Flere og flere produsenter skryter av at telefonene deres har Time of Flight-kameraer (ToF). Men hva er ToF-kameraer, hvordan fungerer de, og hvorfor vil du ha et i smarttelefonen din?
Innholdsfortegnelse
ToF-kameraer har ekstra dybdeoppløsning
På et helt 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 konvensjonelle kameraer. Selv om «dybdeoppløsning» kan høres ut som forvirrende fotosjargong, er det faktisk lett å forstå. Et kamera med høy dybdeoppløsning kan skille mellom objekter som er i nærheten (i forgrunnen) og langt unna (i bakgrunnen).
I fotografering kalles denne ideen om forgrunn og bakgrunn for dybdeskarphet. Det er det som skaper en følelse av realisme eller fokus. Objekter som er i nærheten ser skarpe ut, med rene konturer, mens objekter langt unna ser litt uskarpe ut.
Med et ToF-kamera har fotografer flere muligheter for å kontrollere dybdeskarpheten. Du trenger selvfølgelig ikke være fotograf for å dra nytte av et ToF-kameras økte dybdeoppløsning. Automatiske kamerainnstillinger, når 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 til avansert ansiktsgjenkjenning, gester og AR-videospill. Husker du hvordan Pokemon Go bruker kameraet ditt til å plassere en Pokémon i miljøet ditt? 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 har blitt billig og praktisk nok for forbrukerapplikasjoner.
Tidligere ble ToF-kameraer brukt til topografisk kartlegging, industriell maskinautomatisering og automatiske dører. Men teknologien kom inn i mange hjem (inkludert ditt, sannsynligvis) tilbake i 2014. Xbox Ones Kinect bruker et ToF-kamera for å identifisere ansikter og spore håndbevegelser nøyaktig.
Fra april 2019 er det bare noen få telefoner som har innebygde ToF-kameraer, som LG G8 ThinQden Honor View 20den Huawei P30 Proog Oppo RX17 Pro. Disse telefonene markedsføres mot fotografer og nerder, men de setter standarden for fremtidige telefoner, inkludert Samsung og Apples 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 Bruk Lidar til å måle dybde
Vet du hvordan flaggermus og delfiner bruker lyd for å «se» miljøet sitt? Vel, vi stjal det trikset, stakk det i noen ubåter og kalte det sonar. ToF-kameraer bruker en lignende teknikk for å måle dybde, men det kalles lidarog 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 reflekteres fra objekter i nærheten. Noe av lyset sprer seg ned i avgrunnen, men det meste finner veien tilbake til telefonens ToF-kamera.
Som en flaggermus sin sonarbølge, kommer en lidarbølge tilbake i biter og stykker. IR-lys som reflekteres fra objekter i nærheten, vil raskt returnere til ToF-kameraet, mens lyset som reflekteres fra objekter i nærheten vil ta litt lengre tid. Telefonen din måler hvor lang tid det tar for hver lysstråle å komme tilbake, knuser noen tall og lager et detaljert 3D-dybdekart.
Det er litt sånn 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 dine, som er relativt langt unna brettet.
Refleksjonen av IR-lys gir selvfølgelig bare telefonen din dybdeinformasjon. Det er derfor ToF-kameraer kobler IR-funksjonalitet med et konvensjonelt kamera med høy oppløsning. Telefonen din 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 på 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. Dens applikasjoner trekker langt utover grensene for fotografering.
Faktisk vil din første opplevelse med telefonens ToF-kamera sannsynligvis ikke bare handle om fotografering. De Samsung Galaxy S10 5G vil inkludere ToF-kameraer, både foran og bak. Apple er berømt ordknapp om fremtidige iPhone-planer, men det går rykter 2019 iPhones kan også inkludere ToF-kameraer. Ja, denne oppdateringen vil få selfiene dine til å se fantastiske ut, men den vil også øke nøyaktigheten til Face ID og andre sikkerhetstiltak. Hvis du aktiverer ansiktsgjenkjenning mens du konfigurerer telefonen, vil den stille opp et 3D-kart av ansiktet ditt før du får sjansen til å ta noen selfies.
Bevegelseskontroller er en annen spennende (men uten tvil dorky) applikasjon for ToF-kameraer. Ja, Kinects gestsystem er verdt en heftig øyerulling, men i løpet av de neste årene vil du sannsynligvis finne deg selv å bruke lignende teknologi for å kontrollere telefonen, datamaskinen, smartassistenten eller smartklokken. Akkurat nå liker selskaper I bevegelse jobber med ToF-applikasjoner for stasjonære datamaskiner, og produsenter liker Google bruker radar- og lidarsystemer for å lage håndfrie, geststyrte smartklokker og smarte assistenter.
Sammen med bevegelseskontroller 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 en spillers håndbevegelser og fottrinn. De kan også brukes til raskt å kartlegge fysiske miljøer og konvertere dem til VR-verdener, noe som kan fremskynde profesjonell spillutvikling eller åpne opp VR-markedet for indie-spillutviklere.
Men ToF-kameraer har også praktiske formål. Tidligere har de blitt brukt til maskinautomatisering i fabrikker. Det vil ikke endre seg. Etter hvert som ToF-kameraer blir bedre (og billigere), vil de finne veien til enda mer industrielle og forbrukerbaserte AI-produkter. Mest smarte biler bruker allerede en form for lidar-teknologi for å «se» miljøet deres (interessant nok bruker ikke Tesla-biler lidar).
Mens ToF-kameraet i den nye mobiltelefonen din er begrenset til fotografiske, AR- og ansiktsgjenkjenningsapplikasjoner, er det nå et godt tidspunkt å bli komfortabel med teknologien. Etter hvert vil ToF-kameraer være overalt.
Kilder: Mouser