Что такое ToF-камера? Понимание трюка с 3D-камерой P30 Pro

Что такое ToF-камера?

Камера ToF - это инструмент для картирования глубины. «ToF» означает время полета и относится к основной концепции, лежащей в основе его работы.

Камера измеряет время, за которое свет проходит и отражается от объектов, используя задержку для определения расстояния. Положите его на телефон, как сейчас делают многие компании, и он сможет увидеть мир в 3D.

• Как ToF работает на практике? Ознакомьтесь с нашими Обзор Huawei P30 Pro

Датчик Xbox Kinect второго поколения для Xbox One был первой крупной коммерческой реализацией ToF. Относительно немногие даже признали использование этой технологии в 2013 году, когда была выпущена сенсорная планка.

ToF наконец-то оказался в центре внимания благодаря телефонам. Но как это работает? А что делать?

Для чего нужна ToF-камера?

Камера ToF создает карту глубины сцены в своем поле зрения. Фотография и дополненная реальность - два очевидных варианта использования одного.

Однако по состоянию на начало-середину 2019 года будущее оборудования ToF еще не так ясно. Google, вероятно, добавит поддержку ToF в свою платформу дополненной реальности ARCore как часть Android 10 «Q». Однако это не было подробно описано или раскрыто в ранних бета-версиях программного обеспечения.

Если камера ToF должна использоваться для создания карт глубины для фотографии с малой глубиной резкости, наиболее очевидное текущее использование, которое остается на усмотрение производителей. Huawei, Samsung, Apple и Google имеют собственные алгоритмы обработки глубины в камерах их телефонов. Huawei P30 Pro имеет одни из лучших эффектов малой глубины резкости, которые можно увидеть в телефоне, и, похоже, вообще не нуждается в своей камере TOF для размытых фотографий с «диафрагмой».

Как вы можете сказать? Заблокируйте TOF-камеру, и эффект размытия фона не изменится. Аргумент ToF лучше по дизайну, чем использование двух камер, и параллакс в такой фотографии в любом случае ошибочен.

Почему? Разрешение - это редко упоминаемый технический аспект камер ToF. У них действительно есть определенное разрешение, и оно определяет точность отображения глубины. Хотя последние телефоны могут иметь большее разрешение, чем сенсор ToF 512 x 424 в Kinect v2, они почти наверняка не соответствуют разрешению основной камеры. А это означает несовершенную карту глубины для фотографии.

Вот почему дополненная реальность является более убедительной причиной внезапного взрыва аппаратного обеспечения ToF в телефонах. Он может лучше использовать особенности этих камер.

Чтобы получить более четкое представление о том, для чего можно использовать ToF через 12 месяцев, взгляните на Kinect v2. В технических демонстрационных видеороликах показано, как эта сенсорная панель отслеживает движения человека. Он разбивает их до сочленений основных суставов скелета, позволяя приложениям и играм превращать реальных людей в игровых персонажей в реальном времени.

Это не все из-за камеры ToF, но (предположительно) относительно низкие накладные расходы на ее очень мелкое отслеживание зерна являются ключевым компонентом.

ToF должен стать прекрасной возможностью для дополненной реальности. Хотя Google и Apple разработали очень умные способы отображения окружающей среды в 3D с помощью обычного оборудования, это один из самых надежных способов разогреть телефон и быстро разрядить аккумулятор. ToF должен облегчить это напряжение и иметь возможность отслеживать глубину с большей скоростью, облегчая отслеживание движения людей в режиме реального времени, а не только поверхностей.

Как работает датчик ToF?

ToF-камера состоит из двух основных частей: осветителя и самой камеры. Осветитель заполняет поле зрения камеры светом определенной длины волны.

Это всегда находится за пределами диапазона человеческого зрения и, как правило, находится в ближнем инфракрасном диапазоне. Таким образом, он не зависит от окружающего света, как двухкамерная система глубины.

Свет проходит от осветителя, отражается от различных поверхностей сцены, а часть его возвращается к датчику. Анализируя фазу световой волны, сопряженный процессор камеры ToF может определить, сколько времени потребовалось для отражения света.

Поскольку скорость света функционально постоянна, вычисление расстояния до объектов становится относительно простым. Большая разница фаз указывает на то, что поверхность находится дальше.

Роль ToF-камеры уже, чем у обычной камеры, которая должна интерпретировать весь спектр видимого света. Однако он также является более продвинутым, чем «лазерные» средства фокусировки, основанные на той же концепции, которую уже много лет применяют в телефонах и камерах.

Каждый пиксель сенсора камеры ToF предлагает считывание глубины, а не только одну точку лазерного вспомогательного средства фокусировки. Это позволяет получить «тепловую» карту глубины с относительно высокой точностью, которая обновляется со скоростью, которую мы сознательно воспринимаем, или выше.

Если мы рассматриваем технологическое развитие как дополнение к эволюции, камеры ToF видят, что отображение глубины телефона отличается от того, как эволюционировали люди. Наши глаза используют параллакс для определения расстояния, а наш мозг довольно хорошо справляется с этими вычислениями даже с одним работающим глазом. ToF использует другой подход, используя «невидимый» свет.

Факт дня: золотая рыбка может видеть как инфракрасный, так и ультрафиолетовый свет, причем волны длиннее и короче, чем мы видим.

Когда мы увидим настоящий ToF AR?

По состоянию на начало-середину 2019 года сложно сказать, когда мы увидим всю мощь телефонных камер ToF в действии. Однако, скорее всего, он начнется с запуском Android 10 Q.

Это программное обеспечение будет обычно представлено на Google I / O, который состоится 7-9 мая. Придется немного подождать, чтобы самому попробовать финальную версию.

Большие новые версии Android, как правило, запускаются в новых телефонах Pixel. А телефоны серии Pixel 2 имели функции ARCore за несколько месяцев до первой волны сторонних моделей.

Если предположить, что Google придерживается своих традиционных сроков и выпустит Android 10 и Pixel 4 в октябре, сегодняшние телефоны с оборудованием ToF могут не использовать его в полной мере до 2020 года.

В каких телефонах есть ToF-камера?

Оппо RX17 Pro

В Оппо RX17 Pro был первым телефоном с камерой ToF, который мы увидели. Это было важно и по другой причине. Это был один из первых телефонов Oppo, официально выпущенных в Великобритании. Хотя он не получил высших оценок, в настоящее время он стоит 479 фунтов стерлингов, если вы не возражаете против использования процессора более низкого уровня.

Honor View 20

В 499 фунтов стерлингов нет полумер Honor View 20. Этот телефон с отличным соотношением цены и качества имеет тот же процессор, что и некоторые телефоны, вдвое дороже, Kirin 980, 48-мегапиксельную основную камеру и камеру ToF. В рекламе View 20 Honor назвала эту камеру «3D».

Huawei P30 Pro

Это лучший телефон Huawei за первую половину 2019 года, и все дело в камере. Помимо настройки ToF, Huawei P30 Pro имеет тройную заднюю камеру. Есть широкоугольная камера с нормальным обзором и 5-кратным зумом. Используя гибридное масштабирование, вы можете снимать изображения с 10-кратным или даже 50-кратным увеличением.

LG G8 ThinQ

LG использует другой подход к ToF-камере. Большинство положили его на спину. В LG G8 ThinQ есть один спереди. И в этом есть большой смысл. В то время как самые амбициозные применения дополненной реальности основаны на задней камере, на самом деле эти люди чаще всего используют селфи.

Samsung Galaxy S10 5G

Только сверхдорогая 5G-версия Galaxy S10 имеет времяпролетную камеру. Однако, поскольку это более дорогая альтернатива S10 +, можно ожидать, что цена будет очень высокой. Относительно немногие купят этот телефон. Но это доказывает, что Samsung знает, что оборудование ToF и 5G важно, если еще не совсем необходимо.

• Прочтите наш Обзор Samsung Galaxy S10

Будущее ToF? Напишите нам в Твиттере @trustedreviews