Flere og flere producenter skryter af, at deres telefoner har Time of Flight (ToF) kameraer. Men hvad er ToF-kameraer, hvordan fungerer de, og hvorfor vil du have et i din smartphone?
ToF-kameraer har ekstra dybdeopløsning
På et meget grundlæggende niveau er ToF-kameraer bare almindelige HD-kameraer med en øget dybdeopløsning. Faktisk er telefoner som 2019 Huawei P30 Pro har en dybdeopløsning, der er fire gange bedre end konventionelle kameraer. Mens "dybdeopløsning" måske lyder som forvirrende fotograferingsjargon, er det faktisk let at forstå. Et kamera med høj dybdeopløsning kan skelne mellem objekter, der er i nærheden (i forgrunden) og langt væk (i baggrunden).
I fotografering kaldes denne idé om forgrund og baggrund dybdeskarphed . Det er det, der skaber en følelse af realisme eller fokus. Objekter, der er i nærheden, ser skarpe ud med rene konturer, mens objekter langt væk ser let slørede ud.
Med et ToF-kamera har fotografer flere muligheder for at kontrollere deres dybdeskarphed. Selvfølgelig behøver du ikke være fotograf for at drage fordel af et ToF-kameras øgede dybdeopløsning. Automatiske kameraindstillinger, når de er parret med et ToF-kamera, skal producere fantastiske billeder med en veldefineret forgrund og baggrund. Et ToF-kamera kan også bruges til at producere en fantastisk video med avanceret billedstabilisering eller for at øge nøjagtigheden af dine Instagram-filtre.
Derudover kan en telefons ToF-kamera bruges til avancerede ansigtsgenkendelse , bevægelser og AR-videospil. Husk hvordan Pokemon Go bruger dit kamera til at placere en Pokemon i dit miljø? ToF-kameraer kan gøre denne funktion meget mere overbevisende.
Denne teknologi er ikke ny
Mærkeligt nok har ToF-kameraer eksisteret siden slutningen af 70'erne. Det tager bare et stykke tid, før teknologien bliver billig og praktisk nok til forbrugerapplikationer.
Tidligere blev ToF-kameraer brugt til topografisk kortlægning, industriel maskinautomatisering og automatiske døre. Men teknologien kom ind i mange hjem (inklusive din, sandsynligvis) tilbage i 2014. Xbox One's Kinect bruger et ToF-kamera til at identificere ansigter og spore håndbevægelser nøjagtigt.
Fra april 2019 er der kun et par telefoner, der har indbyggede ToF-kameraer, som f.eks LG G8 Think , det Æresvisning 20 , det Huawei P30 Pro , og Oppositionen RX17 . Disse telefoner markedsføres mod fotografer og nørder, men de sætter standarden for fremtidige telefoner inklusive Samsung og Apples 2019 og 2020 udgivelser.
Okay, ToF-kameraer er super seje, og de har eksisteret siden frigivelsen af Star Wars. Men hvordan fungerer de? Hvorfor har de så stor dybdeopløsning?
ToF-kameraer bruger Lidar til at måle dybde
Ved du, hvordan flagermus og delfiner bruger lyd til at "se" deres miljø? Vi stjal det trick, satte det fast i nogle ubåde og kaldte det ekkolod. ToF-kameraer bruger en lignende teknik til at måle dybde, men det hedder det at håndtere , og det er afhængig af impulser af IR-lys i stedet for lyd.
Når du tager et billede med en telefons ToF-kamera, skyder det en puls af usynligt IR-lys ud, der reflekteres ud af genstande i nærheden. Noget af det lys spreder sig ned i afgrunden, men det meste finder vej tilbage i telefonens ToF-kamera.
Som en flagermuss sonarbølge vender en lidarbølge tilbage i stykker. IR-lys, der reflekteres væk fra objekter i nærheden, vender hurtigt tilbage til ToF-kameraet, mens det lys, der reflekteres fra fjerne objekter, tager lidt længere tid. Din telefon måler, hvor lang tid det tager hver lysstråle at komme tilbage, knuser nogle tal og opretter et detaljeret 3D-dybdekort.
Det er lidt som dem pin-board legetøj at du presser dit ansigt ind. Disse legetøj har en "3D-effekt", fordi din næse, som er tæt på brættet, skaber en større fordybning end dine øjne og kinder, som er relativt langt væk fra brættet.
Selvfølgelig giver reflektion af IR-lys kun din telefon dybdeoplysninger. Derfor parrer ToF-kameraer IR-funktionalitet med et konventionelt kamera med høj opløsning. Din telefon bruger software til at blande et konventionelt foto med et IR 3D-dybdekort, og du ender med et billede, der har en veldefineret forgrund og baggrund.
Fremtidige applikationer til ToF-kameraer
I de næste par år vil ToF-kameraer revolutionere den måde, hvorpå vi tager billeder og video med vores telefoner. Men lad os tænke på det store billede her. Vi taler om en form for teknologi, der kan skabe et dybdekort over et miljø med lysets hastighed. Dens applikationer skubber langt ud over fotografiets grænser.
Faktisk handler din første oplevelse med en telefons ToF-kamera sandsynligvis ikke kun om fotografering. Det Samsung Galaxy S10 5G inkluderer ToF-kameraer, både foran og bagpå. Apple er berømt tæt på fremtidige iPhone-planer, men der er rygter 2019 iPhones kunne også omfatte ToF-kameraer. Ja, denne opdatering får dine selfies til at se fantastiske ud, men det vil også øge nøjagtigheden af Face ID og andre sikkerhedsforanstaltninger. Hvis du aktiverer ansigtsgenkendelse, mens du konfigurerer din telefon, tager den stille et 3D-kort over dit ansigt, før du får chancen for at tage selfies.
Gestus-kontrol er en anden spændende (men uden tvivl dorky) applikation til ToF-kameraer. Ja, Kinect's bevægelsessystem er en stor øjekast værd, men i de næste par år vil du sandsynligvis finde dig selv ved hjælp af lignende teknologi til at styre din telefon, computer, smart assistent eller smartwatch. Lige nu kan virksomheder lide I bevægelse arbejder på ToF-applikationer til stationære computere, og producenter som Google bruger radar- og lidarsystemer til at skabe håndfri, bevægelsesstyrede smartwatches og smarte assistenter.
Sammen med gestikontrol er ToF-kameraer også ideelle til VR og AR applikationer. På et grundlæggende niveau virker ting som Instagram-filtre og Pokemon Go meget mere "ægte", når de bruges med et ToF-kamera. Men til mere komplicerede applikationer, som VR, kunne ToF-kameraer bruges til at registrere en gamers håndbevægelser og fodspor. De kan også bruges til hurtigt at kortlægge fysiske miljøer og konvertere dem til VR-verdener, hvilket kan fremskynde professionel spiludvikling eller åbne VR-markedet for indie-spiludviklere.
Men ToF-kameraer har også praktiske formål. Tidligere er de blevet brugt til maskinautomatisering på fabrikker. Det vil ikke ændre sig. Da ToF-kameraer bliver bedre (og billigere), finder de vej til endnu mere industrielle og forbrugerkvalitets AI-produkter. Mest smarte biler bruger allerede en form for lidar-teknologi til at "se" deres miljø (interessant nok bruger Tesla-biler ikke lidar).
Mens ToF-kameraet i din nye mobiltelefon er begrænset til fotografiske, AR- og ansigtsgenkendelsesapplikationer, er det nu et godt tidspunkt at blive fortrolig med teknologien. Til sidst vil ToF-kameraer være overalt.
Kilder: Mouser
