เมื่อเร็วๆ นี้ กล้อง ToF ได้กลายเป็นส่วนสำคัญของชุดกล้องของสมาร์ทโฟนเรือธงรุ่นใหม่ แต่พวกมันทำงานอย่างไร เหตุใดจึงจำเป็น และสามารถใช้ที่ใดได้บ้าง
"พวกเขาเป็นเช่นนั้น" ผู้ใช้ส่วนใหญ่จะพูด ความจริงก็คือมีการเผยแพร่ข้อมูลเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับเซ็นเซอร์ ToF เว้นแต่เพื่อนนักข่าวของฉัน และไม่ใช่ทั้งหมด หรือแม้แต่ผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทาง จะสามารถอธิบายความต้องการพวกเขาได้อย่างชัดเจน มาชี้แจงประเด็นนี้กันสักหน่อย บางทีบางส่วนของข้อความอาจมีคำศัพท์มากมาย แต่ฉันจะพยายามอธิบายให้ง่ายที่สุดว่ากล้อง ToF คืออะไร ซึ่งคุณสามารถใช้ความสามารถและวิธีดูการใช้งานกล้องได้ เอาล่ะ ไปกันเลย!
กล้อง ToF คืออะไร?
จำภาพยนตร์ใต้น้ำเหล่านั้นจากสงครามโลกครั้งที่สองได้หรือไม่? อุปกรณ์โซนาร์ที่ใช้ในการตรวจจับเรือรบศัตรูปรากฏขึ้นที่นั่น อุปกรณ์ส่งเสียง "ปิง" ไปที่พื้นที่น้ำและรอให้สัญญาณสะท้อนกลับ ขึ้นอยู่กับเวลาที่คลื่นเสียงกลับมา ผู้เชี่ยวชาญพยายามระบุตำแหน่งของเรือดำน้ำศัตรู
เช่นเดียวกับโซนาร์ กล้อง ToF จะวัดเวลาที่แสงใช้ในการสะท้อนวัตถุ จากนั้นกล้องจะใช้ข้อมูลการหน่วงเวลาเพื่อกำหนดระยะทาง ดังนั้น เซ็นเซอร์ ToF จึงสร้างแผนที่สามมิติของโลก
นั่นเป็นสาเหตุที่บางครั้งกล้อง ToF ถูกเรียกว่า "กล้องความลึก" กล้อง ToF (เวลาของเที่ยวบิน) เป็นเซ็นเซอร์ที่สามารถเปล่งแสงบางชนิดในสเปกตรัมอินฟราเรดแล้วบันทึกความเร็วของการสะท้อนกลับจากวัตถุ ตัวเซ็นเซอร์ประกอบด้วยสองส่วน: ส่วนแรกคือไดโอดที่ปล่อยแสงอินฟราเรด และส่วนที่สองคือเมทริกซ์ที่ไวต่อแสงแบบพิเศษ
กล้องจะวัดเวลาที่แสงสะท้อนจากวัตถุกลับมา จากการคำนวณที่ทำขึ้นอย่างแม่นยำถึงระดับนาโนวินาที อุปกรณ์นี้ไม่เพียงแต่สามารถประมาณระยะห่างของวัตถุแต่ละชิ้นจากเซ็นเซอร์ได้อย่างแม่นยำเท่านั้น แต่ยังระบุรูปร่างของวัตถุได้อีกด้วย จริงอยู่ มันคล้ายกับโซนาร์โซนาร์มาก ในกรณีนี้ เราส่งแสงไปที่วัตถุแทนเสียงเท่านั้น
เซ็นเซอร์ที่ทำงานบนหลักการเดียวกันนี้ยังใช้ในรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติ หรือแม้แต่ยานสำรวจอวกาศที่สร้างโดย NASA การย่อขนาดที่ก้าวหน้าและต้นทุนการผลิตที่ค่อนข้างต่ำหมายความว่าเทคโนโลยีนี้อาจอยู่ในกระเป๋าของคุณในปัจจุบัน ความจริงก็คือเซ็นเซอร์ ToF มีอยู่แล้วในสมาร์ทโฟนชั้นนำหลายรุ่น ต่อไปนี้คืออุปกรณ์พกพาบางรุ่นที่ติดตั้งกล้อง ToF:
- Samsung Galaxy S10 5G
- Samsung Galaxy Note10 +
- Samsung Galaxy S20 +
- Samsung Galaxy S20 อัลตร้า 5G
- LG G8 Thin Q
- OPPO RX17 โปร
- Honor View 20
- Huawei P30 Pro
- Huawei Mate 30 Pro
- Huawei P40 Pro
- OPPO Reno
- Sony Xperia XZ4
ฉันแน่ใจว่าทุก ๆ ปีรายการนี้จะขยายตัวเนื่องจากศักยภาพของเซ็นเซอร์นี้มีขนาดใหญ่มาก บางทีเร็ว ๆ นี้ Google จะติดตั้งกล้องดังกล่าวในพิกเซลด้วย ยังมีความหวังว่าและ Apple จะให้ความสนใจกับเซ็นเซอร์ ToF และมีส่วนทำให้เทคโนโลยีนี้เป็นที่นิยมอย่างมาก รวมทั้งใช้ความสามารถอย่างเต็มที่ ไม่ใช่เพื่ออะไรที่เซ็นเซอร์ที่คล้ายกันปรากฏใน iPad Pro ใหม่
ทฤษฎีนี้ชัดเจนแล้ว ตอนนี้เรามาดูกันดีกว่าว่ากล้อง ToF นั้นสามารถทำอะไรได้บ้างในทางปฏิบัติ ควรเข้าใจว่าคุณไม่สามารถเปิดและเปิดเซ็นเซอร์นี้ได้ง่ายๆ แต่คุณยังสามารถใช้งานได้ในบางแอปพลิเคชัน แม้จะถ่ายภาพด้วยกล้องก็ตาม
จะใช้กล้อง ToF ได้อย่างไร?
เราวัดระยะทาง
ในสมาร์ทโฟนบางรุ่น Samsung (รวมถึง Note10+, S20+ และ S20 Ultra) และ Huawei (รวมถึง P30 Pro, Mate 30 Pro, Huawei P40 Pro) คุณสามารถติดตั้งแอปวัดระยะทางที่เรียกว่า Measure
ทุกอย่างทำงานได้ค่อนข้างเรียบง่ายและแม่นยำอย่างน่าประทับใจ เป็นส่วนหนึ่งของการทดสอบ ฉันวัดโดยใช้แอปพลิเคชันนี้และสมาร์ทโฟน Samsung Galaxy S20 Ultra ความยาว ความกว้าง และเส้นทแยงมุมของหน้าจอทีวีของคุณ และโทรศัพท์ได้กำหนดขนาดเป็นเซนติเมตรที่ใกล้ที่สุด
พื้นหลังเบลอเมื่อถ่ายภาพ
แอปพลิเคชันหนึ่งของระบบการเรนเดอร์ 3 มิติอาจเป็นการสร้างระยะชัดลึกแบบดิจิทัล เพื่อให้คุณสามารถเพิ่มพื้นหลังที่เบลอให้กับภาพถ่ายหรือวิดีโอของคุณได้ ใช้ได้เฉพาะกับรูปภาพในขณะนี้ ไม่ใช่วิดีโอ ฟังก์ชันนี้ยังช่วยให้เรากำจัดวัตถุที่ไม่จำเป็นซึ่งเข้าไปในเฟรมหรือพื้นหลังที่ทำให้ภาพเสียความประทับใจ
นอกจากนี้ ในโทรศัพท์บางรุ่น เซ็นเซอร์ ToF รองรับการโฟกัสอัตโนมัติหรือช่วยให้คุณเบลอพื้นหลังได้แม่นยำยิ่งขึ้นในโหมดแนวตั้ง กล่าวโดยย่อคือช่วยให้คุณถ่ายภาพเซลฟี่ได้ดีขึ้นเพื่อสร้างความพึงพอใจให้กับผู้ติดตามของคุณ เช่น Instagram.
การติดตามการเคลื่อนไหว
สมาร์ทโฟน LG G8 ThinQ มีเซ็นเซอร์ ToF ที่แผงด้านหน้า ซึ่งใช้ในการตรวจจับท่าทางที่ทำในอวกาศ ฉันไม่อยากพูดถึงความเป็นไปได้ของการใช้ท่าทางแบบนี้เลย เป็นการดีกว่าที่จะดูด้วยตาคุณเอง
Google Play ยังมีเกมเคลื่อนไหวหลายเกมที่คล้ายกับเกมที่คอนโทรลเลอร์รองรับ Microsoft ไคเน็ก
การสร้างแบบจำลอง 3 มิติและความเป็นจริงยิ่ง
ความเป็นไปได้ในการสร้างโมเดล 3 มิติด้วยความช่วยเหลือของกล้อง ToF นั้นสามารถพูดได้ไม่รู้จบ ตอนนี้คุณสามารถใช้ภาพถ่ายเซลฟี่จากมุมต่างๆ เพื่อสร้างแบบจำลองใบหน้าของคุณและพิมพ์ออกมาได้หากคุณมีเครื่องพิมพ์ 3 มิติอยู่ในมือ แน่นอนว่าบางคนจะบอกว่านี่เป็นเพียงเกมและความบันเทิงเท่านั้น แต่ค่อนข้างเป็นไปได้ว่าในอนาคตกล้อง ToF จะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างชิ้นส่วนสำหรับรถยนต์หรือกลไกอื่นๆ
ความเป็นจริงเสมือนและความเป็นจริงเสริมกำลังมาเคาะประตูของเราอย่างต่อเนื่องมากขึ้นเรื่อยๆ เกมที่รองรับความเป็นจริงเสริมกำลังปรากฏบนสมาร์ทโฟนมากขึ้นเรื่อยๆ Android และ iOS เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้น ให้ความรู้ และช่วยให้คุณใช้เวลาอย่างมีประโยชน์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน Play Market คุณจะพบแอปพลิเคชันและเกมจำนวนมากที่รองรับแพลตฟอร์ม Google ARCore ดาวน์โหลดและติดตั้งแอปพลิเคชัน Google Play Services สำหรับ AR ก็เพียงพอแล้ว และเกมและแอปพลิเคชันดังกล่าวจะพร้อมให้คุณใช้งานในความเป็นจริงเสริม เพียงใช้กล้อง ToF คุณก็มีโอกาสที่จะเพลิดเพลินไปกับเอฟเฟกต์ของความเป็นจริงเสริมได้อย่างเต็มที่
ในทางกลับกันในใหม่ Apple เซ็นเซอร์ความลึกของ iPad Pro มีหน้าที่ในการซ้อนทับวัตถุเสมือนบนภาพจากกล้องได้แม่นยำยิ่งขึ้นในโหมดเติมความเป็นจริง
สมาร์ทโฟนเป็นอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืน?
ในปัจจุบัน สำหรับอุปกรณ์ส่วนใหญ่ เซ็นเซอร์ ToF จะทำงานสำหรับผู้ใช้แทบมองไม่เห็น โดยรองรับเฉพาะฟังก์ชันที่ต้องการกำหนดความลึกของฉากเท่านั้น
อย่างไรก็ตาม ใน Google Play ฉันพบแอปพลิเคชันที่ยอดเยี่ยมชื่อ Night Vision ซึ่งช่วยให้คุณใช้เครื่องสแกน 3D ในบทบาทที่ผิดปกติได้ ฉันติดตั้งบนของฉัน Huawei P30 Pro
แอพจะแสดงสิ่งที่เซ็นเซอร์ ToF จับแบบเรียลไทม์ เนื่องจากใช้แสงอินฟราเรดซึ่งตามนุษย์มองไม่เห็น แผนที่ความลึกจึงมองเห็นได้ชัดเจนแม้ในความมืดสนิท
ฉันรู้สึกประหลาดใจที่พื้นที่ขนาดใหญ่ที่เซ็นเซอร์ขนาดเล็กสามารถสแกนได้ ฉันคาดว่ามันจะปล่อยลมออกหลังจากผ่านไปหลายสิบเซนติเมตร แต่ในทางปฏิบัติ กลับกลายเป็นว่าคุณสามารถสร้างแผนที่สามมิติของทั้งห้องได้ในทันที กล้อง ToF ตรวจจับรูปร่างของวัตถุขนาดเล็กได้อย่างง่ายดายในระยะ 4-5 เมตร
ลูกของคุณจะชอบอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนเป็นพิเศษ ฉันแน่ใจว่าเธอจะรีบวิ่งไปสำรวจมุมที่มืดมิดที่สุดในอพาร์ตเมนต์หรือบ้านของคุณ
กล้อง ToF เป็นเซ็นเซอร์ไบโอเมตริกซ์
กล้อง ToF มักใช้ในรูปแบบของรูขนาดเล็กสองรู ซึ่งซ่อนไดโอดอินฟราเรดและเมทริกซ์ไว้ จึงเกิดคำถามขึ้นว่า "ทำไม Apple ไม่ต้องการใช้เทคโนโลยีนี้แทนระบบ TrueDepth ซึ่งมีเซ็นเซอร์หลายตัวกินพื้นที่มากกว่าครึ่งหนึ่งของหน้าจอโทรศัพท์”
สาเหตุอาจเป็นเพราะคุณภาพของการสแกนไม่ดี ปัจจุบันกล้อง ToF ที่ใช้ในสมาร์ทโฟนมีความละเอียดต่ำมาก (สูงสุด 240p) ส่งผลให้ภาพมีพิกเซลสูง
อย่างที่คุณเห็น รายละเอียดของการสแกนดังกล่าวมีขนาดเล็กเกินไปสำหรับซอฟต์แวร์ที่จะระบุลักษณะใบหน้าได้อย่างแม่นยำ
แต่โดยส่วนตัวแล้วฉันไม่เห็นข้อห้ามใด ๆ ตามที่เครื่องสแกนใบหน้าไม่สามารถทำงานได้ในโหมดไฮบริด ในทางทฤษฎี ในขณะเดียวกันกับที่กล้องเซลฟี่วิเคราะห์ลักษณะใบหน้าและตรวจจับดวงตาที่เปิดอยู่ เซ็นเซอร์ ToF จะตรวจสอบว่ากำลังจัดการกับวัตถุสามมิติที่มีรูปร่างและขนาดที่แน่นอนหรือไม่ ไม่ใช่ภาพถ่าย
สแกนเนอร์ดังกล่าวอาจหลอกได้ยากมาก และในขณะเดียวกันก็รวดเร็ว ราคาถูก และไม่รุกราน ดังนั้นฉันจะไม่แปลกใจถ้าในอนาคตอันใกล้นี้ Apple จะใช้เทคโนโลยี ToF เพื่อสร้างเครื่องสแกน Face ID ยุคหน้า ดังนั้นการจดจำใบหน้า 3 มิติแบบนี้จะกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้น
ฉันพบว่าใน Huawei P40 Pro เพิ่งติดตั้งเซ็นเซอร์ ToF ดังกล่าว โดยตั้งอยู่ระหว่างกล้องหน้าคู่และมีส่วนร่วมในกระบวนการปลดล็อกด้วยใบหน้า และก็ยังสงสัยว่าทำไมการปลดล็อกด้วยใบหน้าจึงเปิดอยู่ Huawei P40 Pro นั้นเร็วกว่า P30 Pro รุ่นก่อนมาก นอกจากนี้ยังเป็นไปไม่ได้เลยที่จะหลอกลวงเรือธงใหม่ด้วยความช่วยเหลือของภาพถ่าย เพิ่งตรวจสอบโดยฉัน
แอพในอนาคตสำหรับผู้สร้างภาพยนตร์บนมือถือ
ใครก็ตามที่ใช้สมาร์ทโฟนในการถ่ายวิดีโอจะสนใจอย่างยิ่งหากเทคโนโลยี 3D ToF สามารถใช้เพื่อเพิ่มระยะชัดลึกที่ตื้นให้กับพื้นหลังได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากกระบวนการสามารถถ่ายโอนไปยังขั้นตอนหลังการผลิตได้ เนื่องจากให้ความยืดหยุ่นมากกว่า
นอกจากนี้ ความสามารถของ ToF ยังน่าสนใจสำหรับผู้ที่เพิ่มเอฟเฟกต์คอมพิวเตอร์ลงในวิดีโอ ตัวอย่างเช่น เมื่อติดตามการเคลื่อนไหวในวิดีโอ ควรโฟกัสที่วัตถุให้แม่นยำที่สุดเท่าที่จะทำได้ การใช้แผนที่ 3 มิติจะช่วยให้เราถ่ายภาพทุกอย่างที่อยู่ในโฟกัสได้ จากนั้นจึงเพิ่มการเบลอพื้นหลังและเอฟเฟกต์พิเศษที่จำเป็นในภายหลัง หากจำเป็น
นี่เป็นเพียงการเก็งกำไรในส่วนของฉัน แต่การสแกน 3 มิติมีศักยภาพอย่างมากในการปรับปรุงกระบวนการจับภาพวิดีโออย่างแน่นอน สิ่งนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วโดยโรงภาพยนตร์สมัยใหม่และฉันหวังว่าจะปรากฏในกลุ่มผู้บริโภคในไม่ช้า
สาเหตุที่ฟังก์ชั่นเหล่านี้ยังไม่พร้อมใช้งานในกล้องสมาร์ทโฟนเมื่อถ่ายวิดีโออาจเกี่ยวข้องกับความต้องการพลังในการประมวลผลที่เพิ่มขึ้น การทดสอบได้พิสูจน์แล้วว่าสมาร์ทโฟนร้อนขึ้นเมื่อใช้เซ็นเซอร์ ToF และเนื่องจากไม่มีการระบายความร้อนแบบแอคทีฟ นี่อาจเป็นปัญหาเล็กน้อย
แต่เมื่อพลังของโปรเซสเซอร์โมบายล์เพิ่มขึ้น ฉันคิดว่ากล้อง ToF จะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแอพพลิเคชั่นภาพถ่ายและวิดีโอ
สิ่งหนึ่งที่สามารถพูดได้อย่างแน่นอน - ToF มีศักยภาพสูง
ความจริงที่ว่าสมาร์ทโฟนสามารถทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์วัดระยะทางที่แม่นยำเป็นพิเศษหรืออุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนได้ หมายความว่าฉันจะไม่ซื้อโทรศัพท์ที่ไม่มีเซ็นเซอร์ ToF อีกต่อไป นี่เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่น่าสนใจที่สุดในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา และเป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการเดินทางเท่านั้น
น่าแปลกใจที่เซ็นเซอร์ขนาดเล็กเช่นนี้สามารถทำอะไรได้มากมาย ฉันกำลังข้ามมือของฉันที่ผู้ผลิตและนักพัฒนาแอปจะยังคงทำงานเพื่อใช้ประโยชน์จากความสามารถของตน ฉันแน่ใจว่าเราจะได้ยินมากกว่าหนึ่งครั้งเกี่ยวกับแอปพลิเคชั่นใหม่ของกล้อง ToF และตอนนี้ใครจะบอกว่านี่เป็นส่วนเสริมที่ไม่จำเป็นสำหรับกล้องสมาร์ทโฟนชุดหลัก
ข้อมูลที่น่าสนใจ