Recentemente, as câmeras ToF tornaram-se parte integrante do conjunto de câmeras de um smartphone moderno. Mas como eles funcionam, por que são necessários e onde podem ser usados?
"Eles são, que assim seja", dirá a maioria dos usuários. O fato é que muito pouca informação é publicada sobre sensores ToF. A menos que meus colegas jornalistas, e nem todos, e até especialistas especializados, possam explicar claramente a necessidade deles. Vamos trazer alguma clareza para esta questão. Talvez parte do texto contenha muitos termos, mas tentarei explicar da maneira mais simples possível o que é uma câmera ToF, onde você pode aplicar seus recursos e como vê-la em ação. Bem, vamos!
O que é uma câmera ToF?
Lembra daqueles filmes de submarinos da Segunda Guerra Mundial? Equipamentos de sonar usados para detectar navios inimigos apareceram lá. O dispositivo envia um som "ping" para o espaço da água e espera que o sinal seja refletido. Dependendo do tempo que levava para a onda sonora retornar, o especialista tentava determinar a localização do submarino inimigo.
Assim como o sonar, uma câmera ToF mede o tempo que a luz leva para refletir em um objeto. A câmera então usa os dados de atraso para determinar a distância. Assim, o sensor ToF cria um mapa tridimensional do mundo.
É por isso que as câmeras ToF também são chamadas de "câmeras de profundidade". A câmera ToF (Time of Flight) é um sensor capaz de emitir algum tipo de luz no espectro infravermelho e então registrar a velocidade de sua reflexão do objeto. O próprio sensor consiste em duas partes: a primeira é um diodo que emite luz infravermelha e a segunda é uma matriz especial sensível à luz.
A câmera mede o tempo após o qual a luz refletida do objeto retorna a ele. Com base em cálculos feitos com precisão de até um nanossegundo, o dispositivo é capaz não apenas de estimar com precisão a distância de objetos individuais do sensor, mas também de determinar sua forma. É verdade que é muito semelhante ao sonar sonar. Somente neste caso, enviamos luz ao objeto em vez de som.
Sensores que funcionam com um princípio semelhante também são usados em carros autônomos ou até mesmo em sondas espaciais construídas pela NASA. Miniaturização progressiva e custos de fabricação relativamente baixos significam que essa tecnologia pode estar no seu bolso hoje. O fato é que os sensores ToF já estão em muitos dos principais smartphones. Aqui estão alguns dispositivos móveis equipados com câmeras ToF:
- Samsung Galaxy S10 5G
- Samsung Galaxy Note10 +
- Samsung Galaxy S20 +
- Samsung Galaxy S20Ultra 5G
- LG G8 Fino Q
- OPPO RX17 Pro
- Visão de Honra 20
- Huawei P30 Pro
- Huawei Mate 30 Pro
- Huawei P40 Pro
- OPPO Reno
- Sony Xperia XZ4
Tenho certeza que a cada ano essa lista só vai se expandir, pois o potencial desse sensor é simplesmente enorme. Talvez em breve o Google também instale essa câmera em seus Pixels. Há também esperança de que e Apple estará atento ao sensor ToF e contribuirá para a grande popularização dessa tecnologia, além de fazer pleno uso de suas capacidades. Não é à toa que um sensor semelhante apareceu no novo iPad Pro.
Bem, a teoria é clara, agora vamos dar uma olhada no que a câmera ToF é capaz de fazer na prática. Deve-se entender que você não pode simplesmente pegar e ligar esse sensor, mas ainda pode usá-lo em alguns aplicativos, mesmo ao fotografar com uma câmera.
Como uma câmera ToF pode ser usada?
Medimos a distância
Em alguns smartphones Samsung (incluindo Note10+, S20+ e S20 Ultra) e Huawei (incluindo P30 Pro, Mate 30 Pro, Huawei P40 Pro), você pode instalar um aplicativo de medição de distância chamado Measure.
Tudo funciona de forma bastante simples e com precisão impressionante. Como parte dos testes, medi usando este aplicativo e um smartphone Samsung Galaxy S20 Ultra comprimento, largura e diagonal da tela da sua TV, e o telefone deu as dimensões ao centímetro mais próximo.
Desfoque de fundo ao tirar uma foto
Uma aplicação de um sistema de renderização 3D pode ser criar profundidade de campo digital para que você possa adicionar um fundo desfocado às suas fotos ou vídeos. Isso só funciona para fotos no momento, não para vídeos. A função também nos permite livrar-nos de objetos desnecessários que entraram no quadro ou fundos que estragam a impressão da imagem.
Além disso, em alguns telefones, o sensor ToF oferece suporte ao foco automático ou permite desfocar o fundo com mais precisão no modo retrato. Resumindo, ajuda você a tirar melhores selfies para encantar seus seguidores, como em Instagram.
Rastreamento de movimento
O smartphone LG G8 ThinQ possui um sensor ToF localizado no painel frontal, que é usado, entre outras coisas, para detectar gestos realizados no espaço. Eu realmente não quero falar sobre as possibilidades de usar tais gestos, é melhor ver por si mesmo.
O Google Play também possui vários jogos de movimento semelhantes aos suportados pelo controle Microsoft Kinect.
Criação de modelos 3D e realidade aumentada
A possibilidade de criar modelos 3D com a ajuda de uma câmera ToF pode ser discutida sem parar. Já agora, você pode usar fotos de selfie de diferentes ângulos para criar um modelo do seu rosto e até imprimi-lo se tiver uma impressora 3D em mãos. Claro, alguém dirá que estes são apenas jogos e entretenimento. Mas é bem possível que, no futuro, as câmeras ToF sejam usadas para criar peças para carros ou outros mecanismos.
A realidade virtual e aumentada bate cada vez mais persistentemente à nossa porta. Jogos com suporte para realidade aumentada estão aparecendo cada vez mais em smartphones Android e iOS. É emocionante, educativo e permite que você gaste seu tempo com benefícios. Em particular, no Play Market você já pode encontrar um grande número de aplicativos e jogos com suporte para a plataforma Google ARCore. Basta baixar e instalar o aplicativo Google Play Services para AR, e tais jogos e aplicativos estarão disponíveis para você em realidade aumentada. É precisamente a utilização da câmara ToF que permite desfrutar plenamente do efeito de realidade aumentada.
Por sua vez, na nova Apple O sensor de profundidade do iPad Pro é responsável pela sobreposição mais precisa de objetos virtuais na imagem da câmera no modo de realidade aumentada.
Smartphone como um dispositivo de visão noturna?
Atualmente, para a maioria dos dispositivos, o sensor ToF funciona de forma quase imperceptível para o usuário, suportando apenas funções que exigem a determinação da profundidade da cena.
No entanto, no Google Play encontrei um excelente aplicativo chamado Night Vision, que permite usar o scanner 3D em uma função inusitada. instalei no meu Huawei P30 Pro.
O aplicativo exibe em tempo real o que o sensor ToF captura. Por usar luz infravermelha, que é invisível ao olho humano, o mapa de profundidade é claramente visível mesmo na escuridão total.
Fiquei surpreso com o tamanho de uma área que um sensor tão pequeno pode digitalizar. Eu esperava que ele esvaziasse depois de algumas dezenas de centímetros, mas, na prática, você pode criar um mapa tridimensional de toda a sala em um instante. A câmera ToF detecta facilmente a forma de pequenos objetos a uma distância de 4-5 metros.
Seu filho vai gostar especialmente desse dispositivo de visão noturna. Tenho certeza de que ela correrá imediatamente para explorar os cantos mais escuros de seu apartamento ou casa.
Câmera ToF como sensor biométrico
A câmera ToF é mais frequentemente implementada na forma de dois orifícios em miniatura, nos quais o diodo infravermelho e a matriz estão ocultos. Aqui surge a pergunta: "Por que Apple não quer usar essa tecnologia em vez de seu sistema TrueDepth, cujos múltiplos sensores ocupam mais da metade da largura da tela do telefone?”
O motivo é provavelmente a má qualidade da digitalização. As câmeras ToF usadas em smartphones atualmente possuem uma resolução muito baixa (até 240p), resultando em imagens altamente pixeladas.
Como você pode ver, os detalhes dessa varredura são muito pequenos para que o software identifique com precisão as características faciais.
Mas, pessoalmente, não vejo contra-indicações, segundo as quais o scanner facial não poderia funcionar no modo híbrido. Teoricamente, ao mesmo tempo em que a câmera selfie analisa os traços faciais e detecta os olhos abertos, o sensor ToF verifica se realmente está lidando com um objeto tridimensional de certa forma e tamanho, e não uma foto.
Tal scanner é potencialmente muito difícil de enganar e, ao mesmo tempo, é rápido, barato e não invasivo. Então eu não ficaria surpreso se em um futuro próximo Apple usará a tecnologia ToF para criar um scanner Face ID de próxima geração, então esse tipo de reconhecimento facial 3D se tornará mais comum.
Eu consegui descobrir isso em Huawei O P40 Pro possui exatamente um sensor ToF instalado, está localizado entre a câmera frontal dupla e participa do processo de desbloqueio facial. E ainda me perguntei por que o desbloqueio pelo rosto está ativado Huawei O P40 Pro é muito mais rápido que seu antecessor, o P30 Pro. Além disso, é definitivamente impossível enganar o novo carro-chefe com a ajuda de uma foto. Acabei de verificar por mim.
Aplicativos futuros para cineastas móveis
Qualquer pessoa que use seu smartphone para gravar vídeo ficará extremamente interessada se a tecnologia 3D ToF puder ser usada para adicionar uma profundidade de campo rasa ao fundo. Principalmente se o processo puder ser transferido para a pós-produção, pois proporciona mais flexibilidade.
Além disso, os recursos de ToF são de interesse potencial para aqueles que adicionam efeitos de computador aos seus vídeos. Por exemplo, ao rastrear o movimento em um vídeo, é melhor focar no objeto com a maior precisão possível. Usar um mapa 3D deve nos permitir filmar tudo em foco e depois adicionar o desfoque de fundo necessário e efeitos especiais, se necessário.
Isso é apenas especulação da minha parte, mas a digitalização 3D certamente tem um enorme potencial para melhorar o processo de captura de vídeo. Isso já foi comprovado pelo cinema moderno e, espero, em breve aparecerá no segmento de consumo.
A razão pela qual essas funções ainda não estão disponíveis em câmeras de smartphones ao gravar vídeo provavelmente está relacionada à necessidade de aumentar o poder de processamento. Os testes provaram que os smartphones aquecem ao usar o sensor ToF. E como eles não têm resfriamento ativo, isso pode ser um problema.
Mas à medida que o poder dos processadores móveis aumenta, acho que as câmeras ToF se tornarão mais amplamente usadas em aplicativos de foto e vídeo.
Uma coisa pode ser dita com certeza - ToF tem um grande potencial
O próprio fato de um smartphone poder funcionar como um dispositivo de medição de distância ultrapreciso ou um dispositivo de visão noturna significa que nunca mais comprarei um telefone sem um sensor ToF. Esta é uma das tecnologias mais interessantes dos últimos anos, e está apenas no início de sua jornada.
É incrível que um sensor tão pequeno possa fazer tanto. Estou cruzando os dedos para que fabricantes e desenvolvedores de aplicativos continuem trabalhando para explorar seus recursos. Tenho certeza de que ouviremos mais de uma vez sobre novas aplicações da câmera ToF. E agora quem dirá que esta é uma adição desnecessária ao conjunto principal de câmeras de smartphones?
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