Steeds meer fabrikanten scheppen op dat hun telefoons Time of Flight (ToF) -camera's hebben. Maar wat zijn ToF-camera's, hoe werken ze en waarom zou je er een in je smartphone willen?
TOF-camera's hebben een extra diepteresolutie
Op een zeer basaal niveau zijn ToF-camera's gewoonnormale HD-camera's met een verhoogde dieptesolutie. In feite hebben telefoons zoals de 2019 Huawei P30 Pro een dieptesolutie die vier keer beter is dan conventionele camera's. Hoewel 'dieptesolutie' klinkt als verwarrend fotografiejargon, is het eigenlijk gemakkelijk te begrijpen. Een camera met een hoge diepte-resolutie kan onderscheid maken tussen objecten die zich dichtbij (op de voorgrond) en ver weg (op de achtergrond) bevinden.
In de fotografie is dit idee van voorgrond enachtergrond wordt scherptediepte genoemd. Het is wat een gevoel van realisme of focus creëert. Objecten in de buurt zien er scherp uit, met strakke contouren, terwijl objecten ver weg enigszins wazig lijken.
Met een ToF-camera hebben fotografen meeropties voor het regelen van hun scherptediepte. Je hoeft natuurlijk geen fotograaf te zijn om te profiteren van de verhoogde dieptesolutie van een ToF-camera. Automatische camera-instellingen moeten, indien gekoppeld met een ToF-camera, verbluffende beelden produceren met een goed gedefinieerde voor- en achtergrond. Een ToF-camera kan ook worden gebruikt om een verbluffende video met geavanceerde beeldstabilisatie te produceren of om de nauwkeurigheid van uw Instagram-filters te vergroten.
Bovendien kan de ToF-camera van een telefoon worden gebruiktvoor geavanceerde gezichtsherkenning, gebaren en AR-videogames. Weet je nog hoe Pokemon Go je camera gebruikt om een Pokemon in je omgeving te plaatsen? ToF-camera's kunnen die functie veel overtuigender maken.
Deze technologie is niet nieuw
Vreemd genoeg bestaan er ToF-camera's sinds de late jaren '70. Het heeft even geduurd voordat de technologie goedkoop en handig genoeg is geworden voor consumententoepassingen.
In het verleden werden ToF-camera's gebruikttopografische kaarten, industriële machineautomatisering en automatische deuren. Maar de technologie is in 2014 in veel huizen (waaronder die van jou) terechtgekomen. Kinect van de Xbox One gebruikt een ToF-camera om gezichten te identificeren en handgebaren nauwkeurig te volgen.
Vanaf april 2019 zijn er slechts enkele telefoonsdie ingebouwde ToF-camera's hebben, zoals de LG G8 ThinQ, de Honor View 20, de Huawei P30 Pro en de Oppo RX17 Pro. Deze telefoons worden op de markt gebracht voor fotografen en nerds, maar ze bepalen de standaard voor toekomstige telefoons, waaronder de releases 2019 en 2020 van Samsung en Apple.
Oké, ToF-camera's zijn supercool en bestaan al sinds de release van Star Wars. Maar hoe werken ze? Waarom hebben ze zo'n grote diepteresolutie?
ToF-camera's Gebruik Lidar om de diepte te meten
Weet jij hoe vleermuizen en dolfijnen geluid gebruiken?Hun omgeving "zien"? Nou, we hebben die truc gestolen, in sommige onderzeeërs gestoken en het sonar genoemd. ToF-camera's gebruiken een vergelijkbare techniek om de diepte te meten, maar het wordt lidar genoemd en het vertrouwt op pulsen van IR-licht in plaats van geluid.
Wanneer u een foto maakt met de ToF-camera van een telefoon,het schiet een puls onzichtbaar IR-licht uit dat reflecteert op nabijgelegen objecten. Een deel van dat licht verspreidt zich in de afgrond, maar het meeste ervan vindt zijn weg terug in de ToF-camera van de telefoon.
Zoals de sonargolf van een vleermuis, keert een lidar golf terugstukjes en beetjes. IR-licht dat weerkaatst van nabije objecten keert snel terug naar de ToF-camera, terwijl het licht dat weerkaatst van verre objecten iets langer duurt. Je telefoon meet hoe lang het duurt voordat elke lichtstraal terugkomt, maakt een aantal cijfers en maakt een gedetailleerde 3D-dieptekaart.
Het lijkt een beetje op dat prikbordspeelgoed dat jij hebtdruk je gezicht in. Dit speelgoed heeft een "3D-effect" omdat uw neus, die zich dicht bij het bord bevindt, een grotere indruk maakt dan uw ogen en wangen, die relatief ver van het bord verwijderd zijn.
Natuurlijk, alleen de reflectie van IR-lichtgeeft uw telefoon diepte-informatie. Daarom combineren ToF-camera's IR-functionaliteit met een conventionele camera met een hoge resolutie. Uw telefoon gebruikt software om een conventionele foto te combineren met een IR 3D-dieptekaart en u krijgt een afbeelding met een goed gedefinieerde voor- en achtergrond.
Toekomstige toepassingen voor ToF-camera's
In de komende jaren zullen ToF-camera's dat doenrevolutioneren de manier waarop we foto's en video's maken met onze telefoons. Maar laten we eens nadenken over het grote geheel. We hebben het over een vorm van technologie die een dieptekaart van een omgeving met de snelheid van het licht kan maken. De toepassingen gaan veel verder dan fotografie.
Uw eerste ervaring met de ToF van een telefooncamera gaat waarschijnlijk niet alleen over fotografie. De Samsung Galaxy S10 5G bevat ToF-camera's, zowel aan de voor- als achterkant. Apple is beroemd over de toekomst van iPhone-plannen, maar er zijn geruchten dat de 2019 iPhones ook ToF-camera's kunnen bevatten. Ja, deze update laat je selfies er fantastisch uitzien, maar het verhoogt ook de nauwkeurigheid van Face ID en andere beveiligingsmaatregelen. Als je gezichtsherkenning inschakelt tijdens het instellen van je telefoon, legt deze stilletjes een 3D-kaart van je gezicht vast voordat je de kans krijgt om selfies te maken.
Gebaarbesturing is (nog) een andere spannendeaantoonbaar dorky) applicatie voor ToF-camera's. Ja, het gebarensysteem van Kinect is een flinke eye-roll waard, maar in de komende jaren zul je waarschijnlijk merken dat je vergelijkbare technologie gebruikt om je telefoon, computer, smart assistant of smartwatch te bedienen. Op dit moment werken bedrijven zoals Inmotion aan ToF-applicaties voor desktopcomputers, en fabrikanten zoals Google gebruiken radar- en lidarsystemen om handsfree, gebaargestuurde smartwatches en slimme assistenten te maken.
Naast gebarenbesturing zijn ToF-camera's dat ookideaal voor VR- en AR-toepassingen. Op een basisniveau lijken dingen als Instagram Filters en Pokemon Go een stuk "realer" wanneer ze worden gebruikt met een ToF-camera. Maar voor meer gecompliceerde toepassingen, zoals VR, kunnen ToF-camera's worden gebruikt om de handgebaren en voetstappen van een gamer te registreren. Ze kunnen ook worden gebruikt om snel fysieke omgevingen in kaart te brengen en om te zetten in VR-werelden, die de professionele game-ontwikkeling kunnen versnellen of de VR-markt kunnen openen voor indie-game-ontwikkelaars.
Maar ToF-camera's hebben ook praktische doeleinden. In het verleden werden ze gebruikt voor machineautomatisering in fabrieken. Dat zal niet veranderen. Naarmate ToF-camera's beter (en goedkoper) worden, zullen ze hun weg vinden naar nog meer industriële en consumentenwaardige AI-producten. De meeste slimme auto's gebruiken al een vorm van lidar-technologie om hun omgeving te 'zien' (interessant genoeg gebruikt Tesla-auto's geen lidar).
Terwijl de ToF-camera in uw nieuwe mobiele telefoon isbeperkt tot fotografische, AR- en gezichtsherkenningstoepassingen, is nu een goed moment om vertrouwd te raken met de technologie. Uiteindelijk zullen ToF-camera's overal zijn.
Bronnen: Mouser
