Все більше виробників хваляться тим, що їхні телефони оснащені камерами Time of Flight (ToF). Але що таке камери ToF, як вони працюють і чому ви хотіли б мати їх у своєму смартфоні?
Камери ToF мають додаткову роздільну здатність за глибиною
На самому базовому рівні камери ToF - це звичайні HD-камери з збільшеною роздільною здатністю по глибині. Фактично, телефони, такі як 2019 Huawei P30 Pro, мають роздільну здатність за глибиною, яка в чотири рази краща, ніж у звичайних камер. Хоча «дозвіл по глибині» може звучати як заплутаний жаргон фотографії, насправді це легко зрозуміти. Камера з високою роздільною здатністю може розрізняти об'єкти, що знаходяться поруч (на передньому плані) і далеко (на задньому плані).
У фотографії ця ідея переднього плану і фону називається глибиною різкості. Це те, що створює відчуття реалізму або зосередженості. Об'єкти, які знаходяться поблизу, виглядають чіткими, з чіткими контурами, в той час як віддалені об'єкти виглядають злегка розмитими.
З камерою ToF фотографи мають більше можливостей для контролю глибини різкості. Звичайно, вам не потрібно бути фотографом, щоб отримати вигоду від збільшеної роздільної здатності глибини камери ToF. Автоматичні параметри камери в поєднанні з камерою ToF повинні створювати приголомшливі зображення з чітко визначеними переднім планом і фоном. Камера ToF також може використовуватися для створення приголомшливого відео з поліпшеною стабілізацією зображення або для підвищення точності ваших фільтрів Instagram.
Крім того, камера ToF телефону може використовуватися для розширеного розпізнавання осіб, жестів і відеоігор AR. Пам'ятайте, як Pokemon Go використовує вашу камеру для розміщення покемонів у вашому середовищі? Камери ToF можуть зробити цю функцію набагато більш переконливою.
Ця технологія не нова
Як не дивно, камери ToF існують з кінця 70-х років. Знадобився деякий час, щоб технологія стала досить дешевою і зручною для споживчих додатків.
У минулому камери ToF використовувалися для топографічного картографування, автоматизації промислових машин і автоматичних дверей. Але ця технологія з'явилася в багатьох будинках (у тому числі і у вас, ймовірно) ще в 2014 році. У Kinect Xbox One використовується камера ToF для точного розпізнавання облич і відстеження жестів рук.
Станом на квітень 2019 року, є тільки кілька телефонів з вбудованими камерами ToF, такі як LG G8 ThinQ, Honor View 20, Huawei P30 Pro і Oppo RX17 Pro. Ці телефони призначені для фотографів і фанатів, але вони встановлюють стандарти для майбутніх телефонів, включаючи Samsung і Apple, що випускаються в 2019 і 2020 роках.
Добре, камери ToF дуже круті, і вони існують з моменту виходу Star Wars. Але як вони працюють? Чому у них такий великий дозвіл по глибині?
Камери ToF Використовуйте лідар для вимірювання глибини
Чи знаєте ви, як кажани і дельфіни використовують звук, щоб «бачити» своє оточення? Ну, ми вкрали цей трюк, засунули його в деякі підводні човни і назвали його гідролокатором. Камери ToF використовують аналогічну техніку для вимірювання глибини, але вона називається лідаром і заснована на імпульсах інфрачервоного світла замість звуку.
Коли ви робите знімок за допомогою камери ToF телефону, вона випромінює імпульс невидимого інфрачервоного світла, який відбивається від прилеглих об'єктів. Частина цього світла розсіюється в прірву, але більша частина потрапляє назад в камеру ToF телефону.
Як хвиля гідролокатора кажана, лідарна хвиля повертається на шматки. Інфрачервоне світло, яке відображається від прилеглих об'єктів, швидко повертається в камеру ToF, в той час як світло, яке відбивається від віддалених об'єктів, займе трохи більше часу. Ваш телефон вимірює час, необхідний для повернення кожного променя світла, скорочує деякі числа і створює детальну тривимірну карту глибини.
Це трохи схоже на ті іграшки з дощок, в які ти притискаєшся. Ці іграшки мають «3D-ефект», тому що ваш ніс, який знаходиться близько до дошки, створює більший погляд, ніж ваші очі і щоки, які знаходяться відносно далеко від дошки.
Звичайно, відбиття ІК-світла дає вашому телефону тільки інформацію про глибину. Ось чому камери ToF об'єднують ВК-функціональність зі звичайною камерою високої роздільної здатності. Ваш телефон використовує програмне забезпечення для змішування звичайної фотографії з тривимірною 3D-картою глибини, і в результаті ви отримуєте зображення з чітко визначеним переднім планом і фоном.
Майбутні програми для камер ToF
У найближчі кілька років камери ToF зроблять революцію в тому, як ми робимо фотографії і відео за допомогою наших телефонів. Але давайте подумаємо про загальну картину тут. Ми говоримо про форму технології, яка може створити карту глибини навколишнього середовища зі швидкістю світла. Його додатки виходять далеко за межі фотографії.
Фактично, ваше перше знайомство з камерою ToF телефону, ймовірно, буде пов'язано не тільки з фотографією. Samsung Galaxy S10 5G буде включати в себе камери ToF, як спереду, так і ззаду. Apple, як відомо, недовірливо ставиться до планів на майбутнє iPhone, але ходять чутки, що iPhone-2019 також може включати в себе камери ToF. Так, це оновлення змусить ваші селфі виглядати приголомшливо, але також підвищить точність ідентифікації обличчя та інших заходів безпеки. Якщо ви увімкнете розпізнавання облич під час налаштування телефону, він буде тихо захоплювати 3D-карту вашого обличчя, перш ніж ви отримаєте можливість зробити селфі.
Управління жестами - ще один захоплюючий (але, можливо, дурний) додаток для камер ToF. Так, система жестів Kinect варта чималої уваги, але в найближчі кілька років ви, ймовірно, виявите, що використовуєте аналогічну технологію для управління телефоном, комп'ютером, розумним помічником або розумним годинником. В даний час такі компанії, як Inmotion, працюють над додатками ToF для настільних комп'ютерів, а такі виробники, як Google, використовують радарні і лідарні системи для створення розумних годинників з ручним керуванням і жестами, а також розумних помічників.
Поряд з керуванням жестами, камери ToF також ідеально підходять для додатків VR і AR. На базовому рівні такі речі, як Instagram Filters і Pokemon Go, будуть здаватися набагато більш «реальними» при використанні з камерою ToF. Але для більш складних програм, таких як VR, камери ToF можна використовувати для реєстрації жестів і кроків гравця. Вони також можуть бути використані для швидкого відображення фізичного середовища і перетворення їх на віртуальні світи, що може прискорити професійну розробку ігор або відкрити ринок віртуальної реальності для розробників інді-ігор.
Але у камер ToF також є практичні цілі. У минулому вони використовувалися для автоматизації машин на фабриках. Це не зміниться. У міру того, як камери ToF стають кращими (і дешевшими), вони знайдуть свій шлях у ще більш індустріальні і споживчі продукти AI. Більшість розумних автомобілів вже використовують технологію лідара, щоб «бачити» своє оточення (досить цікаво, що автомобілі Тесла не використовують лідар).
Хоча камера ToF у вашому новому мобільному телефоні обмежена додатками для фотографування, розпізнавання облич і розпізнавання облич, зараз саме час освоїтися з цією технологією. Зрештою, камери ToF будуть скрізь.
