ცოტა ხნის წინ, ToF კამერები გახდა თანამედროვე ფლაგმანი სმარტფონის კამერის ნაკრების განუყოფელი ნაწილი. მაგრამ როგორ მუშაობენ ისინი, რატომ არის საჭირო საერთოდ და სად შეიძლება მათი გამოყენება?
"ისინი არიან, ასე რომ იყოს", - იტყვის მომხმარებლების უმეტესობა. ფაქტია, რომ ძალიან ცოტა ინფორმაცია ქვეყნდება ToF სენსორების შესახებ. თუ ჩემს თანამემამულე ჟურნალისტებს და არა ყველა მათგანს და თუნდაც სპეციალიზებულ ექსპერტებს შეუძლიათ ნათლად ახსნან მათი საჭიროება. მოდით, ამ საკითხში გარკვეული სიცხადე შევიტანოთ. შესაძლოა ტექსტის ნაწილი შეიცავს უამრავ ტერმინს, მაგრამ შევეცდები რაც შეიძლება მარტივად ავხსნა, თუ რა არის ToF კამერა, სად შეგიძლიათ გამოიყენოთ მისი შესაძლებლობები და როგორ დაინახოთ იგი მოქმედებაში. აბა, წავიდეთ!
რა არის ToF კამერა?
გახსოვთ ის წყალქვეშა ფილმები მეორე მსოფლიო ომისგან? იქ გამოჩნდა სონარული მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება მტრის გემების გამოსავლენად. მოწყობილობა აგზავნის ხმაურ „პინგს“ წყლის სივრცეში და ელოდება სიგნალის ასახვას. იმის მიხედვით, თუ რა დრო დასჭირდა ხმის ტალღის დაბრუნებას, სპეციალისტი ცდილობდა დაედგინა მტრის წყალქვეშა ნავის მდებარეობა.
ისევე, როგორც სონარი, ToF კამერა ზომავს დროს, რომელსაც სჭირდება სინათლის გადახტომა ობიექტიდან. შემდეგ კამერა იყენებს დაყოვნების მონაცემებს მანძილის დასადგენად. ამრიგად, ToF სენსორი ქმნის მსოფლიოს სამგანზომილებიან რუკას.
ამიტომ ToF კამერებს ზოგჯერ "სიღრმის კამერებსაც" უწოდებენ. ToF კამერა (ფრენის დრო) არის სენსორი, რომელსაც შეუძლია ასხივოს რაიმე სახის შუქი ინფრაწითელ სპექტრში და შემდეგ ჩაწეროს მისი ასახვის სიჩქარე ობიექტიდან. თავად სენსორი შედგება ორი ნაწილისგან: პირველი არის დიოდი, რომელიც ასხივებს ინფრაწითელ შუქს, ხოლო მეორე არის სპეციალური სინათლის მგრძნობიარე მატრიცა.
კამერა ზომავს დროს, რის შემდეგაც ობიექტიდან ასახული შუქი მას უბრუნდება. ნანოწამამდე სიზუსტით ჩატარებული გამოთვლების საფუძველზე, მოწყობილობას შეუძლია არა მხოლოდ ზუსტად შეაფასოს ცალკეული ობიექტების მანძილი სენსორიდან, არამედ განსაზღვროს მათი ფორმა. მართალია, ის ძალიან ჰგავს სონარის სონარს. მხოლოდ ამ შემთხვევაში ხმის ნაცვლად ობიექტს ვუგზავნით სინათლეს.
სენსორები, რომლებიც მუშაობენ მსგავს პრინციპზე, ასევე გამოიყენება ავტონომიურ მანქანებში ან თუნდაც NASA-ს მიერ აშენებულ კოსმოსურ ზონდებში. პროგრესული მინიატურიზაცია და შედარებით დაბალი წარმოების ხარჯები ნიშნავს, რომ ეს ტექნოლოგია შეიძლება დღეს თქვენს ჯიბეში იყოს. ფაქტია, რომ ToF სენსორები უკვე ბევრ საუკეთესო სმარტფონშია. აქ მოცემულია რამდენიმე მობილური მოწყობილობა, რომელიც აღჭურვილია ToF კამერებით:
- Samsung Galaxy S10 5G
- Samsung Galaxy შენიშვნა 10 +
- Samsung Galaxy S20 +
- Samsung Galaxy S20 ულტრა 5G
- LG G8 Thin Q
- OPPO RX17 Pro
- ღირსების ნახვა
- Huawei P30 პრო
- Huawei მათე X პრო
- Huawei P40 პრო
- OPPO Reno
- Sony Xperia XX4
დარწმუნებული ვარ, რომ ყოველწლიურად ეს სია მხოლოდ გაფართოვდება, რადგან ამ სენსორის პოტენციალი უბრალოდ უზარმაზარია. შესაძლოა, მალე Google-მაც დააინსტალიროს ასეთი კამერა თავის პიქსელებში. იმის იმედიც არის და Apple ყურადღებას მიაქცევს ToF სენსორს და ხელს შეუწყობს ამ ტექნოლოგიის დიდ პოპულარიზაციას, ასევე სრულად გამოიყენებს მის შესაძლებლობებს. ტყუილად არ არის, რომ მსგავსი სენსორი გამოჩნდა ახალ iPad Pro-ში.
კარგად, თეორია ნათელია, ახლა მოდით უფრო ახლოს გადავხედოთ თუ რა შეუძლია ToF კამერას პრაქტიკაში. უნდა გვესმოდეს, რომ თქვენ არ შეგიძლიათ უბრალოდ აიღოთ და ჩართოთ ეს სენსორი, მაგრამ მაინც შეგიძლიათ გამოიყენოთ იგი ზოგიერთ აპლიკაციაში, თუნდაც კამერით გადაღებისას.
როგორ შეიძლება ToF კამერის გამოყენება?
ჩვენ ვზომავთ მანძილს
ზოგიერთ სმარტფონზე Samsung (მათ შორის Note10+, S20+ და S20 Ultra) და Huawei (მათ შორის P30 Pro, Mate 30 Pro, Huawei P40 Pro) შეგიძლიათ დააინსტალიროთ მანძილის საზომი აპლიკაცია, რომელსაც ეწოდება Measure.
ყველაფერი მუშაობს საკმაოდ მარტივად და შთამბეჭდავი სიზუსტით. ტესტების ფარგლებში გავზომე ამ აპლიკაციისა და სმარტფონის გამოყენებით Samsung Galaxy S20 Ultra თქვენი ტელევიზორის ეკრანის სიგრძე, სიგანე და დიაგონალი და ტელეფონმა ზომები მისცა სანტიმეტრამდე.
ფონის დაბინდვა ფოტოს გადაღებისას
3D რენდერინგის სისტემის ერთ-ერთი აპლიკაცია შეიძლება იყოს ველის ციფრული სიღრმის შექმნა, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ დაამატოთ ბუნდოვანი ფონი თქვენს ფოტოებსა და ვიდეოებს. ეს მუშაობს მხოლოდ ფოტოებზე და არა ვიდეოებზე. ფუნქცია ასევე საშუალებას გვაძლევს მოვიშოროთ ჩარჩოში მოხვედრილი ზედმეტი საგნები ან ფონები, რომლებიც აფუჭებენ სურათის შთაბეჭდილებას.
გარდა ამისა, ზოგიერთ ტელეფონზე ToF სენსორი მხარს უჭერს ავტოფოკუსს ან საშუალებას გაძლევთ უფრო ზუსტად დაბინდოთ ფონი პორტრეტის რეჟიმში. მოკლედ, ეს გეხმარებათ უკეთესი სელფების გადაღებაში, რათა გაახაროთ თქვენი მიმდევრები, მაგალითად Instagram.
მოძრაობის თვალყურის დევნება
LG G8 ThinQ სმარტფონს აქვს ToF სენსორი, რომელიც მდებარეობს წინა პანელზე, რომელიც გამოიყენება, სხვა საკითხებთან ერთად, სივრცეში შესრულებული ჟესტების გამოსავლენად. ასეთი ჟესტების გამოყენების შესაძლებლობებზე საუბარი ნამდვილად არ მინდა, ჯობია თავად ნახოთ.
Google Play-ს ასევე აქვს რამდენიმე მოძრაობის თამაში, რომელიც მსგავსია კონტროლერის მიერ Microsoft Kinect.
3D მოდელების შექმნა და გაძლიერებული რეალობა
ToF კამერის დახმარებით 3D მოდელების შექმნის შესაძლებლობაზე უსასრულოდ შეიძლება საუბარი. უკვე შეგიძლიათ გამოიყენოთ სელფის ფოტოები სხვადასხვა კუთხიდან თქვენი სახის მოდელის შესაქმნელად და თუნდაც დაბეჭდოთ, თუ ხელთ გაქვთ 3D პრინტერი. რა თქმა უნდა, ვინმე იტყვის, რომ ეს მხოლოდ თამაშები და გართობაა. მაგრამ სავსებით შესაძლებელია, რომ მომავალში ToF კამერები გამოიყენონ მანქანების ან სხვა მექანიზმების ნაწილების შესაქმნელად.
ვირტუალური და გაძლიერებული რეალობა სულ უფრო დაჟინებით აკაკუნებს ჩვენს კარზე. თამაშები გაფართოებული რეალობის მხარდაჭერით სულ უფრო ხშირად ჩნდება სმარტფონებში Android და iOS. ეს არის ამაღელვებელი, საგანმანათლებლო და საშუალებას გაძლევთ გაატაროთ დრო სასარგებლოდ. კერძოდ, Play Market-ში უკვე შეგიძლიათ იპოვოთ დიდი რაოდენობით აპლიკაციები და თამაშები Google ARCore პლატფორმის მხარდაჭერით. საკმარისია ჩამოტვირთოთ და დააინსტალიროთ Google Play Services for AR აპლიკაცია და ასეთი თამაშები და აპლიკაციები თქვენთვის ხელმისაწვდომი იქნება გაძლიერებულ რეალობაში. ზუსტად ToF კამერის გამოყენება საშუალებას გაძლევთ სრულად ისიამოვნოთ გაძლიერებული რეალობის ეფექტით.
თავის მხრივ, ახალში Apple iPad Pro სიღრმის სენსორი პასუხისმგებელია კამერის სურათზე ვირტუალური ობიექტების უფრო ზუსტ გადაფარვაზე, გაფართოებული რეალობის რეჟიმში.
სმარტფონი, როგორც ღამის ხედვის მოწყობილობა?
ამჟამად, მოწყობილობების უმეტესობისთვის ToF სენსორი თითქმის შეუმჩნევლად მუშაობს მომხმარებლისთვის, მხარს უჭერს მხოლოდ ფუნქციებს, რომლებიც საჭიროებენ სცენის სიღრმის განსაზღვრას.
თუმცა, Google Play-ში ვიპოვე შესანიშნავი აპლიკაცია სახელწოდებით Night Vision, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ 3D სკანერი უჩვეულო როლში. მე დავაინსტალირე ჩემზე Huawei P30 პრო.
აპლიკაცია რეალურ დროში აჩვენებს იმას, რასაც ToF სენსორი იღებს. იმის გამო, რომ ის იყენებს ინფრაწითელ შუქს, რომელიც უხილავია ადამიანის თვალისთვის, სიღრმის რუკა აშკარად ჩანს სრულ სიბნელეშიც კი.
გამიკვირდა, რამდენად დიდი ფართობის სკანირება შეუძლია ასეთ პაწაწინა სენსორს. ველოდი, რომ რამდენიმე ათეული სანტიმეტრის შემდეგ გაფუჭდებოდა, მაგრამ პრაქტიკაში აღმოჩნდა, რომ მყისიერად შეგიძლიათ შექმნათ მთელი ოთახის სამგანზომილებიანი რუკა. ToF კამერა ადვილად ამოიცნობს პატარა ობიექტების ფორმას 4-5 მეტრის მანძილზე.
თქვენს შვილს განსაკუთრებით მოეწონება ღამის ხედვის ასეთი მოწყობილობა. დარწმუნებული ვარ, რომ ის მაშინვე გაიქცევა თქვენი ბინის ან სახლის ყველაზე ბნელი კუთხეების შესასწავლად.
ToF კამერა, როგორც ბიომეტრიული სენსორი
ToF კამერა ყველაზე ხშირად ხორციელდება ორი მინიატურული ხვრელების სახით, რომელშიც იმალება ინფრაწითელი დიოდი და მატრიცა. აქ ჩნდება კითხვა: „რატომ Apple არ სურს ამ ტექნოლოგიის გამოყენება TrueDepth სისტემის ნაცვლად, რომლის მრავალი სენსორი იკავებს ტელეფონის ეკრანის სიგანის ნახევარზე მეტს?”
მიზეზი ალბათ სკანირების ცუდი ხარისხია. სმარტფონებში გამოყენებული ToF კამერებს ამჟამად აქვთ ძალიან დაბალი გარჩევადობა (240p-მდე), რაც იწვევს მაღალი პიქსელირებული გამოსახულებებს.
როგორც ხედავთ, ასეთი სკანირების დეტალები ზედმეტად მცირეა იმისთვის, რომ პროგრამული უზრუნველყოფა ზუსტად ამოიცნოს სახის თვისებები.
მაგრამ პირადად მე ვერ ვხედავ რაიმე უკუჩვენებას, რომლის მიხედვითაც სახის სკანერი ჰიბრიდულ რეჟიმში ვერ მუშაობდა. თეორიულად, იმავდროულად, როდესაც სელფის კამერა აანალიზებს სახის მახასიათებლებს და აღმოაჩენს ღია თვალებს, ToF სენსორი ამოწმებს, ნამდვილად აქვს თუ არა საქმე გარკვეული ფორმის და ზომის სამგანზომილებიან ობიექტს და არა ფოტოს.
ასეთი სკანერი პოტენციურად ძალიან რთული მოსატყუებელია და ამავე დროს ის არის სწრაფი, იაფი და არაინვაზიური. ასე რომ, არ გამიკვირდება, თუ უახლოეს მომავალში Apple გამოიყენებს ToF ტექნოლოგიას შემდეგი თაობის Face ID სკანერის შესაქმნელად, ასე რომ სახის 3D ამოცნობა უფრო გავრცელებული გახდება.
მე მოვახერხე ამის გარკვევა Huawei P40 Pro-ს აქვს ზუსტად ასეთი ToF სენსორი დაყენებული, ის მდებარეობს ორმაგ წინა კამერას შორის და მონაწილეობს სახის განბლოკვის პროცესში. და მაინც მაინტერესებდა, რატომ არის ჩართული სახით განბლოკვა Huawei P40 Pro ბევრად უფრო სწრაფია ვიდრე მისი წინამორბედი P30 Pro. გარდა ამისა, ახალი ფლაგმანის მოტყუება ფოტოს დახმარებით ნამდვილად შეუძლებელია. მხოლოდ ჩემ მიერ შემოწმებული.
მომავალი აპლიკაციები მობილური კინორეჟისორებისთვის
ყველას, ვინც იყენებს სმარტფონს ვიდეოს გადასაღებად, ძალიან დაინტერესდება, თუ 3D ToF ტექნოლოგიის გამოყენება შესაძლებელია ფონზე ველის არაღრმა სიღრმის დასამატებლად. განსაკუთრებით იმ შემთხვევაში, თუ პროცესი შეიძლება გადავიდეს პოსტპროდუქციაზე, რადგან ეს უზრუნველყოფს მეტ მოქნილობას.
ასევე, ToF შესაძლებლობები პოტენციურად საინტერესოა მათთვის, ვინც ამატებს კომპიუტერულ ეფექტებს ვიდეოებს. მაგალითად, ვიდეოში მოძრაობის თვალყურის დევნებისას, უმჯობესია ფოკუსირება მოახდინოს ობიექტზე რაც შეიძლება ზუსტად. 3D რუქის გამოყენება საშუალებას მოგვცემს გადავიღოთ ყველაფერი ფოკუსში და მოგვიანებით დავამატოთ საჭირო ფონის დაბინდვა და სპეციალური ეფექტები საჭიროების შემთხვევაში.
ეს მხოლოდ სპეკულაციაა ჩემი მხრიდან, მაგრამ 3D სკანირებას რა თქმა უნდა აქვს უზარმაზარი პოტენციალი ვიდეოს გადაღების პროცესის გასაუმჯობესებლად. ეს უკვე დაამტკიცა თანამედროვე კინემატოგრაფმა და იმედია მალე სამომხმარებლო სეგმენტშიც გამოჩნდება.
მიზეზი, რის გამოც ეს ფუნქციები ჯერ არ არის ხელმისაწვდომი სმარტფონის კამერებში ვიდეოს გადაღების დროს, ალბათ დაკავშირებულია გაზრდილი დამუშავების სიმძლავრის საჭიროებასთან. ტესტირებამ დაამტკიცა, რომ სმარტფონები თბება ToF სენსორის გამოყენებისას. და რადგან მათ არ აქვთ აქტიური გაგრილება, ეს შეიძლება იყოს ცოტა პრობლემა.
მაგრამ როგორც მობილური პროცესორების სიმძლავრე იზრდება, ვფიქრობ ToF კამერები უფრო ფართოდ გამოიყენება ფოტო და ვიდეო აპლიკაციებში.
ერთი რამ დანამდვილებით შეიძლება ითქვას - ToF-ს დიდი პოტენციალი აქვს
ის ფაქტი, რომ სმარტფონს შეუძლია ფუნქციონირდეს როგორც ულტრა ზუსტი მანძილის საზომი მოწყობილობა ან ღამის ხედვის მოწყობილობა, ნიშნავს, რომ მე აღარასდროს ვიყიდი ტელეფონს ToF სენსორის გარეშე. ეს არის ბოლო წლების ერთ-ერთი ყველაზე საინტერესო ტექნოლოგია და ის მხოლოდ მოგზაურობის დასაწყისშია.
გასაოცარია, რომ ასეთ პატარა სენსორს ბევრი რამის გაკეთება შეუძლია. თითებს ვასწორებ, რომ მწარმოებლები და აპლიკაციების შემქმნელები გააგრძელებენ მუშაობას მისი შესაძლებლობების გამოყენებაზე. დარწმუნებული ვარ, რომ ToF კამერის ახალი აპლიკაციების შესახებ არაერთხელ გავიგებთ. და ახლა ვინ იტყვის, რომ ეს არის არასაჭირო დამატება სმარტფონის კამერების ძირითადი ნაკრებისთვის?
საინტერესო ინფორმაცია