Fler och fler tillverkare skryter över att deras telefoner har Time of Flight (ToF) -kameror. Men vad är ToF-kameror, hur fungerar de och varför vill du ha en i din smartphone?
ToF Cameras Have Extra Depth Resolution
På en mycket grundläggande nivå är ToF-kameror bara vanliga HD-kameror med ökad djupupplösning. Faktum är att telefoner som 2019 Huawei P30 Pro har en djupupplösning som är fyra gånger bättre än konventionella kameror. Även om "djupupplösning" kan låta som förvirrande fotograferingsjargong, är det faktiskt lätt att förstå. En kamera med hög djupupplösning kan skilja mellan objekt som finns i närheten (i förgrunden) och långt borta (i bakgrunden).
I fotografi kallas denna idé om förgrund och bakgrund skärpedjup . Det är det som skapar en känsla av realism eller fokus. Föremål som finns i närheten ser skarpa ut med rena konturer, medan föremål långt bort ser suddiga ut.
Med en ToF-kamera har fotografer fler alternativ för att kontrollera sitt skärpedjup. Naturligtvis behöver du inte vara fotograf för att dra nytta av en ToF-kameras ökade djupupplösning. Automatiska kamerainställningar, när de är ihopkopplade med en ToF-kamera, ska ge fantastiska bilder med en väldefinierad förgrund och bakgrund. En ToF-kamera kan också användas för att producera en fantastisk video med avancerad bildstabilisering eller för att öka noggrannheten för dina Instagram-filter.
Dessutom kan en telefons ToF-kamera användas för avancerade ansiktsigenkänning gester och AR-videospel. Kommer du ihåg hur Pokemon Go använder din kamera för att placera en Pokémon i din miljö? ToF-kameror kan göra den funktionen mycket mer övertygande.
Denna teknik är inte ny
Konstigt nog har ToF-kameror funnits sedan slutet av 70-talet. Det har bara tagit ett tag för tekniken att bli billig och bekväm nog för konsumentapplikationer.
Tidigare användes ToF-kameror för topografisk kartläggning, industriell maskinautomation och automatiska dörrar. Men tekniken tog sig in i många hem (inklusive din, förmodligen) redan 2014. Xbox One Kinect använder en ToF-kamera för att identifiera ansikten och spåra handgester exakt.
Från och med april 2019 finns det bara några få telefoner som har inbyggda ToF-kameror, som LG G8 Think , den Honor View 20 , den Huawei P30 Pro , och den Oppositionen RX17 . Dessa telefoner marknadsförs mot fotografer och nördar, men de sätter standarden för framtida telefoner, inklusive Samsung och Apples 2019 och 2020 släpps.
Okej, ToF-kameror är supercoola och de har funnits sedan Star Wars släpptes. Men hur fungerar de? Varför har de en så stor djupupplösning?
ToF-kameror använder Lidar för att mäta djup
Vet du hur fladdermöss och delfiner använder ljud för att "se" sin miljö? Vi stal det tricket, fastnade i vissa ubåtar och döpte det ekolod. ToF-kameror använder en liknande teknik för att mäta djup, men det kallas att hantera , och det är beroende av pulser av IR-ljus istället för ljud.
När du tar ett foto med en telefons ToF-kamera skjuter den ut en puls av osynligt IR-ljus som reflekterar från närliggande objekt. En del av det ljuset sprids in i avgrunden, men det mesta hittar tillbaka till telefonens ToF-kamera.
Som en batens ekolodsvåg återvänder en lidarvåg i bitar. IR-ljus som reflekterar från närliggande objekt kommer snabbt att återvända till ToF-kameran, medan ljuset som reflekteras från avlägsna objekt tar lite längre tid. Telefonen mäter hur lång tid det tar för varje ljusstråle att komma tillbaka, krossar några siffror och skapar en detaljerad 3D-djupkarta.
Det är lite som de pin-board leksaker som du pressar in ditt ansikte i. Dessa leksaker har en "3D-effekt" eftersom din näsa, som ligger nära brädet, skapar en större fördjupning än dina ögon och kinder, som ligger relativt långt bort från brädet.
Naturligtvis ger reflektion av IR-ljus bara din telefon djupinformation. Därför parar ToF-kameror IR-funktionalitet med en konventionell kamera med hög upplösning. Din telefon använder programvara för att blanda ett konventionellt foto med en IR 3D-djupkarta och du får en bild som har en väldefinierad förgrund och bakgrund.
Framtida applikationer för ToF-kameror
Under de närmaste åren kommer ToF-kameror att revolutionera hur vi tar bilder och video med våra telefoner. Men låt oss tänka på helheten här. Vi pratar om en form av teknik som kan skapa en djupkarta över en miljö med ljusets hastighet. Dess applikationer skjuter långt över gränserna för fotografering.
Faktum är att din första upplevelse med en telefons ToF-kamera inte förmodligen bara handlar om fotografering. De Samsung Galaxy S10 5G inkluderar ToF-kameror, både på fram- och baksidan. Apple är känt snyggt om framtida iPhone-planer, men det finns rykten 2019 iPhones kan också inkludera ToF-kameror. Ja, den här uppdateringen får dina selfies att se fantastiska ut, men det kommer också att öka noggrannheten för Face ID och andra säkerhetsåtgärder. Om du aktiverar ansiktsigenkänning när du ställer in telefonen tar den tyst en 3D-karta över ditt ansikte innan du får chansen att ta selfies.
Gestkontroller är en annan spännande (men utan tvekan dorky) applikation för ToF-kameror. Ja, Kinects gestsystem är värt en rejäl blick, men under de närmaste åren kommer du förmodligen att använda dig av liknande teknik för att styra din telefon, dator, smart assistent eller smartwatch. Just nu gillar företag I rörelse arbetar med ToF-applikationer för stationära datorer och tillverkare som Google använder radar- och lidarsystem för att skapa handsfree, geststyrda smartklockor och smarta assistenter.
Tillsammans med gestkontroller är ToF-kameror också perfekta för VR och AR applikationer. På grundnivå verkar saker som Instagram-filter och Pokemon Go mycket mer "riktiga" när de används med en ToF-kamera. Men för mer komplicerade applikationer, som VR, kan ToF-kameror användas för att registrera en spelares handgester och fotspår. De kan också användas för att snabbt kartlägga fysiska miljöer och omvandla dem till VR-världar, vilket kan påskynda professionell spelutveckling eller öppna VR-marknaden för indiespelutvecklare.
Men ToF-kameror har också praktiska syften. Tidigare har de använts för maskinautomation i fabriker. Det kommer inte att förändras. I takt med att ToF-kameror blir bättre (och billigare) hittar de sig till ännu mer industriella och konsumentkvalitets AI-produkter. Mest smart cars använder redan en form av lidar-teknik för att "se" sin miljö (intressant nog använder Tesla-bilar inte lidar).
Medan ToF-kameran i din nya mobiltelefon är begränsad till fotografi-, AR- och ansiktsigenkänningsapplikationer, är det nu en bra tid att bli bekväm med tekniken. Så småningom kommer ToF-kameror att finnas överallt.
Källor: Råttfångare
