No hay duda de que las cámaras de los teléfonos inteligentes han evolucionado enormemente desde la década de 2010. Y en un esfuerzo por llevar las capacidades de las cámaras de los teléfonos inteligentes al siguiente nivel y mejorar su calidad , los fabricantes de teléfonos inteligentes han comenzado a agregar lo que se conoce como una cámara ToF en sus teléfonos inteligentes.
¿Pero que es exactamente?
También conocida como sensor de profundidad, una cámara ToF (tiempo de vuelo) es un tipo de sensor de teléfono inteligente que analiza una escena y puede determinar la distancia y la profundidad de los objetos en ese entorno.
Luego, el teléfono puede tomar esos datos y usarlos para crear un mapa 3D de la escena .
La información 3D derivada de la cámara ToF se puede utilizar para crear efectos fotográficos como el efecto bokeh (fondo borroso) y para crear efectos de realidad aumentada en aplicaciones AR.
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Cómo verificar la calidad de la cámara de un teléfono¿Cómo funciona todo? Veamos la cámara ToF con un poco más de detalle.
¿Qué es una cámara ToF?
Una cámara ToF tiene muchos nombres. También se conoce como sensor ToF, sensor 3D, cámara de profundidad o incluso cámara 3D ToF. Todo depende de la redacción que elija el fabricante del teléfono para referirse y comercializar la tecnología en sus dispositivos.
Una cámara ToF no es una cámara que pueda tomar fotos como lo hacen otras cámaras en el teléfono. Más bien, es una herramienta que se usa para medir la profundidad en una escena. ToF significa tiempo de vuelo, que es una referencia a cómo funciona la tecnología.
La cámara tiene un sensor que usa luz para medir qué tan lejos están los objetos de la cámara y usa esa información para mapear el mundo en 3D.
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Los 7 tipos diferentes de cámaras que se encuentran en los teléfonosEl sensor ToF suele ser una cámara de baja resolución en la mayoría de los smartphones. Por ejemplo, la resolución de la cámara ToF que se encuentra en el Samsung Galaxy S10 5G es de solo 0.3MP. Algunas cámaras ToF llegan hasta 2MP.
Aunque esto puede parecer muy bajo en comparación con los altos megapíxeles de algunas cámaras móviles , es aceptable para este tipo de sensor ya que no captura fotografías como lo hacen otras cámaras. No requiere una alta resolución para crear un mapa de profundidad.
El tiempo de vuelo es una medida de cuánto tiempo le toma a una partícula, onda u objeto viajar una cierta distancia. En el caso de una cámara ToF, utiliza la luz para medir la distancia. Es similar a cómo un murciélago usa el sonido que hace para ubicar objetos a su alrededor.
El sensor de tiempo de vuelo de un teléfono inteligente utiliza una forma de LIDAR (detección y rango de luz) conocida como LIDAR sin escáner. Es un método de detección remota que dispara un pulso de luz infrarroja para medir la distancia.
Cada sitio de fotos en el sensor de la cámara ToF es responsable de medir el tiempo que tarda la luz infrarroja disparada por la cámara en reflejarse en los objetos que tiene delante y regresar a la cámara.
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Todo esto se hace muy rápido. Se registra un pulso a la velocidad de la luz, que es de aproximadamente 300 000 km/s. Entonces, una cámara ToF calcula la profundidad usando la siguiente fórmula:
Distancia = (velocidad de la luz x tiempo de vuelo) / 2
Una vez que se dispara la luz infrarroja, rebota en lo que esté frente a ella y luego regresa al sensor.
Los rayos infrarrojos que rebotan en objetos cercanos regresarán al sensor más rápido que los que rebotan en objetos distantes. Por lo tanto, el tiempo de vuelo hacia objetos cercanos será más corto que el tiempo de vuelo hacia objetos más lejanos.
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Mapa de profundidad 3D ToF. Fuente: ubergizmo.com
Y debido a que la velocidad de la luz es constante, la cámara ToF usa esta información para calcular la distancia y trazar un mapa de profundidad en 3D.
Imagina que un pájaro vuela a la misma velocidad cada vez que lo sueltas de su jaula. Podría saber qué tan lejos fue si voló a un lugar y regresó inmediatamente midiendo el tiempo de su vuelo. Básicamente, así es como una cámara ToF usa la velocidad de la luz para medir la distancia.
¿De qué sirve una cámara ToF en un teléfono ?
Hay un par de razones por las que encontraría una cámara de tiempo de vuelo en un teléfono inteligente, dependiendo de dónde se coloque.
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Cómo tomar una foto tuya de cuerpo completo con un teléfonoDebido a que las cámaras ToF son tan excelentes en el mapeo 3D de una escena, funcionan bien para el reconocimiento facial. Entonces, si la cámara ToF está en la parte frontal del teléfono, lo más probable es que sea para eso. Esto también funciona bien para los filtros de selfies de realidad aumentada.
Una cámara ToF en la parte posterior del teléfono puede ser por varias razones, como aplicaciones AR o para fotografía y videografía. Desde la introducción de las cámaras ToF, los teléfonos inteligentes han podido producir imágenes sorprendentes con una profundidad de campo superficial más atractiva.
Por ejemplo, al capturar un retrato de alguien con su teléfono , los datos de la cámara ToF se pueden usar para separar su sujeto del fondo . Lo que obtienes al final es una foto que tiene el sujeto completamente enfocado pero el fondo se desenfoca para enfatizar más al sujeto.
En el caso de los videos, puedes desenfocar el fondo en tiempo real. Incluso puede cambiar el enfoque entre el fondo y el primer plano mientras graba su video. Sin los datos de profundidad de la cámara ToF, eso sería más difícil de lograr.
¿Qué más puede hacer una cámara ToF ?
Además de su papel en la fotografía computacional de teléfonos inteligentes, una cámara ToF puede hacer una variedad de otras cosas. Por un lado, se puede utilizar para el control de gestos. Sí, se han hecho malos intentos en esto antes. Pero teniendo en cuenta que las cámaras ToF funcionan a la velocidad de la luz, solo mejorará.
Te puede interesar:Como tomar fascinantes fotos con móvil bajo el aguaComo se mencionó anteriormente, una cámara ToF también es ideal para aplicaciones de realidad aumentada. Las aplicaciones que usan filtros 3D en tiempo real como Snapchat y juegos basados en AR como Pokemon Go solo pueden mejorar con la implementación de una cámara ToF. Los mundos de realidad virtual también se pueden crear mucho más rápido con la ayuda de la tecnología ToF.
Aunque las cámaras ToF tienen una función limitada en los teléfonos inteligentes, sus aplicaciones en el mundo real son casi ilimitadas. A medida que se vuelvan más baratas y ganen popularidad, las cámaras ToF pronto podrían estar en todas partes.
Ventajas de una cámara ToF
En comparación con otros métodos de distanciamiento y detección de profundidad en los teléfonos inteligentes, el tiempo de vuelo es bastante preciso y rápido. Puede trazar una imagen 3D de una escena muy rápidamente y de una sola vez. Además, cosas como la humedad, la temperatura y la presión del aire no interfieren con un sensor ToF, por lo que puede usarse en interiores y exteriores.
Aunque disparan láseres a los objetos que tienen delante, las cámaras ToF no son dañinas para los ojos . Utilizan luces infrarrojas de baja potencia que son impulsadas por pulsos modulados. Pero, por bajo que sea el láser, cubre una distancia decente.
Una cámara ToF también es más barata que otros tipos de tecnología de mapeo 3D, lo que la hace perfecta para los fabricantes de teléfonos inteligentes que no quieren aumentar el costo de sus dispositivos debido a la costosa tecnología de imágenes de la cámara.
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¿Qué tan grande es el sensor de la cámara de un teléfono?Limitaciones de la cámara ToF
Por muy buena que sea una cámara de tiempo de vuelo, tiene sus limitaciones. Si llega demasiada luz ambiental al sensor ToF, como la luz del sol, puede hacer que el sensor tenga dificultades para detectar la luz reflejada en los objetos que tiene delante.
No solo eso, sino que las superficies reflectantes y los objetos brillantes pueden confundir al sensor porque la luz se dispersará y creará muchos reflejos no deseados, en lugar del único reflejo de luz necesario para medir la distancia.
A pesar de estas limitaciones, las cámaras ToF son una forma rápida y confiable de recopilar información 3D.
Antes de la introducción de las cámaras de tiempo de vuelo, los teléfonos inteligentes usaban visión estéreo de doble cámara para ver la profundidad. Una cámara sería una cámara de gran angular y la otra una cámara de teleobjetivo o una cámara de gran angular.
La ventaja de la detección de profundidad de doble cámara es que al menos tenía dos cámaras RGB funcionales que podían tomar fotos con diferentes distancias focales . La desventaja es que es un sistema bastante hambriento de energía que no es tan preciso debido a sus limitaciones e imperfecciones inherentes.
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Todo lo que necesita saber sobre el binning de píxeles en las cámaras de los teléfonos inteligentesUn ejemplo de las dificultades de usar la visión estéreo para crear profundidad se puede ver al tomar fotografías de retratos. Cuando el efecto de fondo borroso se crea utilizando la visión estéreo, a veces resulta en que algunas áreas se vean borrosas y otras no, o que el desenfoque se desborde en áreas que no deberían estar borrosas.
Una cámara ToF, por otro lado, es bastante precisa porque no depende de los datos de dos cámaras con diferentes distancias focales. Las cámaras ToF se basan en la forma de medición más rápida y precisa: la velocidad de la luz.
Como resultado, el efecto de fondo borroso en las fotografías de retratos puede ser más preciso y es menos probable que se derrame en áreas que no deberían estar borrosas. No solo eso, sino que también los objetos que están más lejos en el fondo se pueden desenfocar más que los que están más cerca del primer plano, lo que agrega más realismo al efecto.
ToF frente a LIDAR
ToF y LIDAR son esencialmente lo mismo. Ambos usan luz infrarroja para calcular la profundidad de la habitación. Sin embargo, una cámara ToF envía un solo pulso láser para obtener una lectura de la profundidad de un entorno, mientras que un escáner LIDAR envía múltiples pulsos para obtener una lectura más precisa de la escena.
LIDAR se utiliza en automóviles sin conductor, donde una lectura precisa del entorno es de suma importancia. Sin embargo, esta tecnología también se ha trasladado a los teléfonos inteligentes. Algunos fabricantes han optado por usar escáneres LIDAR en sus dispositivos para obtener un mejor rendimiento de fotos y videos, así como una realidad aumentada fuera de este mundo.
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Las cámaras de tiempo de vuelo pueden ser una nueva incorporación a los teléfonos inteligentes, pero prometen llevar la fotografía móvil aún más lejos. Se están sumando a las capacidades de fotografía computacional de las cámaras de los teléfonos inteligentes, que solo parecen mejorar cada día.
Pero a pesar de que tener una cámara ToF en su teléfono puede agregar algo extra a la apariencia de sus imágenes, usted tiene la responsabilidad de aprender cómo aprovechar al máximo la cámara de su teléfono inteligente para que pueda saber cómo tomar buenas fotos con su teléfono. . Quién sabe, incluso podrías terminar ganando algo de dinero vendiendo tus fotos móviles en línea .
