và hồng ngoại hoàn toàn có thể cùng tồn tại trên một thiết bị mà không xung đột.
 |
| Ảnh: Engadget |
Một yếu tố khác ít được nhắc tới là trải nghiệm sử dụng lần đầu. Điều khiển Bluetooth chỉ hoạt động sau khi đã ghép nối (pairing) với TV. Trước khi ghép nối xong, người dùng cần một cách khác để bật được chiếc TV thông minh của mình, và đó chính là hồng ngoại, kênh giao tiếp luôn sẵn sàng ngay khi lắp pin, không cần thiết lập gì thêm.
Lý do kỹ thuật thực sự nằm ở cách TV quản lý điện năng khi ở chế độ chờ (standby): SoC Bluetooth trên TV thường không được cấp nguồn hoàn toàn trong trạng thái này để tiết kiệm điện, trong khi mắt thu hồng ngoại vẫn hoạt động liên tục ở mức công suất cực thấp. Vì vậy, ngay cả trên các điều khiển hỗ trợ Bluetooth, nút nguồn thường vẫn được gửi qua tín hiệu hồng ngoại để đảm bảo TV luôn bật được, bất kể trạng thái kết nối không dây.
Thử nghiệm trên một số mẫu Smart TV của TCL kèm điều khiển hỗ trợ Bluetooth, cho thấy rõ điều này: chỉ có hai thao tác bật và tắt TV dùng tín hiệu hồng ngoại, còn lại như điều hướng menu hay chỉnh âm lượng đều qua Bluetooth. Khi người thử nghiệm hủy ghép nối Bluetooth trong phần cài đặt TV, điều khiển lập tức chuyển sang dùng hồng ngoại cho toàn bộ thao tác, đúng như một cơ chế dự phòng được thiết kế sẵn.
Điều khiển hồng ngoại chỉ tiêu tốn dòng điện trong khoảng thời gian rất ngắn mỗi lần nhấn phím, nên hai viên pin AAA có thể dùng liên tục nhiều năm. Bluetooth Low Energy (BLE) đã cải thiện đáng kể mức tiêu thụ năng lượng so với Bluetooth truyền thống, nhưng nhìn chung vẫn cao hơn hồng ngoại. Dùng hồng ngoại cho các thao tác cơ bản cũng giúp giảm bớt mật độ tín hiệu vô tuyến trong môi trường ngày càng nhiều thiết bị Bluetooth và Wi-Fi.
Nhược điểm cố hữu của hồng ngoại nằm ở chính bản chất tín hiệu: vì là ánh sáng, điều khiển phải hướng thẳng về phía TV hoặc ít nhất tín hiệu phải phản xạ tới được bộ thu. Vật cản lớn có thể chặn hoàn toàn tín hiệu, phạm vi hoạt động hiệu quả thường chỉ khoảng 5 đến 10 mét.
Ở chiều ngược lại, Bluetooth không cần đường truyền thẳng. Người dùng có thể cuộn tròn trong chăn, điều khiển bị che sau gối, vẫn chỉnh được âm lượng bình thường. Bluetooth còn cho phép biến điện thoại Android thành một chiếc điều khiển TV từ xa.
Phần lớn nhà sản xuất chọn kết hợp cả hai công nghệ trên cùng một điều khiển. Bluetooth đảm nhiệm các chức năng thông minh như điều khiển giọng nói hay di chuyển con trỏ. Còn hồng ngoại vẫn giữ vai trò cho các lệnh cơ bản như bật/tắt nguồn, tăng giảm âm lượng, chuyển kênh, và là phương án dự phòng khi kết nối Bluetooth chưa sẵn sàng. Cách làm này giữ được khả năng tương thích với hàng thập kỷ thiết bị cũ, đồng thời tối ưu chi phí và điện năng cho thiết bị mới.
