Fler och fler tillverkare skryter av att deras telefoner har Time of Flight-kameror (ToF). Men vad är ToF-kameror, hur fungerar de och varför vill du ha en i din smartphone?
ToF-kameror har extra djupupplösning
På en mycket grundläggande nivå är ToF-kameror baravanliga HD-kameror med ökad djupupplösning. Faktum är att telefoner som Huawei P30 Pro 2019 har en djupupplösning som är fyra gånger bättre än konventionella kameror. Även om "djupupplösning" kan låta som förvirrande fotografijargong, är det faktiskt lätt att förstå. En kamera med hög djupupplösning kan skilja mellan objekt som är i närheten (i förgrunden) och långt borta (i bakgrunden).
I fotografering, denna idé om förgrund ochbakgrund kallas fältdjup. Det är det som skapar en känsla av realism eller fokus. Objekt som är i närheten ser vassa ut med rena konturer, medan långt borta objekt ser något suddiga ut.
Med en ToF-kamera har fotografer meralternativ för att kontrollera deras djupfält. Naturligtvis behöver du inte vara en fotograf för att dra nytta av en ToF-kameras ökade djupupplösning. Automatiska kamerainställningar, när de är parade med en ToF-kamera, bör producera fantastiska bilder med en väl definierad förgrund och bakgrund. En ToF-kamera kan också användas för att producera en fantastisk video med avancerad bildstabilisering eller för att öka noggrannheten för dina Instagram-filter.
Dessutom kan en telefons ToF-kamera användasför avancerad ansiktsigenkänning, gester och AR-videospel. Kommer du ihåg hur Pokémon Go använder din kamera för att placera en Pokémon i din miljö? ToF-kameror kan göra den funktionen mycket mer övertygande.
Den här tekniken är inte ny
Konstigt nog har ToF-kameror funnits sedan slutet av 70-talet. Det tog bara ett tag innan tekniken blir billig och bekväm nog för konsumentapplikationer.
Tidigare användes ToF-kameror förtopografisk kartläggning, industriell maskinautomation och automatiska dörrar. Men tekniken kom in i många hem (inklusive ditt, förmodligen) redan 2014. Xbox One's Kinect använder en ToF-kamera för att identifiera ansikten och spåra handgester exakt.
Från och med april 2019 finns det bara ett fåtal telefonersom har inbyggda ToF-kameror, som LG G8 ThinQ, Honor View 20, Huawei P30 Pro och Oppo RX17 Pro. Dessa telefoner marknadsförs mot fotografer och nördar, men de sätter standarden för framtida telefoner, inklusive Samsung och Apples utgivningar 2019 och 2020.
Okej, ToF-kameror är superkalla och de har funnits sedan Star Wars släpptes. Men hur fungerar de? Varför har de en så stor djupupplösning?
ToF-kameror Använd Lidar för att mäta djupet
Vet du hur fladdermöss och delfiner använder ljud för"Se" deras miljö? Tja, vi stal det tricket, fastade det i några ubåtar och gav det namnet sonar. ToF-kameror använder en liknande teknik för att mäta djup, men den kallas lidar, och den litar på pulser av IR-ljus istället för ljud.
När du tar ett foto med en telefons ToF-kamera,den skjuter ut en puls av osynligt IR-ljus som reflekterar bort från föremål i närheten. En del av det ljuset sprids i avgrunden, men det mesta hittar sin väg tillbaka till telefonens ToF-kamera.
Som en bat's sonarvåg återvänder en lidarvåg inbitar och stycken. IR-ljus som reflekterar från närliggande objekt kommer snabbt tillbaka till ToF-kameran, medan ljuset som reflekterar bort från avlägsna objekt tar lite längre tid. Telefonen mäter hur lång tid det tar varje ljusstråle att komma tillbaka, klämmer upp några nummer och skapar en detaljerad 3D-djupkarta.
Det är lite som de pin-board leksaker som dutryck in ditt ansikte in. Dessa leksaker har en "3D-effekt" eftersom din näsa, som är nära brädet, skapar en större intryck än dina ögon och kinder, som är relativt långt borta från brädet.
Naturligtvis reflektionen av IR-ljus barager din telefon djupinformation. Det är därför ToF-kameror parar IR-funktionalitet med en konventionell kamera med hög upplösning. Telefonen använder programvara för att blanda ett konventionellt foto med en IR 3D-djupkarta och du hamnar med en bild som har en väl definierad förgrund och bakgrund.
Framtida applikationer för ToF-kameror
Under de närmaste åren kommer ToF-kameror att göra detrevolutionera hur vi tar bilder och video med våra telefoner. Men låt oss tänka på den stora bilden här. Vi pratar om en form av teknik som kan skapa en djupkarta över en miljö med ljusets hastighet. Dess applikationer driver långt bortom fotografiets gränser.
Faktum är att din första upplevelse med telefonens ToFkamera handlar förmodligen inte bara om fotografering. Samsung Galaxy S10 5G kommer att inkludera ToF-kameror, både på fram- och baksidan. Apple är känt snävt om framtida iPhone-planer, men det finns rykten om att iPhonerna från 2019 kan inkludera ToF-kameror också. Ja, den här uppdateringen får dina selfies att se fantastiska ut, men det kommer också att öka noggrannheten för Face ID och andra säkerhetsåtgärder. Om du aktiverar ansiktsigenkänning när du ställer in din telefon, kommer den tyst att fånga en 3D-karta över ditt ansikte innan du får chansen att ta några selfies.
Gestkontroller är en annan spännande (ännuutan tvekan dorky) ansökan om ToF-kameror. Ja, Kinects gestsystem är värt en rejäl ögonrulle, men de närmaste åren kommer du förmodligen att hitta dig själv med liknande teknik för att styra din telefon, dator, smart assistent eller smartwatch. Just nu arbetar företag som Inmotion med ToF-applikationer för stationära datorer, och tillverkare som Google använder radar- och lidarsystem för att skapa handsfree, geststyrda smartwatches och smarta assistenter.
Tillsammans med gestkontroller är ToF-kameror ocksåperfekt för VR- och AR-applikationer. På basnivå verkar saker som Instagram Filters och Pokemon Go mycket mer "riktiga" när de används med en ToF-kamera. Men för mer komplicerade applikationer, som VR, kan ToF-kameror användas för att registrera en spelares handgest och fotspår. De kan också användas för att snabbt kartlägga fysiska miljöer och konvertera dem till VR-världar, vilket kan påskynda professionell spelutveckling eller öppna VR-marknaden för indie-spelutvecklare.
Men ToF-kameror har också praktiska syften. Tidigare har de använts för automatisering av maskiner i fabriker. Det kommer inte att förändras. När ToF-kameror blir bättre (och billigare) kommer de att hitta vägen till ännu mer industriella och konsumentklassade AI-produkter. De flesta smarta bilar använder redan en form av lidarteknologi för att ”se” sin miljö (intressant nog, Tesla-bilar använder inte lidar).
Medan ToF-kameran i din nya mobiltelefon ärbegränsat till fotografiska, AR- och ansiktsigenkänningsapplikationer, är nu en bra tid att trivas med tekniken. Så småningom kommer ToF-kameror att vara överallt.
Källor: Mouser
