Coraz więcej producentów chwali się, że ich telefony mają kamery Time of Flight (ToF). Ale czym są aparaty ToF, jak działają i dlaczego chcesz mieć je w swoim smartfonie?
Spis treści:
Kamery ToF mają dodatkową rozdzielczość głębi
Na bardzo podstawowym poziomie kamery ToF to zwykłe kamery HD o zwiększonej rozdzielczości głębi. W rzeczywistości telefony takie jak 2019 Huawei P30 Pro mają rozdzielczość głębi, która jest czterokrotnie lepsza niż w przypadku konwencjonalnych kamer. Chociaż „rozdzielczość głębi” może brzmieć jak mylący żargon fotograficzny, w rzeczywistości jest łatwa do zrozumienia. Kamera o dużej rozdzielczości głębi może rozróżniać obiekty znajdujące się w pobliżu (na pierwszym planie) i daleko (w tle).
W fotografii idea pierwszego planu i tła nazywana jest głębią ostrości. To tworzy poczucie realizmu lub skupienia. Obiekty znajdujące się w pobliżu wyglądają na ostre, z czystymi konturami, podczas gdy odległe obiekty wyglądają na lekko rozmyte.
Dzięki aparatowi ToF fotografowie mają więcej opcji kontrolowania głębi ostrości. Oczywiście nie musisz być fotografem, aby skorzystać ze zwiększonej rozdzielczości głębi aparatu ToF. Automatyczne ustawienia aparatu w połączeniu z kamerą ToF powinny dawać oszałamiające obrazy z dobrze zdefiniowanym pierwszym planem i tłem. Kamery ToF można również użyć do stworzenia oszałamiającego wideo z zaawansowaną stabilizacją obrazu lub do zwiększenia dokładności filtrów na Instagramie.
Ponadto kamera ToF telefonu może być używana do zaawansowanego rozpoznawania twarzy, gestów i gier wideo AR. Pamiętasz, jak Pokemon Go używa twojego aparatu, aby umieścić Pokemona w twoim otoczeniu? Kamery ToF mogą uczynić tę funkcję znacznie bardziej przekonującą.
Ta technologia nie jest nowa
Co dziwne, kamery ToF istnieją od późnych lat 70-tych. Dopiero po chwili technologia stała się tania i wystarczająco wygodna do zastosowań konsumenckich.
W przeszłości kamery ToF były używane do mapowania topograficznego, automatyzacji maszyn przemysłowych i drzwi automatycznych. Jednak technologia ta pojawiła się w wielu domach (w tym prawdopodobnie w Twoim) w 2014 roku. Kinect konsoli Xbox One wykorzystuje kamerę ToF do dokładnego rozpoznawania twarzy i dokładnego śledzenia gestów dłoni.
Od kwietnia 2019 r. Tylko kilka telefonów ma wbudowane kamery ToF, takie jak LG G8 ThinQ, the Honor View 20, the Huawei P30 Proi Oppo RX17 Pro. Te telefony są skierowane do fotografów i geeków, ale wyznaczają standardy dla przyszłych telefonów, w tym Samsung i Jabłka Wersje 2019 i 2020.
Okej, kamery ToF są super fajne i istnieją od czasu premiery Gwiezdnych Wojen. Ale jak one działają? Dlaczego mają tak dużą rozdzielczość głębi?
Kamery ToF Użyj Lidar do pomiaru głębokości
Czy wiesz, jak nietoperze i delfiny używają dźwięku, aby „widzieć” swoje otoczenie? Cóż, ukradliśmy tę sztuczkę, umieściliśmy ją w niektórych łodziach podwodnych i nazwaliśmy sonarem. Kamery ToF używają podobnej techniki do pomiaru głębi, ale to się nazywa lidari opiera się na impulsach światła podczerwonego zamiast dźwięku.
Kiedy robisz zdjęcie aparatem ToF w telefonie, wyrzuca on impuls niewidzialnego światła podczerwonego, które odbija się od pobliskich obiektów. Część tego światła rozprasza się w otchłani, ale większość trafia z powrotem do aparatu ToF telefonu.
Podobnie jak fala sonarowa nietoperza, fala lidar powraca w kawałkach. Światło podczerwone, które odbija się od pobliskich obiektów, szybko wróci do kamery ToF, podczas gdy światło odbijające się od odległych obiektów potrwa trochę dłużej. Twój telefon mierzy, ile czasu zajmuje powrót każdego promienia światła, oblicza niektóre liczby i tworzy szczegółową mapę głębi 3D.
To trochę tak zabawki w postaci tablic do przypinania w którą wciskasz swoją twarz. Te zabawki mają „efekt 3D”, ponieważ nos, który znajduje się blisko deski, tworzy większe wgłębienie niż oczy i policzki, które są stosunkowo daleko od planszy.
Oczywiście odbicie światła podczerwonego dostarcza tylko informacji o głębokości telefonu. Dlatego kamery ToF łączą funkcjonalność IR z konwencjonalną kamerą o wysokiej rozdzielczości. Twój telefon używa oprogramowania do mieszania konwencjonalnego zdjęcia z mapą głębi 3D w podczerwieni, a otrzymujesz obraz, który ma dobrze zdefiniowany pierwszy plan i tło.
Przyszłe aplikacje dla kamer ToF
W ciągu najbliższych kilku lat aparaty ToF zrewolucjonizują sposób, w jaki robimy zdjęcia i wideo za pomocą naszych telefonów. Ale pomyślmy tutaj o szerszej perspektywie. Mówimy o formie technologii, która może stworzyć mapę głębi środowiska z prędkością światła. Jego zastosowania wykraczają poza ramy fotografii.
W rzeczywistości pierwsze doświadczenie z aparatem ToF w telefonie prawdopodobnie nie będzie dotyczyło tylko fotografii. Plik Samsung Galaxy S10 5G będzie zawierać kamery ToF, zarówno z przodu, jak iz tyłu. Apple słynie z wąskich ust na temat przyszłych planów iPhone’a, ale są plotki iPhone’y 2019 mogą również zawierać kamery ToF. Tak, ta aktualizacja sprawi, że Twoje selfie będą wyglądać niesamowicie, ale zwiększy też dokładność Face ID i innych środków bezpieczeństwa. Jeśli włączysz rozpoznawanie twarzy podczas konfigurowania telefonu, po cichu zarejestruje on trójwymiarową mapę Twojej twarzy, zanim będziesz mieć możliwość zrobienia autoportretów.
Sterowanie gestami to kolejna ekscytująca (ale prawdopodobnie głupia) aplikacja dla kamer ToF. Tak, system gestów Kinect jest wart mocnego przewrócenia oczami, ale w ciągu najbliższych kilku lat prawdopodobnie będziesz używać podobnej technologii do sterowania telefonem, komputerem, inteligentnym asystentem lub smartwatchem. Obecnie firmy lubią W ruchu pracują nad aplikacjami ToF na komputery stacjonarne, a producenci tacy jak Google używają systemów radarowych i lidarowych do tworzenia inteligentnych zegarków i inteligentnych asystentów bez użycia rąk.
Oprócz sterowania gestami, kamery ToF są również idealne do VR i AR Aplikacje. Na podstawowym poziomie rzeczy takie jak Instagram Filters i Pokemon Go będą wydawać się o wiele bardziej „prawdziwe”, gdy będą używane z kamerą ToF. Ale w przypadku bardziej skomplikowanych aplikacji, takich jak VR, kamery ToF mogą być używane do rejestrowania gestów i kroków gracza. Mogą być również używane do szybkiego mapowania fizycznych środowisk i przekształcania ich w światy VR, co może przyspieszyć tworzenie profesjonalnych gier lub otworzyć rynek VR dla niezależnych twórców gier.
Ale kamery ToF mają również cele praktyczne. W przeszłości były używane do automatyzacji maszyn w fabrykach. To się nie zmieni. Ponieważ kamery ToF będą coraz lepsze (i tańsze), znajdą się w jeszcze bardziej przemysłowych i konsumenckich produktach AI. Większość inteligentne samochody już wykorzystują formę technologii lidar, aby „widzieć” swoje otoczenie (co ciekawe, samochody Tesli nie używają lidara).
Chociaż kamera ToF w nowym telefonie komórkowym jest ograniczona do aplikacji fotograficznych, AR i rozpoznawania twarzy, teraz jest dobry czas, aby zaznajomić się z technologią. W końcu kamery ToF będą wszędzie.
Źródła: Mouser