Nedavno su ToF kamere postale sastavni dio seta kamera modernog vodećeg pametnog telefona. Ali kako oni funkcioniraju, zašto su uopće potrebni i gdje se mogu koristiti?
"Jesu, neka bude", reći će većina korisnika. Činjenica je da se o ToF senzorima objavljuje vrlo malo informacija. Osim ako moji kolege novinari, i to ne svi, pa čak i specijalizovani stručnjaci, ne mogu jasno objasniti potrebu za njima. Hajde da unesemo malo jasnoće u ovo pitanje. Možda će dio teksta sadržavati dosta pojmova, ali pokušat ću što jednostavnije objasniti što je ToF kamera, gdje možete primijeniti njene mogućnosti i kako je vidjeti na djelu. Pa, idemo!
Šta je ToF kamera?
Sjećate li se onih filmova o podmornicama iz Drugog svjetskog rata? Tamo se pojavila sonarska oprema koja se koristi za otkrivanje neprijateljskih brodova. Uređaj šalje zvučni "ping" u vodeni prostor i čeka da se signal reflektuje. U zavisnosti od vremena potrebnog da se zvučni val vrati, stručnjak je pokušao utvrditi lokaciju neprijateljske podmornice.
Baš kao i sonar, ToF kamera mjeri vrijeme potrebno svjetlosti da se odbije od objekta. Kamera zatim koristi podatke o kašnjenju da odredi udaljenost. Tako ToF senzor stvara trodimenzionalnu kartu svijeta.
Zato se ToF kamere ponekad nazivaju i "dubinske kamere". ToF kamera (Time of Flight) je senzor koji može emitovati neku vrstu svjetlosti u infracrvenom spektru, a zatim snimiti brzinu njenog odbijanja od objekta. Sam senzor se sastoji od dva dijela: prvi je dioda koja emituje infracrveno svjetlo, a drugi je posebna matrica osjetljiva na svjetlo.
Kamera mjeri vrijeme nakon kojeg se svjetlost reflektirana od objekta vraća u njega. Na osnovu proračuna napravljenih sa tačnošću do nanosekunde, uređaj je u stanju ne samo da precizno proceni udaljenost pojedinačnih objekata od senzora, već i da odredi njihov oblik. Istina, vrlo je sličan sonarnom sonaru. Samo u tom slučaju objektu šaljemo svjetlost umjesto zvuka.
Senzori koji rade na sličnom principu se također koriste u autonomnim automobilima ili čak svemirskim sondama koje je izradila NASA. Progresivna minijaturizacija i relativno niski troškovi proizvodnje znače da bi ova tehnologija danas mogla biti u vašem džepu. Činjenica je da ToF senzori već postoje u mnogim vrhunskim pametnim telefonima. Evo nekoliko mobilnih uređaja opremljenih ToF kamerama:
- Samsung Galaxy S10 5G
- Samsung Galaxy Napomena10 +
- Samsung Galaxy S20 +
- Samsung Galaxy S20Ultra 5G
- LG G8 Thin Q
- OPPO RX17 Pro
- Čast pogled 20
- Huawei P30 Pro
- Huawei Mate 30 Pro
- Huawei P40 Pro
- OPPO Reno
- Sony Xperia XZ4
Siguran sam da će se svake godine ova lista samo širiti, jer je potencijal ovog senzora jednostavno ogroman. Možda će Google uskoro i instalirati ovakvu kameru u svoje Pixele. Postoji i nada da i Apple će obratiti pažnju na ToF senzor i doprinijeti velikoj popularizaciji ove tehnologije, kao i u potpunosti iskoristiti njegove mogućnosti. Nije uzalud da se sličan senzor pojavio u novom iPad Pro.
Pa, teorija je jasna, sada pobliže pogledajmo šta je ToF kamera sposobna u praksi. Treba imati na umu da ne možete jednostavno uzeti i uključiti ovaj senzor, ali ga i dalje možete koristiti u nekim aplikacijama, čak i kada snimate kamerom.
Kako se može koristiti ToF kamera?
Mjerimo udaljenost
Na nekim pametnim telefonima Samsung (uključujući Note10+, S20+ i S20 Ultra) i Huawei (uključujući P30 Pro, Mate 30 Pro, Huawei P40 Pro) možete instalirati aplikaciju za mjerenje udaljenosti pod nazivom Measure.
Sve radi prilično jednostavno i sa impresivnom preciznošću. U sklopu testova sam mjerio pomoću ove aplikacije i pametnog telefona Samsung Galaxy S20 Ultra dužina, širina i dijagonala ekrana vašeg TV-a, kao i telefona dali su dimenzije s točnošću na centimetar.
Zamućenje pozadine prilikom snimanja fotografije
Jedna od primjena sistema 3D renderiranja može biti stvaranje digitalne dubine polja kako biste svojim fotografijama ili video zapisima mogli dodati zamućenu pozadinu. Ovo trenutno radi samo za fotografije, ne i za video zapise. Funkcija nam također omogućava da se riješimo nepotrebnih predmeta koji su ušli u okvir ili pozadina koje kvare dojam slike.
Osim toga, na nekim telefonima ToF senzor podržava autofokus ili vam omogućava da preciznije zamutite pozadinu u portretnom načinu rada. Ukratko, pomaže vam da napravite bolje selfije kako biste oduševili svoje pratioce, poput in Instagram.
Praćenje pokreta
LG G8 ThinQ pametni telefon ima ToF senzor koji se nalazi na prednjoj ploči, koji se, između ostalog, koristi i za detekciju pokreta u prostoru. Ne želim baš da pričam o mogućnostima korišćenja ovakvih gestova, bolje je da se uverite sami.
Google Play također ima nekoliko pokretnih igara sličnih onima koje podržava kontroler Microsoft Kinect.
Kreiranje 3D modela i proširene stvarnosti
O mogućnosti kreiranja 3D modela uz pomoć ToF kamere može se pričati beskrajno. Već sada možete koristiti selfie fotografije iz različitih uglova da kreirate model svog lica, pa čak i da ga odštampate ako imate pri ruci 3D štampač. Naravno, neko će reći da su to samo igre i zabava. Ali sasvim je moguće da će se u budućnosti ToF kamere koristiti za izradu dijelova za automobile ili druge mehanizme.
Virtuelna i proširena stvarnost sve upornije kuca na naša vrata. Igre s podrškom za proširenu stvarnost se sve više pojavljuju u pametnim telefonima Android i iOS. Uzbudljivo je, edukativno i omogućava vam da svoje vrijeme provedete s koristi. Konkretno, na Play Marketu već možete pronaći veliki broj aplikacija i igara s podrškom za Google ARCore platformu. Dovoljno je preuzeti i instalirati aplikaciju Google Play Services za AR i takve igre i aplikacije će vam biti dostupne u proširenoj stvarnosti. Upravo korištenje ToF kamere vam omogućava da u potpunosti uživate u efektu proširene stvarnosti.
Zauzvrat, u novom Apple iPad Pro senzor dubine odgovoran je za preciznije preklapanje virtuelnih objekata na sliku sa kamere u režimu proširene stvarnosti.
Pametni telefon kao uređaj za noćno gledanje?
Trenutno, za većinu uređaja, ToF senzor radi gotovo neprimjetno za korisnika, podržavajući samo funkcije koje zahtijevaju određivanje dubine scene.
Međutim, u Google Playu sam pronašao odličnu aplikaciju pod nazivom Night Vision, koja vam omogućava da koristite 3D skener u neobičnoj ulozi. Instalirao sam ga na svom Huawei P30 Pro.
Aplikacija u realnom vremenu prikazuje ono što ToF senzor bilježi. Budući da koristi infracrveno svjetlo koje je nevidljivo ljudskom oku, karta dubine je jasno vidljiva čak i u potpunom mraku.
Bio sam iznenađen koliko veliko područje tako mali senzor može skenirati. Očekivao sam da će se ispuhati nakon nekoliko desetina centimetara, ali u praksi se pokazalo da možete u trenu napraviti trodimenzionalnu mapu cijele prostorije. ToF kamera lako detektuje oblik malih objekata na udaljenosti od 4-5 metara.
Vašem djetetu će se posebno svidjeti ovakav uređaj za noćno gledanje. Siguran sam da će odmah potrčati da istraži najmračnije kutke vašeg stana ili kuće.
ToF kamera kao biometrijski senzor
ToF kamera je najčešće implementirana u obliku dvije minijaturne rupe, u kojima su skrivene infracrvena dioda i matrica. Ovdje se postavlja pitanje: „Zašto Apple ne želi da koristi ovu tehnologiju umjesto svog TrueDepth sistema, čiji višestruki senzori zauzimaju više od polovine širine ekrana telefona?”
Razlog je vjerovatno loš kvalitet skeniranja. ToF kamere koje se koriste u pametnim telefonima trenutno imaju vrlo nisku rezoluciju (do 240p), što rezultira visoko pikseliziranim slikama.
Kao što vidite, detalji takvog skeniranja su premali da bi softver mogao precizno identificirati crte lica.
Ali, lično, ne vidim nikakve kontraindikacije prema kojima skener lica ne bi mogao raditi u hibridnom režimu. Teoretski, u isto vrijeme kada selfie kamera analizira crte lica i otkriva otvorene oči, ToF senzor provjerava radi li se zaista o trodimenzionalnom objektu određenog oblika i veličine, a ne fotografiji.
Takav skener je potencijalno vrlo teško prevariti, a istovremeno je brz, jeftin i neinvazivan. Tako da ne bih bio iznenađen ako u bliskoj budućnosti Apple će koristiti ToF tehnologiju za kreiranje Face ID skenera sljedeće generacije, tako da će ova vrsta 3D prepoznavanja lica postati češća.
To sam uspeo da saznam u Huawei P40 Pro ima instaliran upravo takav ToF senzor, nalazi se između dvostruke prednje kamere i učestvuje u procesu otključavanja licem. I dalje sam se pitao zašto je uključeno otključavanje licem Huawei P40 Pro je mnogo brži od svog prethodnika, P30 Pro. Osim toga, definitivno je nemoguće prevariti novi flagship uz pomoć fotografije. Upravo sam provjerio.
Buduće aplikacije za mobilne filmske stvaraoce
Svako ko koristi svoj pametni telefon za snimanje videa bit će izuzetno zainteresiran da li se 3D ToF tehnologija može koristiti za dodavanje male dubine polja pozadini. Pogotovo ako se proces može prenijeti na postprodukciju, jer pruža veću fleksibilnost.
Takođe, ToF mogućnosti su potencijalno interesantne onima koji dodaju kompjuterske efekte svojim video zapisima. Na primjer, prilikom praćenja kretanja u videu, bolje je fokusirati se na objekt što je preciznije moguće. Korištenje 3D mape trebalo bi nam omogućiti da snimamo sve u fokusu, a kasnije dodamo potrebno zamućenje pozadine i specijalne efekte ako je potrebno.
Ovo je samo nagađanje s moje strane, ali 3D skeniranje svakako ima ogroman potencijal da poboljša proces snimanja video zapisa. To je već dokazala moderna kinematografija i, nadam se, uskoro će se pojaviti u segmentu potrošača.
Razlog zašto ove funkcije još uvijek nisu dostupne u kamerama pametnih telefona prilikom snimanja videa vjerovatno je povezan s potrebom za povećanom procesorskom snagom. Testiranje je pokazalo da se pametni telefoni zagrijavaju kada koriste ToF senzor. A pošto nemaju aktivno hlađenje, to može predstavljati mali problem.
Ali kako se snaga mobilnih procesora povećava, mislim da će se ToF kamere sve više koristiti u foto i video aplikacijama.
Jedno se može reći sa sigurnošću - ToF ima veliki potencijal
Sama činjenica da pametni telefon može funkcionirati kao ultra-precizan uređaj za mjerenje udaljenosti ili uređaj za noćno gledanje znači da više nikada neću kupiti telefon bez ToF senzora. Ovo je jedna od najzanimljivijih tehnologija posljednjih godina, a tek je na početku svog puta.
Nevjerovatno je da tako mali senzor može učiniti toliko toga. Držim palčeve da proizvođači i programeri aplikacija nastave da rade na iskorištavanju njegovih mogućnosti. Siguran sam da ćemo više puta čuti o novim primenama ToF kamere. I tko će sada reći da je ovo nepotreban dodatak glavnom setu kamera pametnih telefona?
zanimljive informacije