Recent, camerele ToF au devenit o parte integrantă a setului de camere ale unui smartphone modern emblematic. Dar cum funcționează, de ce sunt necesare și unde pot fi folosite?
„Ei sunt, așa să fie”, vor spune majoritatea utilizatorilor. Cert este că sunt publicate foarte puține informații despre senzorii ToF. Cu excepția cazului în care colegii mei jurnaliști, și nu toți, și chiar experții de specialitate, pot explica clar necesitatea acestora. Să clarificăm această problemă. Poate că o parte a textului va conține o mulțime de termeni, dar voi încerca să explic cât mai simplu posibil ce este o cameră ToF, unde îi puteți aplica capacitățile și cum să o vedeți în acțiune. Ei bine, hai să mergem!
Ce este o cameră ToF?
Îți amintești acele filme cu submarine din cel de-al Doilea Război Mondial? Acolo au apărut echipamente sonar folosite pentru a detecta navele inamice. Dispozitivul trimite un sunet „ping” în spațiul de apă și așteaptă ca semnalul să fie reflectat. În funcție de timpul în care valul sonor a revenit, specialistul a încercat să determine locația submarinului inamic.
La fel ca sonarul, o cameră ToF măsoară timpul necesar pentru ca lumina să iasă de pe un obiect. Camera utilizează apoi datele de întârziere pentru a determina distanța. Astfel, senzorul ToF creează o hartă tridimensională a lumii.
De aceea, camerele ToF sunt uneori numite și „camere de adâncime”. Camera ToF (Time of Flight) este un senzor capabil să emită un fel de lumină în spectrul infraroșu și apoi să înregistreze viteza de reflexie a acesteia din obiect. Senzorul în sine este format din două părți: prima este o diodă care emite lumină infraroșie, iar a doua este o matrice specială sensibilă la lumină.
Camera măsoară timpul după care lumina reflectată de obiect revine la acesta. Pe baza calculelor făcute cu precizie de până la o nanosecundă, dispozitivul este capabil nu numai să estimeze cu precizie distanța obiectelor individuale de la senzor, ci și să determine forma acestora. Adevărat, este foarte asemănător cu sonarul sonar. Numai în acest caz, trimitem lumină obiectului în loc de sunet.
Senzorii care funcționează pe un principiu similar sunt utilizați și în mașinile autonome sau chiar în sondele spațiale construite de NASA. Miniaturizarea progresivă și costurile de producție relativ scăzute înseamnă că această tehnologie ar putea fi în buzunarul tău astăzi. Faptul este că senzorii ToF sunt deja în multe smartphone-uri de top. Iată câteva dispozitive mobile echipate cu camere ToF:
- Samsung Galaxy S10 5G
- Samsung Galaxy Nota 10 +
- Samsung Galaxy S20 +
- Samsung Galaxy S20Ultra 5G
- LG G8 Thin Q
- OPPO RX17 Pro
- Onoare View 20
- Huawei P30 Pro
- Huawei Mate 30 Pro
- Huawei P40 Pro
- OPPO Reno
- Sony Xperia XZ4
Sunt sigur că în fiecare an această listă se va extinde, deoarece potențialul acestui senzor este pur și simplu uriaș. Poate că în curând Google va instala și o astfel de cameră în Pixeli. Există și speranță că și Apple va acorda atenție senzorului ToF și va contribui la marea popularizare a acestei tehnologii, precum și va folosi pe deplin capacitățile acesteia. Nu degeaba a apărut un senzor similar în noul iPad Pro.
Ei bine, teoria este clară, acum să aruncăm o privire mai atentă la ceea ce este capabilă camera ToF în practică. Trebuie înțeles că nu puteți pur și simplu să luați și să porniți acest senzor, dar îl puteți utiliza în continuare în unele aplicații, chiar și atunci când fotografiați cu o cameră.
Cum poate fi folosită o cameră ToF?
Măsurăm distanța
Pe unele smartphone-uri Samsung (inclusiv Note10+, S20+ și S20 Ultra) și Huawei (inclusiv P30 Pro, Mate 30 Pro, Huawei P40 Pro) puteți instala o aplicație de măsurare a distanței numită Măsurare.
Totul funcționează destul de simplu și cu o precizie impresionantă. În cadrul testelor, am măsurat folosind această aplicație și un smartphone Samsung Galaxy S20 Ultra lungimea, latimea si diagonala ecranului televizorului tau, iar telefonul a dat dimensiunile la cel mai apropiat centimetru.
Încețoșare de fundal când faceți o fotografie
O aplicație a unui sistem de randare 3D ar putea fi crearea unei adâncimi digitale a câmpului, astfel încât să puteți adăuga un fundal neclar la fotografiile sau videoclipurile dvs. Acest lucru funcționează doar pentru fotografii momentan, nu pentru videoclipuri. Funcția ne permite, de asemenea, să scăpăm de obiectele inutile care au intrat în cadru sau de fundaluri care strică impresia imaginii.
În plus, pe unele telefoane, senzorul ToF acceptă autofocus sau vă permite să estompați fundalul mai precis în modul portret. Pe scurt, te ajută să faci selfie-uri mai bune pentru a-ți încânta urmăritorii, ca în Instagram.
Urmărirea mișcării
Smartphone-ul LG G8 ThinQ are un senzor ToF situat pe panoul frontal, care este folosit, printre altele, pentru a detecta gesturile efectuate în spațiu. Nu prea vreau să vorbesc despre posibilitățile de a folosi astfel de gesturi, e mai bine să vezi singur.
Google Play are, de asemenea, mai multe jocuri de mișcare similare cu cele acceptate de controler Microsoft Kinect.
Crearea de modele 3D și realitate augmentată
Despre posibilitatea de a crea modele 3D cu ajutorul unei camere ToF se poate vorbi la nesfârșit. Deja acum, poți folosi fotografii selfie din diferite unghiuri pentru a crea un model al feței tale și chiar pentru a-l imprima dacă ai la îndemână o imprimantă 3D. Desigur, cineva va spune că acestea sunt doar jocuri și divertisment. Dar este foarte posibil ca, în viitor, camerele ToF să fie folosite pentru a crea piese pentru mașini sau alte mecanisme.
Realitatea virtuală și augmentată ne bate din ce în ce mai mult la ușă. Jocurile cu suport pentru realitate augmentată apar din ce în ce mai mult pe smartphone-uri Android și iOS. Este interesant, educațional și vă permite să vă petreceți timpul cu beneficii. În special, în Play Market puteți găsi deja un număr mare de aplicații și jocuri cu suport pentru platforma Google ARCore. Este suficient să descărcați și să instalați aplicația Google Play Services pentru AR, iar astfel de jocuri și aplicații vă vor fi disponibile în realitate augmentată. Tocmai utilizarea camerei ToF vă permite să vă bucurați din plin de efectul realității augmentate.
La rândul său, în nou Apple Senzorul de adâncime iPad Pro este responsabil pentru o suprapunere mai precisă a obiectelor virtuale pe imaginea camerei în modul realitate augmentată.
Smartphone-ul ca dispozitiv de vedere pe timp de noapte?
În prezent, pentru majoritatea dispozitivelor, senzorul ToF funcționează aproape imperceptibil pentru utilizator, acceptând doar funcții care necesită determinarea adâncimii scenei.
Totuși, în Google Play am găsit o aplicație excelentă numită Night Vision, care îți permite să folosești scanerul 3D într-un rol neobișnuit. L-am instalat pe al meu Huawei P30 Pro.
Aplicația afișează în timp real ceea ce captează senzorul ToF. Deoarece folosește lumină infraroșie, care este invizibilă pentru ochiul uman, harta de adâncime este clar vizibilă chiar și în întuneric total.
Am fost surprins de cât de mare poate scana o zonă atât de mic. Mă așteptam să se dezumfle după câteva zeci de centimetri, dar în practică s-a dovedit că poți crea o hartă tridimensională a întregii încăperi într-o clipă. Camera ToF detectează cu ușurință forma obiectelor mici la o distanță de 4-5 metri.
Copilului dumneavoastră îi va plăcea în special un astfel de dispozitiv de vedere pe timp de noapte. Sunt sigur că va alerga imediat să exploreze cele mai întunecate colțuri ale apartamentului sau casei tale.
Cameră ToF ca senzor biometric
Camera ToF este implementată cel mai adesea sub forma a două găuri miniaturale, în care sunt ascunse dioda în infraroșu și matricea. Aici apare întrebarea: „De ce Apple nu vrea să folosească această tehnologie în locul sistemului său TrueDepth, ai cărui senzori multipli ocupă mai mult de jumătate din lățimea ecranului telefonului?”
Motivul este probabil calitatea proastă a scanării. Camerele ToF utilizate în smartphone-uri au în prezent o rezoluție foarte scăzută (până la 240p), rezultând imagini foarte pixelate.
După cum puteți vedea, detaliile unei astfel de scanări sunt prea mici pentru ca software-ul să identifice cu exactitate trăsăturile faciale.
Dar, personal, nu văd nicio contraindicație, conform căreia scannerul facial nu ar putea funcționa în modul hibrid. Teoretic, în același timp în care camera selfie analizează trăsăturile feței și detectează ochii deschiși, senzorul ToF verifică dacă într-adevăr are de-a face cu un obiect tridimensional de o anumită formă și dimensiune, și nu cu o fotografie.
Un astfel de scaner este potențial foarte greu de păcălit și, în același timp, este rapid, ieftin și non-invaziv. Așa că nu m-aș mira dacă în viitorul apropiat Apple va folosi tehnologia ToF pentru a crea un scaner Face ID de ultimă generație, astfel încât acest tip de recunoaștere facială 3D va deveni mai comun.
Am reușit să aflu asta în Huawei P40 Pro are instalat un astfel de senzor ToF, este situat între camera frontală dublă și participă la procesul de deblocare a feței. Și încă mă întrebam de ce este activată deblocarea pe față Huawei P40 Pro este mult mai rapid decât predecesorul său, P30 Pro. În plus, este cu siguranță imposibil să înșeli noul flagship cu ajutorul unei fotografii. Tocmai verificat de mine.
Aplicații viitoare pentru cineaști mobili
Oricine își folosește smartphone-ul pentru a filma videoclipuri va fi extrem de interesat dacă tehnologia 3D ToF poate fi folosită pentru a adăuga o adâncime mică de câmp fundalului. Mai ales dacă procesul poate fi transferat în post-producție, deoarece oferă mai multă flexibilitate.
De asemenea, capabilitățile ToF sunt de potențial interes pentru cei care adaugă efecte de computer la videoclipurile lor. De exemplu, atunci când urmăriți mișcarea într-un videoclip, este mai bine să vă concentrați pe obiect cât mai precis posibil. Folosirea unei hărți 3D ar trebui să ne permită să filmăm totul în focalizare și, ulterior, să adăugăm neclaritatea de fundal și efectele speciale necesare, dacă este necesar.
Acestea sunt doar speculații din partea mea, dar scanarea 3D are cu siguranță un potențial uriaș de a îmbunătăți procesul de captură video. Acest lucru a fost deja dovedit de cinematografia modernă și, sper, va apărea în curând pe segmentul consumatorilor.
Motivul pentru care aceste funcții nu sunt încă disponibile în camerele smartphone-urilor atunci când filmați video este probabil legat de necesitatea de a avea o putere de procesare crescută. Testele au demonstrat că smartphone-urile se încălzesc atunci când folosesc senzorul ToF. Și din moment ce nu au răcire activă, aceasta poate fi o mică problemă.
Dar, pe măsură ce puterea procesoarelor mobile crește, cred că camerele ToF vor deveni mai utilizate pe scară largă în aplicațiile foto și video.
Un lucru poate fi spus sigur - ToF are un mare potențial
Însuși faptul că un smartphone poate funcționa ca un dispozitiv de măsurare a distanței ultra-precise sau ca un dispozitiv de vedere pe timp de noapte înseamnă că nu voi mai cumpăra niciodată un telefon fără senzor ToF. Aceasta este una dintre cele mai interesante tehnologii din ultimii ani și este abia la începutul călătoriei sale.
Este uimitor că un senzor atât de mic poate face atât de multe. Îmi încrucișez degetele că producătorii și dezvoltatorii de aplicații vor continua să lucreze la exploatarea capacităților acesteia. Sunt sigur că vom auzi de mai multe ori despre noi aplicații ale camerei ToF. Și acum cine va spune că acesta este un plus inutil la setul principal de camere pentru smartphone-uri?
informații interesante