Mi az a repülési idő (ToF) kamera, és miért van ilyen a telefonomban?

Egyre több gyártó dicsekszik azzal, hogy telefonja repülési idő (ToF) kamerával rendelkezik. De mik is azok a ToF kamerák, hogyan működnek, és miért szeretne egyet az okostelefonjában?

A ToF kamerák extra mélységű felbontással rendelkeznek

Alapvetően a ToF kamerák csak normál HD kamerák, megnövelt mélységi felbontással. Valójában a telefonok, mint a 2019 Huawei P30 Pro négyszer jobb mélységi felbontást kínálnak, mint a hagyományos kamerák. Bár a „mélységfelbontás” zavaró fényképezési szakzsargonnak tűnhet, valójában könnyen érthető. A nagy mélységfelbontású kamera képes megkülönböztetni a közeli (az előtérben) és a távoli (háttérben) objektumokat.

A fényképezésben az előtér és a háttér fogalmát mélységélességnek nevezik. Ez az, ami a realizmus vagy a fókusz érzetét kelti. A közelben lévő objektumok élesek, tiszta körvonalakkal, míg a távoli tárgyak enyhén elmosódottnak tűnnek.

A ToF kamerával a fotósoknak több lehetőségük van a mélységélesség szabályozására. Természetesen nem kell fotósnak lenned ahhoz, hogy élvezd a ToF fényképezőgép megnövelt mélységi felbontását. Az automatikus kamerabeállításoknak ToF kamerával párosítva lenyűgöző képeket kell készíteniük jól meghatározott előtérrel és háttérrel. A ToF kamera segítségével lenyűgöző videót készíthet fejlett képstabilizátorral, vagy növelheti az Instagram-szűrők pontosságát.

Ezenkívül a telefon ToF kamerája fejlett arcfelismeréshez, gesztusokhoz és AR-videojátékokhoz is használható. Emlékszel, hogy a Pokemon Go a fényképezőgéped segítségével Pokémont helyez el a környezetedben? A ToF kamerák ezt a funkciót sokkal meggyőzőbbé tehetik.

Ez a technológia nem új

Furcsa módon a ToF kamerák a 70-es évek vége óta léteznek. Csak egy kis időbe telt, mire a technológia olcsóvá és kellően kényelmessé válik a fogyasztói alkalmazásokhoz.

A múltban a ToF kamerákat topográfiai térképezéshez, ipari gépek automatizálásához és automata ajtókhoz használták. A technológia azonban sok otthonba bekerült (valószínűleg az Öné is) még 2014-ben. Az Xbox One Kinect egy ToF kamerát használ az arcok azonosítására és a kézmozdulatok pontos követésére.

2019 áprilisa óta csak néhány telefon rendelkezik beépített ToF kamerával, mint pl. LG G8 ThinQ, a Honor View 20, a Huawei P30 Pro, és a Oppo RX17 Pro. Ezeket a telefonokat fotósok és stréberek számára forgalmazzák, de a jövőbeli telefonok mércéjét szabják meg, beleértve a Samsung és Almák 2019-es és 2020-as kiadások.

Oké, a ToF kamerák nagyon menők, és a Star Wars megjelenése óta léteznek. De hogyan működnek? Miért van ilyen nagy mélységfelbontásuk?

A ToF kamerák a Lidart használják a mélység mérésére

Tudja, hogy a denevérek és delfinek hogyan használják a hangokat, hogy „lássák” környezetüket? Nos, elloptuk azt a trükköt, beleraktuk néhány tengeralattjáróba, és elneveztük szonárnak. A ToF kamerák hasonló technikát használnak a mélység mérésére, de ez az úgynevezett lidar, és a hang helyett az infravörös fény impulzusaira támaszkodik.

Ha a telefon ToF kamerájával fényképez, láthatatlan infravörös fényt bocsát ki, amely visszaverődik a közeli tárgyakról. A fény egy része szétszóródik a mélységbe, de a legtöbb visszakerül a telefon ToF kamerájába.

Mint egy denevér szonárhulláma, a lidar hullám darabokban és darabokban tér vissza. A közeli tárgyakról visszaverődő infravörös fény gyorsan visszatér a ToF kamerába, míg a távoli tárgyakról visszaverődő fény egy kicsit tovább tart. A telefon méri, hogy mennyi idő alatt tér vissza minden fénysugár, összetör néhány számot, és részletes 3D mélységtérképet készít.

Kicsit olyan, mint azok tűtáblás játékok hogy belenyomod az arcod. Ezeknek a játékoknak „3D hatásuk” van, mert az orrod, amely közel van a táblához, nagyobb bemélyedést hoz létre, mint a szemed és az arcod, amelyek viszonylag távol vannak a táblától.

Természetesen az infravörös fény visszaverődése csak mélységinformációkat ad a telefonnak. Ez az oka annak, hogy a ToF kamerák az IR funkciót egy hagyományos, nagy felbontású kamerával párosítják. A telefon egy szoftver segítségével keveri össze a hagyományos fényképet egy IR 3D mélységtérképpel, így a végeredmény egy jól meghatározott elő- és háttérrel rendelkező kép.

Jövőbeli alkalmazások ToF kamerákhoz

A következő néhány évben a ToF kamerák forradalmasítani fogják azt a módot, ahogyan képeket és videót készítünk telefonunkkal. De gondoljunk itt a nagy képre. Olyan technológiai formáról beszélünk, amely fénysebességgel képes mélységi térképet készíteni a környezetről. Alkalmazásai messze túlmutatnak a fényképezés határain.

Valójában az első tapasztalat a telefon ToF kamerájával valószínűleg nem csak a fotózásról szól majd. A Samsung Galaxy S10 5G ToF kamerákat fog tartalmazni, mind elöl, mind hátul. Az Apple híresen szűkszavú a jövőbeli iPhone-tervekkel kapcsolatban, de pletykák vannak a 2019-es iPhone-ok tartalmazhatnak ToF kamerákat is. Igen, ez a frissítés csodálatos megjelenést kölcsönöz a szelfiknek, de növeli a Face ID és más biztonsági intézkedések pontosságát is. Ha bekapcsolja az arcfelismerést a telefon beállítása közben, az csendesen rögzíti az arc 3D-s térképét, mielőtt lehetősége nyílik szelfik készítésére.

A gesztusvezérlés egy másik izgalmas (de vitathatatlanul rossz) alkalmazás a ToF kamerák számára. Igen, a Kinect gesztusrendszere megér egy jókora szemforgatást, de a következő néhány évben valószínűleg hasonló technológiát fog használni telefonja, számítógépe, okosasszisztense vagy okosórája vezérlésére. Jelenleg olyan cégek, mint Mozgásban asztali számítógépekhez való ToF-alkalmazásokon dolgoznak, és hasonló gyártók Google radar és lidar rendszereket használnak kihangosított, kézmozdulatokkal vezérelt okosórák és intelligens asszisztensek létrehozásához.

A gesztusvezérlés mellett a ToF kamerák is ideálisak VR és AR alkalmazások. Alapvetően az olyan dolgok, mint az Instagram-szűrők és a Pokemon Go, sokkal „valódibbnak” tűnnek, ha ToF kamerával használják. De bonyolultabb alkalmazásokhoz, mint például a VR, a ToF kamerák használhatók a játékos kézmozdulatainak és lépéseinek regisztrálására. Használhatók fizikai környezetek gyors feltérképezésére és VR-világgá alakítására is, ami felgyorsíthatja a professzionális játékfejlesztést, vagy megnyithatja a VR-piacot az indie játékfejlesztők előtt.

De a ToF kameráknak gyakorlati céljai is vannak. Korábban gyári gépek automatizálására használták őket. Ez nem fog változni. Ahogy a ToF kamerák egyre jobbak (és olcsóbbak), egyre több ipari és fogyasztói minőségű mesterségesintelligencia-termékbe kerülnek. A legtöbb okos autók már használják a lidar technológia egy formáját, hogy „lássák” a környezetüket (érdekes módon a Tesla autók nem használnak lidart).

Míg az új mobiltelefonja ToF kamerája fényképezési, AR- és arcfelismerő alkalmazásokra korlátozódik, most itt az ideje, hogy megszokja a technológiát. Végül a ToF kamerák mindenhol ott lesznek.

Források: Mouser