Steeds meer fabrikanten scheppen op dat hun telefoons Time of Flight (ToF) -camera's hebben. Maar wat zijn ToF-camera's, hoe werken ze en waarom zou je er een in je smartphone willen hebben?
ToF-camera's hebben een extra diepte-resolutie
Op een heel basaal niveau zijn ToF-camera's gewoon gewone HD-camera's met een verhoogde dieptesolutie. Sterker nog, telefoons zoals de 2019 Huawei P30 Pro hebben een dieptesolutie die vier keer beter is dan conventionele camera's. Hoewel 'dieptesolutie' misschien verwarrend fotografiejargon lijkt, is het eigenlijk gemakkelijk te begrijpen. Een camera met een hoge resolutie kan onderscheid maken tussen objecten die dichtbij (op de voorgrond) en ver weg (op de achtergrond) zijn.
In de fotografie wordt dit idee van voorgrond en achtergrond genoemd scherptediepte . Het is wat een gevoel van realisme of focus creëert. Objecten die dichtbij zijn, zien er scherp uit, met strakke contouren, terwijl objecten ver weg enigszins wazig lijken.
Met een ToF-camera hebben fotografen meer opties om hun scherptediepte te regelen. Je hoeft natuurlijk geen fotograaf te zijn om te profiteren van de grotere diepteresolutie van een ToF-camera. Automatische camera-instellingen, in combinatie met een ToF-camera, zouden verbluffende beelden moeten opleveren met een goed gedefinieerde voorgrond en achtergrond. Een ToF-camera kan ook worden gebruikt om een verbluffende video te maken met geavanceerde beeldstabilisatie of om de nauwkeurigheid van je Instagram-filters te vergroten.
Bovendien kan de ToF-camera van een telefoon worden gebruikt voor gevorderden gezichtsherkenning , gebaren en AR-videogames. Weet je nog hoe Pokemon Go je camera gebruikt om een Pokemon in je omgeving te plaatsen? ToF-camera's kunnen die functie een stuk overtuigender maken.
Deze technologie is niet nieuw
Vreemd genoeg bestaan ToF-camera's al sinds eind jaren '70. Het heeft even geduurd voordat de technologie goedkoop en handig genoeg is voor consumententoepassingen.
In het verleden werden ToF-camera's gebruikt voor topografische kaarten, automatisering van industriële machines en automatische deuren. Maar de technologie vond zijn weg naar veel huizen (waaronder die van jou waarschijnlijk) in 2014. De Kinect van de Xbox One gebruikt een ToF-camera om gezichten te identificeren en handgebaren nauwkeurig te volgen.
Vanaf april 2019 zijn er maar een paar telefoons met ingebouwde ToF-camera's, zoals de LG G8 Denk , de Eerweergave 20 , de Huawei P30 Pro , en de De oppositie RX17 . Deze telefoons worden op de markt gebracht voor fotografen en nerds, maar ze bepalen de norm voor toekomstige telefoons, waaronder Samsung en Appels Releases van 2019 en 2020.
Oké, ToF-camera's zijn supercool, en ze bestaan al sinds de release van Star Wars. Maar hoe werken ze? Waarom hebben ze zo'n grote diepte-resolutie?
ToF-camera's gebruiken Lidar om diepte te meten
Weet u hoe vleermuizen en dolfijnen geluid gebruiken om hun omgeving te "zien"? We hebben die truc gestolen, in een paar onderzeeërs gestopt en het sonar genoemd. ToF-camera's gebruiken een vergelijkbare techniek om diepte te meten, maar het wordt genoemd omgaan , en het vertrouwt op pulsen van IR-licht in plaats van geluid.
Wanneer je een foto maakt met de ToF-camera van een telefoon, schiet deze een puls van onzichtbaar IR-licht af dat wordt weerkaatst door objecten in de buurt. Een deel van dat licht verstrooit de afgrond, maar het meeste vindt zijn weg terug naar de ToF-camera van de telefoon.
Net als de sonargolf van een vleermuis keert een lidargolf in stukjes en beetjes terug. IR-licht dat wordt weerkaatst door objecten in de buurt, keert snel terug naar de ToF-camera, terwijl het licht dat weerkaatst door objecten ver weg iets langer duurt. Uw telefoon meet hoe lang het duurt voordat elke lichtstraal terugkeert, maakt een aantal cijfers en maakt een gedetailleerde 3D-dieptekaart.
Het lijkt een beetje op die prikbord speelgoed waar je je gezicht in drukt. Deze speeltjes hebben een “3D-effect” omdat je neus, die dicht bij de plank zit, een grotere inkeping creëert dan je ogen en wangen, die relatief ver van de plank verwijderd zijn.
De reflectie van IR-licht geeft je telefoon natuurlijk alleen diepte-informatie. Daarom koppelen ToF-camera's IR-functionaliteit aan een conventionele camera met hoge resolutie. Uw telefoon gebruikt software om een conventionele foto te combineren met een IR 3D-dieptekaart, en u krijgt uiteindelijk een afbeelding met een goed gedefinieerde voorgrond en achtergrond.
Toekomstige toepassingen voor ToF-camera's
In de komende jaren zullen ToF-camera's een revolutie teweegbrengen in de manier waarop we foto's en video's maken met onze telefoons. Maar laten we eens kijken naar het grote plaatje hier. We hebben het over een vorm van technologie die met de snelheid van het licht een dieptekaart van een omgeving kan maken. Zijn toepassingen gaan ver buiten de grenzen van fotografie.
In feite gaat je eerste ervaring met de ToF-camera van een telefoon waarschijnlijk niet alleen over fotografie. De Samsung Galaxy S10 5G zal ToF-camera's bevatten, zowel aan de voor- als achterkant. Apple heeft de beroemde lippen gesloten over toekomstige iPhone-plannen, maar er gaan geruchten de iPhones van 2019 kunnen ook ToF-camera's bevatten. Ja, deze update zorgt ervoor dat je selfies er fantastisch uitzien, maar verhoogt ook de nauwkeurigheid van Face ID en andere beveiligingsmaatregelen. Als je gezichtsherkenning inschakelt tijdens het instellen van je telefoon, legt deze stilletjes een 3D-kaart van je gezicht vast voordat je de kans krijgt om selfies te maken.
Gebarenbediening is een andere opwindende (maar misschien wel dorky) applicatie voor ToF-camera's. Ja, het gebarensysteem van de Kinect is een flinke blik waardig, maar in de komende jaren zul je waarschijnlijk merken dat je vergelijkbare technologie gebruikt om je telefoon, computer, slimme assistent of smartwatch te bedienen. Op dit moment houden bedrijven van In beweging werken aan ToF-applicaties voor desktopcomputers, en fabrikanten zoals Google gebruiken radar- en lidarsystemen om handsfree, gebarengestuurde smartwatches en slimme assistenten te creëren.
Naast gebarenbediening zijn ToF-camera's ook ideaal voor VR en AR toepassingen. Op een basisniveau zullen dingen als Instagram-filters en Pokemon Go veel 'echter' lijken wanneer ze worden gebruikt met een ToF-camera. Maar voor meer gecompliceerde toepassingen, zoals VR, kunnen ToF-camera's worden gebruikt om de handgebaren en voetstappen van een gamer te registreren. Ze kunnen ook worden gebruikt om snel fysieke omgevingen in kaart te brengen en om te zetten in VR-werelden, wat de ontwikkeling van professionele games zou kunnen versnellen of de VR-markt zou kunnen openen voor ontwikkelaars van indiegames.
Maar ToF-camera's hebben ook praktische doeleinden. In het verleden werden ze gebruikt voor machineautomatisering in fabrieken. Dat verandert niet. Naarmate ToF-camera's beter (en goedkoper) worden, zullen ze hun weg vinden naar nog meer industriële en consumentvriendelijke AI-producten. Meest slimme auto's maken al gebruik van een vorm van lidartechnologie om hun omgeving te 'zien' (interessant genoeg gebruiken Tesla-auto's geen lidar).
Hoewel de ToF-camera in je nieuwe mobiele telefoon beperkt is tot fotografische, AR- en gezichtsherkenningstoepassingen, is dit een goed moment om vertrouwd te raken met de technologie. Uiteindelijk zullen ToF-camera's overal zijn.
Bronnen: Mouser
