Flere og flere produsenter skryter av at telefonene deres har Time of Flight (ToF) kameraer. Men hva er ToF-kameraer, hvordan fungerer de, og hvorfor vil du ha et i smarttelefonen din?
ToF-kameraer har ekstra dybdeoppløsning
På et veldig grunnleggende nivå er ToF-kameraer bare vanlige HD-kameraer med økt dybdeoppløsning. Faktisk, telefoner som 2019 Huawei P30 Pro har en dybdeoppløsning som er fire ganger bedre enn vanlige kameraer. Mens “dybdeoppløsning” kan høres ut som forvirrende fotograferingsjargong, er det faktisk lett å forstå. Et kamera med høy dybdeoppløsning kan skille mellom objekter som er i nærheten (i forgrunnen) og langt borte (i bakgrunnen).
I fotografering kalles denne ideen om forgrunn og bakgrunn dybdeskarphet . Det er det som skaper en følelse av realisme eller fokus. Objekter i nærheten ser skarpe ut, med rene konturer, mens objekter langt borte ser uskarpe ut.
Med et toF-kamera har fotografer flere muligheter for å kontrollere dybdeskarpheten. Du trenger selvfølgelig ikke å være fotograf for å dra nytte av ToF-kameraets økte dybdeoppløsning. Automatiske kamerainnstillinger, når de er paret med et ToF-kamera, skal gi fantastiske bilder med en veldefinert forgrunn og bakgrunn. Et ToF-kamera kan også brukes til å produsere en fantastisk video med avansert bildestabilisering eller for å øke nøyaktigheten til Instagram-filtrene dine.
I tillegg kan telefonens ToF-kamera brukes for avanserte ansiktsgjenkjenning bevegelser og AR-videospill. Husk hvordan Pokemon Go bruker kameraet ditt til å plassere en Pokemon i omgivelsene dine? ToF-kameraer kan gjøre den funksjonen mye mer overbevisende.
Denne teknologien er ikke ny
Merkelig nok har ToF-kameraer eksistert siden slutten av 70-tallet. Det har bare tatt en stund før teknologien ble billig og praktisk nok for forbrukerapplikasjoner.
Tidligere ble ToF-kameraer brukt til topografisk kartlegging, automatisering av industriell maskin og automatiske dører. Men teknologien kom inn i mange hjem (inkludert ditt, sannsynligvis) tilbake i 2014. Xbox One’s Kinect bruker et ToF-kamera for å identifisere ansikter og spore håndbevegelser nøyaktig.
Per april 2019 er det bare noen få telefoner som har innebygde ToF-kameraer, som LG G8 Think , den Æresvisning 20 , den Huawei P30 Pro , og Opposisjonen RX17 . Disse telefonene markedsføres mot fotografer og geeks, men de setter standarden for fremtidige telefoner, inkludert Samsung og Apple’s 2019 og 2020 utgivelser.
Ok, ToF-kameraer er superkule, og de har eksistert siden utgivelsen av Star Wars. Men hvordan fungerer de? Hvorfor har de så stor dybdeoppløsning?
ToF-kameraer bruker Lidar til å måle dybde
Vet du hvordan flaggermus og delfiner bruker lyd for å "se" miljøet sitt? Vel, vi stjal det trikset, satte det i noen ubåter og kalte det ekkolodd. ToF-kameraer bruker en lignende teknikk for å måle dybde, men det kalles det å takle , og den er avhengig av pulser av IR-lys i stedet for lyd.
Når du tar et bilde med telefonens ToF-kamera, skyter det ut en puls av usynlig IR-lys som reflekterer av objekter i nærheten. Noe av det lyset sprer seg i avgrunnen, men det meste finner veien tilbake til telefonens ToF-kamera.
Som en flaggermus ekkoloddbølge, returnerer en lidarbølge i biter. IR-lys som reflekterer av objekter i nærheten, vil raskt komme tilbake til ToF-kameraet, mens lyset som reflekteres fra fjerne objekter vil ta litt lengre tid. Telefonen din måler hvor lang tid det tar hver lysstråle å komme tilbake, knuser noen tall og lager et detaljert 3D-dybdekart.
Det er litt som de pin-board leker som du presser ansiktet inn i. Disse lekene har en “3D-effekt” fordi nesen din, som er nær brettet, skaper en større fordypning enn øynene og kinnene, som er relativt langt borte fra brettet.
Selvfølgelig gir refleksjonen av IR-lys telefonen din bare dybdeinformasjon. Derfor kobler ToF-kameraer IR-funksjonalitet med et konvensjonelt kamera med høy oppløsning. Telefonen bruker programvare for å blande et konvensjonelt bilde med et IR 3D-dybdekart, og du ender opp med et bilde som har en veldefinert forgrunn og bakgrunn.
Fremtidige applikasjoner for ToF-kameraer
I løpet av de neste årene vil ToF-kameraer revolusjonere måten vi tar bilder og video med telefonene våre. Men la oss tenke på det store bildet her. Vi snakker om en form for teknologi som kan lage et dybdekart over et miljø med lysets hastighet. Applikasjonene skyver langt utenfor grensene for fotografering.
Faktisk vil din første opplevelse med telefonens ToF-kamera sannsynligvis ikke bare handle om fotografering. De Samsung Galaxy S10 5G inkluderer ToF-kameraer, både foran og bak. Apple er berømt om fremtidige iPhone-planer, men det er rykter 2019 iPhones kan også inneholde ToF-kameraer. Ja, denne oppdateringen får selvtillitene dine til å se fantastiske ut, men det vil også øke nøyaktigheten til Face ID og andre sikkerhetstiltak. Hvis du aktiverer ansiktsgjenkjenning mens du setter opp telefonen, tar den stille et 3D-kart over ansiktet ditt før du får sjansen til å ta noen selfies.
Gestkontroller er et annet spennende (men uten tvil dorky) program for ToF-kameraer. Ja, Kinect-gestesystemet er verdt et heftig blikk, men i de neste årene vil du sannsynligvis finne deg selv ved å bruke lignende teknologi for å kontrollere telefonen, datamaskinen, smartassistenten eller smartklokken. Akkurat nå, selskaper som I bevegelse jobber med ToF-applikasjoner for stasjonære datamaskiner, og produsenter som Google bruker radar- og lidarsystemer for å lage håndfrie, geststyrte smartklokker og smarte assistenter.
Sammen med gestkontroller er ToF-kameraer også ideelle for VR og AR applikasjoner. På et grunnleggende nivå vil ting som Instagram-filtre og Pokemon Go virke mye mer “ekte” når de brukes med et ToF-kamera. Men for mer kompliserte applikasjoner, som VR, kan ToF-kameraer brukes til å registrere spillerens håndbevegelser og fotspor. De kan også brukes til å raskt kartlegge fysiske miljøer og konvertere dem til VR-verdener, noe som kan øke hastigheten på profesjonell spillutvikling eller åpne VR-markedet for indie-spillutviklere.
Men ToF-kameraer har også praktiske formål. Tidligere har de blitt brukt til automatisering av maskiner i fabrikker. Det vil ikke endre seg. Når ToF-kameraer blir bedre (og billigere), vil de finne veien til enda mer industrielle og forbrukerkvalitets AI-produkter. Mest smarte biler bruker allerede en form for lidarteknologi for å "se" miljøet sitt (interessant nok, Tesla-biler bruker ikke lidar).
Mens ToF-kameraet i den nye mobiltelefonen din er begrenset til fotografi-, AR- og ansiktsgjenkjenningsprogrammer, er det nå en god tid å bli komfortabel med teknologien. Til slutt vil ToF-kameraer være overalt.
Kilder: Mouser
