Zamieniłem smartfon w noktowizor. Sensor ToF to potęga

ToF to technologia rodem z NASA, która gości w coraz większej liczbie smartfonów. Jak ją wykorzystać? Np. do widzenia w kompletnej ciemności.

Coraz więcej nowych smartfonów - póki co głównie z górnej półki - uzbrojonych jest w sensor ToF do bardziej precyzyjnego wykrywania głębi. Ostatnio podobny czujnik trafił do nowego iPada Pro i liczę na to, że Apple przyłoży się do większej popularyzacji tej technologii i wydobycia jej pełnego potencjału.

ToF (ang. time of flight, czyli analizator czasu przelotu) stosowany w urządzeniach mobilnych składa się z dwóch elementów. Pierwszym jest dioda emitująca światło podczerwone. Drugim specjalna matryca światłoczuła.

Sensor mierzy czas, po jakim wraca do niego światło odbite od obiektu. Na podstawie wyliczeń wykonywanych z nanosekundową precyzją urządzenie jest w stanie nie tylko dokładnie oszacować odległość poszczególnych obiektów od czujnika, ale i określić ich kształt.

Czujniki działające na podobnej zasadzie wykorzystywane są także w autonomicznych samochodach czy nawet sondach kosmicznych budowanych przez NASA. Postępująca miniaturyzacja i relatywnie niedużo koszty produkcji sprawiły, że tę technologię można dziś mieć w kieszeni.

Póki co w przypadku większości urządzeń ToF działa w sposób praktycznie niezauważalny dla użytkownika, wspomagając jedynie działanie funkcji wymagających detekcji głębi. W Google Play znalazłem jednak świetną apkę Night Vision, która pozwala zrobić ze skanera 3D użytek. Zainstalowałem ją na Galaxy Nocie 10+.

Program w czasie rzeczywistym wyświetla to, co przechwytuje sensor ToF. Jako że wykorzystuje on niewidoczne dla ludzkiego oka światło podczerwone, mapa głębi jest doskonale widoczna nawet w absolutnej ciemności.

Zaskoczyło mnie to, jak duży obszar jest w stanie przeskanować tak malutki sensor. Spodziewałem się, że wymięknie po kilkudziesięciu centymetrach, a tymczasem w oka mgnieniu generuje mapę 3D całego pomieszczenia. Bez problemu wykrywa kształt niewielkich obiektów oddalonych o 4-5 metrów.

Na wybranych smartfonach Samsunga (m.in. Note10+, S20+ i S20 Ultra) i Huaweia (m.in. P30 Pro i Mate 30 Pro) można zainstalować apkę to dokonywania pomiarów odległości. Działa to z imponującą precyzją. W ramach testów zmierzyłem Note'em 10+ długość, szerokość i przekątną 93-calowego ekranu projekcyjnego i telefon podał wymiary z dokładnością do centymetra.

W niektórych telefonach czujnik ToF wspomaga pracę autofokusu czy umożliwia dokładniejsze rozmywanie tła w trybie portretowym.

LG G8 ThinQ ma czujnik ToF ulokowany na froncie, który służy m.in. do wykrywania wykonywanych w powietrzu gestów.

W Sklepie Play znaleźć można także garść gier ruchowych pokroju tych znanych z Kinecta.

Z kolei w nowym iPadzie Pro czujnik głębi odpowiada za bardziej precyzyjne nakładanie wirtualnych obiektów na obraz pochodzący z kamery w trybie rozszerzonej rzeczywistości.

Kamera ToF może mieć formę dwóch miniaturowych otworów, w których skryta jest dioda podczerwieni oraz matryca. Tu pojawia się pytanie - dlaczego Apple nie wykorzysta tej technologii zamiast swojego systemu TrueDepth, którego liczne czujniki zajmują ponad połowę szerokości telefonu?

Powodem jest najpewniej niska jakość skanu. Kamerki ToF stosowane w smartfonach mają obecnie bardzo niską rozdzielczość (do 240p), w efekcie czego obraz jest mocno rozpikselowany.

Jak widać - szczegółowość takiego skanu jest zbyt niska, by oprogramowanie mogło precyzyjnie określić rysy twarzy.

Osobiście nie widzę przeciwskazań, dla których skaner twarzy nie mógłby działać hybrydowo. Teoretycznie w tym samym czasie aparat do selfie mógłby analizować rysy twarzy i wykrywać otwarte oczy, a sensor ToF sprawdzać, czy ma do czynienia z trójwymiarowym obiektem o określonym kształcie i wielkości, a nie zdjęciem.

Taki skaner byłby potencjalnie bardzo trudny do oszukania, a przy tym szybki, tani w implementacji i nieinwazyjny. Nie zdziwię się więc, jeśli w niedalekiej przyszłości Apple wykorzysta technologię ToF przy budowie kolejnej generacji skanera Face ID, a samo rozpoznawanie twarzy w 3D się upowszechni.

Już samo to, że smartfon może się sprawdzić jako ultraprecyzyjna miarka i noktowizor sprawia, że raczej już nigdy nie kupię telefonu bez sensora ToF. To jedna z najciekawszych technologii ostatnich lat, a jest dopiero na początku swojej drogi.

To imponujące, że tak mały czujnik potrafi tak wiele. Trzymam kciuki za to, by producenci oraz twórcy aplikacji nieustannie pracowali nad okiełznaniem jego możliwości.