Όλο και περισσότεροι κατασκευαστές καυχιούνται ότι τα τηλέφωνά τους διαθέτουν κάμερες Time of Flight (ToF). Τι είναι όμως οι κάμερες ToF, πώς λειτουργούν και γιατί θα θέλατε μία στο smartphone σας;
Πίνακας περιεχομένων
Οι κάμερες ToF έχουν επιπλέον ανάλυση βάθους
Σε πολύ βασικό επίπεδο, οι κάμερες ToF είναι απλώς κανονικές κάμερες HD με αυξημένη ανάλυση βάθους. Στην πραγματικότητα, τηλέφωνα όπως το 2019 Huawei P30 Pro έχει ανάλυση βάθους τέσσερις φορές καλύτερη από τις συμβατικές κάμερες. Αν και η “ανάλυση βάθους” μπορεί να ακούγεται σαν συγκεχυμένη ορολογία φωτογραφίας, είναι στην πραγματικότητα εύκολο να την κατανοήσουμε. Μια κάμερα με υψηλή ανάλυση βάθους μπορεί να κάνει διαφοροποίηση μεταξύ αντικειμένων που βρίσκονται κοντά (στο πρώτο πλάνο) και μακριά (στο παρασκήνιο).
Στη φωτογραφία, αυτή η ιδέα του προσκηνίου και του φόντου ονομάζεται βάθος πεδίου. Είναι αυτό που δημιουργεί μια αίσθηση ρεαλισμού ή εστίασης. Τα αντικείμενα που βρίσκονται κοντά φαίνονται αιχμηρά, με καθαρά περιγράμματα, ενώ τα μακρινά αντικείμενα φαίνονται ελαφρώς θολά.
Με μια κάμερα ToF, οι φωτογράφοι έχουν περισσότερες επιλογές για τον έλεγχο του βάθους πεδίου τους. Φυσικά, δεν χρειάζεται να είστε φωτογράφος για να επωφεληθείτε από την αυξημένη ανάλυση βάθους μιας κάμερας ToF. Οι αυτόματες ρυθμίσεις κάμερας, όταν συνδυάζονται με κάμερα ToF, θα πρέπει να παράγουν εκπληκτικές εικόνες με καλά καθορισμένο προσκήνιο και φόντο. Μια κάμερα ToF θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ενός εκπληκτικού βίντεο με προηγμένη σταθεροποίηση εικόνας ή για την αύξηση της ακρίβειας των φίλτρων Instagram σας.
Επιπλέον, η κάμερα ToF ενός τηλεφώνου θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για προηγμένη αναγνώριση προσώπου, χειρονομίες και βιντεοπαιχνίδια AR. Θυμάστε πώς το Pokemon Go χρησιμοποιεί την κάμερά σας για να τοποθετήσει ένα Pokemon στο περιβάλλον σας; Οι κάμερες ToF μπορούν να κάνουν αυτό το χαρακτηριστικό πολύ πιο πειστικό.
Αυτή η τεχνολογία δεν είναι νέα
Παραδόξως, οι κάμερες ToF κυκλοφορούν από τα τέλη της δεκαετίας του ’70. Απλώς χρειάστηκε λίγος χρόνος για να γίνει η τεχνολογία φθηνή και αρκετά βολική για καταναλωτικές εφαρμογές.
Στο παρελθόν, οι κάμερες ToF χρησιμοποιούνταν για τοπογραφική χαρτογράφηση, βιομηχανικούς αυτοματισμούς μηχανών και αυτόματες πόρτες. Ωστόσο, η τεχνολογία έφτασε σε πολλά σπίτια (συμπεριλαμβανομένου του δικού σας, πιθανώς) το 2014. Το Kinect του Xbox One χρησιμοποιεί μια κάμερα ToF για να αναγνωρίζει πρόσωπα και να παρακολουθεί με ακρίβεια τις χειρονομίες.
Από τον Απρίλιο του 2019, υπάρχουν μόνο λίγα τηλέφωνα που διαθέτουν ενσωματωμένες κάμερες ToF, όπως το LG G8 ThinQ, ο Honor View 20, ο Huawei P30 Pro, και το Oppo RX17 Pro. Αυτά τα τηλέφωνα διατίθενται στην αγορά για φωτογράφους και geeks, αλλά θέτουν τα πρότυπα για μελλοντικά τηλέφωνα, όπως Samsung και της Apple Εκδόσεις 2019 και 2020.
Εντάξει, οι κάμερες ToF είναι πολύ καλές και υπάρχουν από την κυκλοφορία του Star Wars. Πώς λειτουργούν όμως; Γιατί έχουν τόσο μεγάλη ανάλυση βάθους;
Κάμερες ToF Χρησιμοποιήστε το Lidar για να μετρήσετε το βάθος
Γνωρίζετε πώς οι νυχτερίδες και τα δελφίνια χρησιμοποιούν τον ήχο για να «βλέπουν» το περιβάλλον τους; Λοιπόν, κλέψαμε αυτό το κόλπο, το κολλήσαμε σε μερικά υποβρύχια και το ονομάσαμε σόναρ. Οι κάμερες ToF χρησιμοποιούν μια παρόμοια τεχνική για τη μέτρηση του βάθους, αλλά ονομάζεται lidar, και βασίζεται σε παλμούς υπερύθρων φωτός αντί για ήχο.
Όταν τραβάτε μια φωτογραφία με την κάμερα ToF ενός τηλεφώνου, εκπέμπει έναν παλμό αόρατου φωτός υπερύθρων που ανακλάται από κοντινά αντικείμενα. Μέρος από αυτό το φως διασκορπίζεται στην άβυσσο, αλλά το μεγαλύτερο μέρος του βρίσκει το δρόμο του πίσω στην κάμερα ToF του τηλεφώνου.
Όπως το κύμα σόναρ μιας νυχτερίδας, ένα κύμα lidar επιστρέφει σε κομμάτια. Το φως υπερύθρων που αντανακλάται από κοντινά αντικείμενα θα επιστρέψει γρήγορα στην κάμερα ToF, ενώ το φως που ανακλάται από μακρινά αντικείμενα θα διαρκέσει λίγο περισσότερο. Το τηλέφωνό σας μετρά πόσο χρόνο χρειάζεται για κάθε ακτίνα φωτός για να επανέλθει, συμπυκνώνει ορισμένους αριθμούς και δημιουργεί έναν λεπτομερή τρισδιάστατο χάρτη βάθους.
Είναι λίγο σαν αυτά παιχνίδια με καρφίτσα που πιέζεις το πρόσωπό σου. Αυτά τα παιχνίδια έχουν ένα «3D εφέ» επειδή η μύτη σας, που βρίσκεται κοντά στον πίνακα, δημιουργεί μια μεγαλύτερη εσοχή από τα μάτια και τα μάγουλά σας, που είναι σχετικά μακριά από τον πίνακα.
Φυσικά, η αντανάκλαση του φωτός IR παρέχει στο τηλέφωνό σας μόνο πληροφορίες βάθους. Γι’ αυτό οι κάμερες ToF συνδυάζουν τη λειτουργικότητα υπερύθρων με μια συμβατική κάμερα υψηλής ανάλυσης. Το τηλέφωνό σας χρησιμοποιεί λογισμικό για τη μίξη μιας συμβατικής φωτογραφίας με έναν χάρτη βάθους IR 3D και καταλήγετε σε μια εικόνα που έχει καλά καθορισμένο προσκήνιο και φόντο.
Μελλοντικές εφαρμογές για κάμερες ToF
Τα επόμενα χρόνια, οι κάμερες ToF θα φέρουν επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο τραβάμε φωτογραφίες και βίντεο με τα τηλέφωνά μας. Αλλά ας σκεφτούμε τη μεγάλη εικόνα εδώ. Μιλάμε για μια μορφή τεχνολογίας που μπορεί να δημιουργήσει έναν χάρτη βάθους ενός περιβάλλοντος με την ταχύτητα του φωτός. Οι εφαρμογές του ξεπερνούν πολύ τα όρια της φωτογραφίας.
Στην πραγματικότητα, η πρώτη σας εμπειρία με την κάμερα ToF ενός τηλεφώνου πιθανότατα δεν θα αφορά μόνο τη φωτογραφία. ο Samsung Galaxy S10 5G θα περιλαμβάνει κάμερες ToF, τόσο στο μπροστινό όσο και στο πίσω μέρος. Η Apple είναι περίφημα στενοχωρημένη σχετικά με τα μελλοντικά σχέδια του iPhone, αλλά υπάρχουν φήμες τα iPhone του 2019 θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν και κάμερες ToF. Ναι, αυτή η ενημέρωση θα κάνει τις selfies σας να φαίνονται εκπληκτικές, αλλά θα αυξήσει επίσης την ακρίβεια του Face ID και άλλων μέτρων ασφαλείας. Εάν ενεργοποιήσετε την αναγνώριση προσώπου κατά τη ρύθμιση του τηλεφώνου σας, θα καταγράψει αθόρυβα έναν τρισδιάστατο χάρτη του προσώπου σας προτού έχετε την ευκαιρία να τραβήξετε selfie.
Τα χειριστήρια με χειρονομίες είναι μια άλλη συναρπαστική (αλλά αναμφισβήτητα σκοτεινή) εφαρμογή για κάμερες ToF. Ναι, το σύστημα χειρονομιών του Kinect αξίζει μια μεγάλη προσοχή, αλλά τα επόμενα χρόνια, πιθανότατα θα βρείτε τον εαυτό σας να χρησιμοποιεί παρόμοια τεχνολογία για να ελέγχετε το τηλέφωνο, τον υπολογιστή, τον έξυπνο βοηθό ή το έξυπνο ρολόι σας. Αυτή τη στιγμή, οι εταιρείες όπως Σε κίνηση εργάζονται σε εφαρμογές ToF για επιτραπέζιους υπολογιστές και κατασκευαστές όπως Google χρησιμοποιούν συστήματα ραντάρ και lidar για τη δημιουργία έξυπνων ρολογιών hands-free, ελεγχόμενων χειρονομιών και έξυπνων βοηθών.
Μαζί με τα χειριστήρια χειρονομιών, οι κάμερες ToF είναι επίσης ιδανικές για VR και AR εφαρμογές. Σε βασικό επίπεδο, πράγματα όπως τα φίλτρα Instagram και το Pokemon Go θα φαίνονται πολύ πιο «πραγματικά» όταν χρησιμοποιούνται με μια κάμερα ToF. Αλλά για πιο περίπλοκες εφαρμογές, όπως το VR, οι κάμερες ToF θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την καταγραφή των χειρονομιών και των βημάτων ενός παίκτη. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη γρήγορη χαρτογράφηση φυσικών περιβαλλόντων και τη μετατροπή τους σε κόσμους VR, κάτι που θα μπορούσε να επιταχύνει την ανάπτυξη επαγγελματικών παιχνιδιών ή να ανοίξει την αγορά VR για τους προγραμματιστές indie παιχνιδιών.
Αλλά οι κάμερες ToF έχουν επίσης πρακτικούς σκοπούς. Στο παρελθόν, είχαν χρησιμοποιηθεί για αυτοματισμούς μηχανών σε εργοστάσια. Αυτό δεν θα αλλάξει. Καθώς οι κάμερες ToF γίνονται καλύτερες (και φθηνότερες), θα βρουν το δρόμο τους σε ακόμη περισσότερα βιομηχανικά και καταναλωτικά προϊόντα τεχνητής νοημοσύνης. Πλέον έξυπνα αυτοκίνητα χρησιμοποιούν ήδη μια μορφή τεχνολογίας lidar για να «δουν» το περιβάλλον τους (είναι ενδιαφέρον ότι τα αυτοκίνητα Tesla δεν χρησιμοποιούν lidar).
Ενώ η κάμερα ToF στο νέο σας κινητό τηλέφωνο περιορίζεται σε εφαρμογές φωτογραφίας, AR και αναγνώρισης προσώπου, τώρα είναι η κατάλληλη στιγμή για να νιώσετε άνετα με την τεχνολογία. Τελικά, οι κάμερες ToF θα είναι παντού.
Πηγές: Γάτα