Pastaruoju metu ToF kameros tapo neatsiejama modernaus flagmano išmaniojo telefono kamerų rinkinio dalimi. Tačiau kaip jie veikia, kam jų apskritai reikia ir kur juos panaudoti?
„Jie yra, tebūnie“, – sakys dauguma vartotojų. Faktas yra tai, kad apie ToF jutiklius skelbiama labai mažai informacijos. Nebent mano kolegos žurnalistai, ir ne visi, ir net specializuoti ekspertai, gali aiškiai paaiškinti jų poreikį. Įneškime šiek tiek aiškumo į šį klausimą. Galbūt dalyje teksto bus daug terminų, bet pasistengsiu kuo paprasčiau paaiškinti, kas yra ToF kamera, kur galima pritaikyti jos galimybes ir kaip ją pamatyti veikiant. Na, eime!
Kas yra ToF kamera?
Prisimenate tuos povandeninius filmus iš Antrojo pasaulinio karo? Ten atsirado sonarų įranga, naudojama priešo laivams aptikti. Įrenginys siunčia garsą „ping“ į vandens erdvę ir laukia, kol atsispindės signalas. Priklausomai nuo to, kiek laiko užtruko garso bangos sugrįžimas, specialistas bandė nustatyti priešo povandeninio laivo vietą.
Kaip ir sonaras, ToF kamera matuoja laiką, per kurį šviesa atsimuša į objektą. Tada fotoaparatas naudoja delsos duomenis, kad nustatytų atstumą. Taigi ToF jutiklis sukuria trimatį pasaulio žemėlapį.
Štai kodėl ToF kameros kartais dar vadinamos „gylio kameromis“. ToF kamera (Time of Flight) yra jutiklis, galintis skleisti tam tikrą infraraudonųjų spindulių spektro šviesą ir įrašyti jos atspindžio nuo objekto greitį. Pats jutiklis susideda iš dviejų dalių: pirmoji – infraraudonąją šviesą skleidžiantis diodas, antroji – speciali šviesai jautri matrica.
Kamera matuoja laiką, po kurio į jį grįžta nuo objekto atsispindėjusi šviesa. Remiantis skaičiavimais, atliktais iki nanosekundės tikslumu, įrenginys gali ne tik tiksliai įvertinti atskirų objektų atstumą nuo jutiklio, bet ir nustatyti jų formą. Tiesa, jis labai panašus į sonarą. Tik šiuo atveju į objektą siunčiame šviesą, o ne garsą.
Panašiu principu veikiantys jutikliai naudojami ir NASA pastatytuose autonominiuose automobiliuose ar net kosminiuose zonduose. Progresyvus miniatiūrizavimas ir santykinai mažos gamybos sąnaudos reiškia, kad ši technologija šiandien gali būti jūsų kišenėje. Faktas yra tai, kad ToF jutikliai jau yra daugelyje geriausių išmaniųjų telefonų. Štai keletas mobiliųjų įrenginių su ToF kameromis:
- Samsung Galaxy „S10 5G“
- Samsung Galaxy 10 pastaba
- Samsung Galaxy S20 +
- Samsung Galaxy „S20 Ultra 5G“
- LG G8 Thin Q
- OPPO RX17 Pro
- Garbės vaizdas 20
- Huawei P30 Pro
- Huawei Mate 30 Pro
- Huawei P40 Pro
- OPPO Reno
- Sony "Xperia XZ4"
Esu tikras, kad kiekvienais metais šis sąrašas tik plėsis, nes šio jutiklio potencialas yra tiesiog didžiulis. Galbūt netrukus „Google“ taip pat įdiegs tokią kamerą savo „Pixels“. Taip pat yra vilties, kad ir Apple atkreips dėmesį į ToF jutiklį ir prisidės prie didelio šios technologijos populiarinimo bei visapusiškai išnaudos jos galimybes. Ne veltui panašus jutiklis pasirodė ir naujajame iPad Pro.
Na, teorija aiški, dabar atidžiau pažiūrėkime, ką ToF kamera gali praktiškai. Reikėtų suprasti, kad jūs negalite tiesiog paimti ir įjungti šio jutiklio, tačiau vis tiek galite jį naudoti kai kuriose programose, net ir fotografuodami su fotoaparatu.
Kaip galima naudoti ToF kamerą?
Matuojame atstumą
Kai kuriuose išmaniuosiuose telefonuose Samsung (įskaitant Note10+, S20+ ir S20 Ultra) ir Huawei (įskaitant P30 Pro, Mate 30 Pro, Huawei P40 Pro) galite įdiegti atstumo matavimo programą, pavadintą Matavimas.
Viskas veikia gana paprastai ir įspūdingai tiksliai. Atlikdamas testus, matavau naudodamas šią programą ir išmanųjį telefoną Samsung Galaxy S20 Ultra jūsų televizoriaus ekrano ilgis, plotis ir įstrižainė, o telefonas matmenis davė centimetro tikslumu.
Fono suliejimas fotografuojant
Viena iš 3D atvaizdavimo sistemos taikymo būdų gali būti skaitmeninio lauko gylio kūrimas, kad galėtumėte pridėti neryškų foną prie nuotraukų ar vaizdo įrašų. Šiuo metu tai veikia tik nuotraukoms, o ne vaizdo įrašams. Funkcija taip pat leidžia atsikratyti nereikalingų objektų, patekusių į kadrą, ar fonų, kurie gadina nuotraukos įspūdį.
Be to, kai kuriuose telefonuose ToF jutiklis palaiko automatinį fokusavimą arba leidžia tiksliau sulieti foną portreto režimu. Trumpai tariant, tai padeda daryti geresnes asmenukes, kad pradžiugintumėte savo sekėjus, pvz Instagram.
Judesio sekimas
LG G8 ThinQ išmanusis telefonas turi priekiniame skydelyje esantį ToF jutiklį, kuris, be kita ko, naudojamas erdvėje atliekamiems gestams aptikti. Nelabai noriu kalbėti apie tokių gestų panaudojimo galimybes, geriau pažiūrėkite patys.
„Google Play“ taip pat turi keletą judesio žaidimų, panašių į tuos, kuriuos palaiko valdiklis Microsoft Kinect.
3D modelių ir papildytos realybės kūrimas
Apie galimybę sukurti 3D modelius ToF kameros pagalba galima kalbėti be galo. Jau dabar galite naudoti asmenukių nuotraukas iš skirtingų kampų, kad sukurtumėte savo veido modelį ir net atsispausdintumėte, jei po ranka turite 3D spausdintuvą. Žinoma, kas nors pasakys, kad tai tik žaidimai ir pramogos. Bet visai gali būti, kad ateityje ToF kameros bus naudojamos automobilių ar kitų mechanizmų detalėms kurti.
Virtuali ir papildyta realybė vis atkakliau beldžiasi į mūsų duris. Išmaniuosiuose telefonuose vis dažniau atsiranda žaidimų su papildytosios realybės palaikymu Android ir iOS. Tai įdomu, moko ir leidžia naudingai leisti laiką. Visų pirma, „Play Market“ jau galite rasti daugybę programų ir žaidimų, palaikančių „Google ARCore“ platformą. Pakanka atsisiųsti ir įdiegti „Google Play Services for AR“ programą, ir tokie žaidimai bei programos bus pasiekiami papildytoje realybėje. Būtent ToF kameros naudojimas leidžia visiškai mėgautis papildytos realybės efektu.
Savo ruožtu naujame Apple iPad Pro gylio jutiklis yra atsakingas už tikslesnį virtualių objektų perdengimą ant vaizdo iš fotoaparato papildytos realybės režimu.
Išmanusis telefonas kaip naktinio matymo įrenginys?
Šiuo metu daugumoje įrenginių ToF jutiklis vartotojui veikia beveik nepastebimai, palaikydamas tik tas funkcijas, kurioms reikia nustatyti scenos gylį.
Tačiau „Google Play“ radau puikią programą „Night Vision“, leidžiančią naudoti 3D skaitytuvą neįprastu vaidmeniu. Aš jį įdiegiau savo Huawei „P30 Pro“.
Programėlė realiu laiku rodo, ką fiksuoja ToF jutiklis. Kadangi jame naudojama žmogaus akiai nematoma infraraudonoji šviesa, gylio žemėlapis aiškiai matomas net visiškoje tamsoje.
Buvau nustebęs, kokį didelį plotą gali nuskaityti toks mažas jutiklis. Tikėjausi, kad po kelių dešimčių centimetrų jis ištuštės, bet praktiškai pasirodė, kad galima akimirksniu sukurti trimatį viso kambario žemėlapį. ToF kamera lengvai aptinka smulkių objektų formą 4-5 metrų atstumu.
Toks naktinio matymo prietaisas jūsų vaikui ypač patiks. Esu tikras, kad ji tuoj pat nubėgs apžiūrėti tamsiausių jūsų buto ar namo kampelių.
ToF kamera kaip biometrinis jutiklis
ToF kamera dažniausiai įgyvendinama dviejų miniatiūrinių skylių pavidalu, kuriose yra paslėptas infraraudonųjų spindulių diodas ir matrica. Čia kyla klausimas: „Kodėl Apple nenori naudoti šios technologijos vietoj savo „TrueDepth“ sistemos, kurios keli jutikliai užima daugiau nei pusę telefono ekrano pločio?“
Priežastis tikriausiai yra prasta nuskaitymo kokybė. Šiuo metu išmaniuosiuose telefonuose naudojamos ToF kameros turi labai mažą skiriamąją gebą (iki 240p), todėl gaunami labai pikseliai.
Kaip matote, tokio nuskaitymo detalės yra per mažos, kad programinė įranga galėtų tiksliai nustatyti veido bruožus.
Bet aš asmeniškai nematau jokių kontraindikacijų, pagal kurias veido skaitytuvas negalėtų veikti hibridiniu režimu. Teoriškai, tuo pat metu, kai asmenukių kamera analizuoja veido bruožus ir aptinka atviras akis, ToF jutiklis patikrina, ar tikrai susiduria su tam tikros formos ir dydžio trimačiu objektu, o ne nuotrauka.
Tokį skaitytuvą potencialiai labai sunku apgauti, o tuo pačiu jis yra greitas, pigus ir neinvazinis. Tad nenustebčiau, jei artimiausiu metu Apple naudos ToF technologiją naujos kartos veido ID skaitytuvui sukurti, todėl toks 3D veido atpažinimo būdas taps vis dažnesnis.
Man pavyko tai sužinoti per Huawei P40 Pro įdiegtas kaip tik toks ToF jutiklis, jis yra tarp dvigubos priekinės kameros ir dalyvauja veido atrakinimo procese. Ir vis dar galvojau, kodėl įjungtas atrakinimas veidu Huawei P40 Pro yra daug greitesnis nei jo pirmtakas P30 Pro. Be to, apgauti naujojo flagmano nuotraukos pagalba tikrai neįmanoma. Ką tik patikrinau aš.
Ateities programos mobiliesiems filmų kūrėjams
Kiekvienas, kuris naudoja savo išmanųjį telefoną vaizdo įrašams filmuoti, bus labai suinteresuotas, jei 3D ToF technologija gali būti panaudota, kad fone būtų pridėtas nedidelis lauko gylis. Ypač jei procesą galima perkelti į postprodukciją, nes tai suteikia daugiau lankstumo.
Be to, ToF galimybės gali būti įdomios tiems, kurie savo vaizdo įrašams prideda kompiuterinių efektų. Pavyzdžiui, stebint judesį vaizdo įraše, geriau sutelkti dėmesį į objektą kuo tiksliau. Naudodami 3D žemėlapį turėtume nufotografuoti viską sufokusavus, o vėliau, jei reikia, pridėti reikiamą fono suliejimą ir specialiuosius efektus.
Iš mano pusės tai tik spėlionės, tačiau 3D nuskaitymas tikrai turi didžiulį potencialą pagerinti vaizdo įrašymo procesą. Tai jau įrodė šiuolaikinis kinas ir, tikiuosi, netrukus pasirodys vartotojų segmente.
Priežastis, kodėl šios funkcijos dar nepasiekiamos išmaniųjų telefonų kamerose filmuojant, tikriausiai yra susijusi su poreikiu padidinti apdorojimo galią. Bandymai įrodė, kad išmanieji telefonai įkaista naudojant ToF jutiklį. Ir kadangi jie neturi aktyvaus aušinimo, tai gali būti šiek tiek problema.
Tačiau didėjant mobiliųjų procesorių galiai, manau, ToF kameros bus plačiau naudojamos nuotraukų ir vaizdo įrašų programose.
Galima tvirtai pasakyti vieną dalyką – ToF turi didelį potencialą
Pats faktas, kad išmanusis telefonas gali veikti kaip itin tikslus atstumo matavimo prietaisas arba naktinio matymo prietaisas, reiškia, kad daugiau niekada nepirksiu telefono be ToF jutiklio. Tai viena įdomiausių pastarųjų metų technologijų ir tik savo kelionės pradžioje.
Nuostabu, kad toks mažas jutiklis gali tiek daug. Kryžiu pirštus, kad gamintojai ir programėlių kūrėjai ir toliau dirbtų išnaudodami jos galimybes. Esu tikras, kad apie naujas ToF kameros programas išgirsime dar ne kartą. O dabar kas pasakys, kad tai nereikalingas pagrindinio išmaniųjų telefonų kamerų komplekto papildymas?
įdomi informacija