Immer mehr Hersteller geben an, dass ihre Telefone über Time of Flight (ToF) -Kameras verfügen. Aber was sind ToF-Kameras, wie funktionieren sie und warum sollten Sie eine in Ihrem Smartphone haben?
ToF-Kameras haben eine zusätzliche Tiefenauflösung
Auf einer sehr einfachen Ebene sind ToF-Kameras nur normale HD-Kameras mit einer erhöhten Tiefenauflösung. In der Tat Telefone wie das 2019 Huawei P30 Pro Sie haben eine Tiefenauflösung, die viermal besser ist als bei herkömmlichen Kameras. Während "Tiefenauflösung" wie verwirrender Fotografiejargon klingt, ist es tatsächlich leicht zu verstehen. Eine Kamera mit hoher Tiefenauflösung kann zwischen Objekten unterscheiden, die sich in der Nähe (im Vordergrund) und in der Ferne (im Hintergrund) befinden.
In der Fotografie wird diese Idee von Vordergrund und Hintergrund genannt Tiefenschärfe . Dies schafft ein Gefühl von Realismus oder Konzentration. Objekte in der Nähe sehen scharf und mit sauberen Konturen aus, während weit entfernte Objekte leicht verschwommen wirken.
Mit einer ToF-Kamera haben Fotografen mehr Möglichkeiten, ihre Schärfentiefe zu steuern. Natürlich müssen Sie kein Fotograf sein, um von der höheren Tiefenauflösung einer ToF-Kamera zu profitieren. Automatische Kameraeinstellungen sollten in Verbindung mit einer ToF-Kamera atemberaubende Bilder mit einem genau definierten Vordergrund und Hintergrund erzeugen. Eine ToF-Kamera kann auch verwendet werden, um ein atemberaubendes Video mit erweiterter Bildstabilisierung zu erstellen oder die Genauigkeit Ihrer Instagram-Filter zu erhöhen.
Darüber hinaus kann die ToF-Kamera eines Telefons für Fortgeschrittene verwendet werden Gesichtserkennung , Gesten und AR-Videospiele. Erinnerst du dich, wie Pokemon Go deine Kamera benutzt, um ein Pokemon in deiner Umgebung zu platzieren? ToF-Kameras können diese Funktion viel überzeugender machen.
Diese Technologie ist nicht neu
Seltsamerweise gibt es ToF-Kameras seit den späten 70er Jahren. Es hat nur eine Weile gedauert, bis die Technologie für Verbraucheranwendungen billig und bequem genug wurde.
In der Vergangenheit wurden ToF-Kameras für topografische Kartierungen, industrielle Maschinenautomatisierung und automatische Türen verwendet. Die Technologie hat jedoch bereits 2014 Einzug in viele Haushalte gehalten (wahrscheinlich auch in Ihre). Der Kinect der Xbox One verwendet eine ToF-Kamera, um Gesichter zu identifizieren und Handgesten genau zu verfolgen.
Ab April 2019 gibt es nur wenige Telefone mit eingebauten ToF-Kameras, wie das LG G8 ThinQ , das Ehrenansicht 20 , das Huawei P30 Pro , und das Oppo RX17 Pro . Diese Telefone werden für Fotografen und Geeks vermarktet, setzen jedoch den Standard für zukünftige Telefone, einschließlich Samsung und Äpfel Veröffentlichungen 2019 und 2020.
Okay, ToF-Kameras sind super cool und existieren seit der Veröffentlichung von Star Wars. Aber wie funktionieren sie? Warum haben sie eine so große Tiefenauflösung?
ToF-Kameras Verwenden Sie Lidar, um die Tiefe zu messen
Wissen Sie, wie Fledermäuse und Delfine mithilfe von Geräuschen ihre Umgebung „sehen“? Nun, wir haben diesen Trick gestohlen, ihn in einige U-Boote gesteckt und ihn Sonar genannt. ToF-Kameras verwenden eine ähnliche Technik zum Messen der Tiefe, die jedoch als "Technik" bezeichnet wird verkaufen und es beruht auf Impulsen von IR-Licht anstelle von Schall.
Wenn Sie ein Foto mit der ToF-Kamera eines Telefons aufnehmen, wird ein Impuls aus unsichtbarem IR-Licht abgegeben, der von Objekten in der Nähe reflektiert wird. Ein Teil dieses Lichts streut in den Abgrund, aber das meiste findet seinen Weg zurück in die ToF-Kamera des Telefons.
Wie die Sonarwelle einer Fledermaus kehrt eine Lidarwelle in Teilen zurück. IR-Licht, das von nahegelegenen Objekten reflektiert wird, kehrt schnell zur ToF-Kamera zurück, während das Licht, das von weit entfernten Objekten reflektiert wird, etwas länger dauert. Ihr Telefon misst, wie lange es dauert, bis jeder Lichtstrahl zurückkommt, knirscht einige Zahlen und erstellt eine detaillierte 3D-Tiefenkarte.
Es ist ein bisschen so Pinnwand Spielzeug dass du dein Gesicht drückst. Diese Spielzeuge haben einen „3D-Effekt“, da Ihre Nase, die sich in der Nähe des Bretts befindet, eine größere Vertiefung erzeugt als Ihre Augen und Wangen, die relativ weit vom Brett entfernt sind.
Natürlich liefert die Reflexion von IR-Licht Ihrem Telefon nur Tiefeninformationen. Aus diesem Grund kombinieren ToF-Kameras die IR-Funktionalität mit einer herkömmlichen hochauflösenden Kamera. Ihr Telefon verwendet Software, um ein herkömmliches Foto mit einer IR-3D-Tiefenkarte zu mischen, und Sie erhalten ein Bild mit einem genau definierten Vordergrund und Hintergrund.
Zukünftige Anwendungen für ToF-Kameras
In den nächsten Jahren werden ToF-Kameras die Art und Weise revolutionieren, wie wir mit unseren Handys Bilder und Videos aufnehmen. Aber lassen Sie uns hier über das Gesamtbild nachdenken. Es handelt sich um eine Technologie, mit der mit Lichtgeschwindigkeit eine Tiefenkarte einer Umgebung erstellt werden kann. Seine Anwendungen gehen weit über die Grenzen der Fotografie hinaus.
Bei Ihrer ersten Erfahrung mit der ToF-Kamera eines Telefons geht es wahrscheinlich nicht nur um Fotografie. Das Samsung Galaxy S10 5G wird ToF-Kameras sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite enthalten. Apple ist bekannt für seine zukünftigen iPhone-Pläne, aber Es gibt Gerüchte Die iPhones von 2019 könnten auch ToF-Kameras enthalten. Ja, dieses Update lässt Ihre Selfies fantastisch aussehen, erhöht aber auch die Genauigkeit der Gesichtserkennung und anderer Sicherheitsmaßnahmen. Wenn Sie die Gesichtserkennung beim Einrichten Ihres Telefons aktivieren, wird leise eine 3D-Karte Ihres Gesichts erfasst, bevor Sie Selfies aufnehmen können.
Gestensteuerung ist eine weitere aufregende (aber wohl dorkige) Anwendung für ToF-Kameras. Ja, das Gestensystem des Kinect ist eine kräftige Augenweide wert, aber in den nächsten Jahren werden Sie wahrscheinlich ähnliche Technologien zur Steuerung Ihres Telefons, Computers, intelligenten Assistenten oder Ihrer Smartwatch verwenden. Im Moment mögen Unternehmen In Bewegung arbeiten an ToF-Anwendungen für Desktop-Computer und Hersteller wie Google verwenden Radar- und Lidar-Systeme, um freihändige, gestengesteuerte Smartwatches und intelligente Assistenten zu erstellen.
Neben der Gestensteuerung sind ToF-Kameras auch ideal für VR und AR Anwendungen. Grundsätzlich scheinen Dinge wie Instagram-Filter und Pokemon Go bei Verwendung mit einer ToF-Kamera viel „realer“ zu sein. Für kompliziertere Anwendungen wie VR können ToF-Kameras verwendet werden, um die Handgesten und Schritte eines Spielers zu registrieren. Sie können auch verwendet werden, um physische Umgebungen schnell abzubilden und in VR-Welten umzuwandeln, was die professionelle Spieleentwicklung beschleunigen oder den VR-Markt für Indie-Spieleentwickler öffnen könnte.
ToF-Kameras haben aber auch praktische Zwecke. In der Vergangenheit wurden sie für die Maschinenautomatisierung in Fabriken eingesetzt. Das wird sich nicht ändern. Wenn ToF-Kameras besser (und billiger) werden, finden sie ihren Weg in noch mehr Industrie- und Consumer-AI-Produkte. Die meisten intelligente Autos verwenden bereits eine Form der Lidar-Technologie, um ihre Umgebung zu „sehen“ (interessanterweise verwenden Tesla-Autos kein Lidar).
Während die ToF-Kamera in Ihrem neuen Mobiltelefon auf Foto-, AR- und Gesichtserkennungsanwendungen beschränkt ist, ist jetzt ein guter Zeitpunkt, um sich mit der Technologie vertraut zu machen. Schließlich werden ToF-Kameras überall sein.
Quellen: Mouser
