Александр Навагин
Пастор секты свидетелей Xiaomi, любитель металла, футбола, рыбалки, истории. Почти инженер и историк по образованию, шут по призванию, чудак по жизни

Что такое ToF камера и зачем она нужна смартфону

Что такое ToF камера и зачем она нужна смартфону
Что такое ToF 3D камера и зачем она в смартфоне? © Everyeye Tech

Компании Oppo и Vivo, принадлежащие китайской корпорации BBK, в 2018 году представили первые свои смартфоны, оборудованные тройными камерами. В отличии от большинства таких моделей, в этих аппаратах третья камера базируется на ToF матрице с разрешением 0,3 Мп. Многие не в курсе, что это вообще такое, но технология не самая новая и при этом может оказаться очень полезной на практике.

ToF камера (Time of Flight – время полета с англ.) или времяпролетная камера – это специальный сенсор, способный излучать свет и регистрировать скорость его отражения от объекта. Зная время, он на основе скорости света (а она стабильна и в воздухе составляет около 300 тыс. км/с) способен вычислить точное расстояние до объекта, подобно лазерному дальномеру.

Комбинируя данные с десятков или сотен тысяч миниатюрных сенсоров, ToF камера фиксирует не цвет, попадающий на них (как обычная камера), а расстояние. Зная расстояния до каждой из массива точек, на выходе мы получим трехмерную картинку объекта. А с ней можно сделать очень много интересного.

Первые ToF 3D камеры в смартфонах

Первым смартфоном, получившим ToF камеру, стал iPhone X, вышедший осенью 2017. В нем она является ключевым элементом системы FaceID, сканирующей лицо пользователя. Разрешающая способность этой 3D-камеры составляет 30 тысяч точек или 0,03 мегапикселя. Не очень много, но достаточно, чтобы запечатлеть уникальный рельеф на лице.

FaceID © PaySpace Magazine
FaceID © PaySpace Magazine

Следующими устройствами (кроме нового поколения Apple) с ToF камерой стали Oppo RX17 Pro и Vivo NEX Dual Display, вышедшие на рынок в конце 2018 года. Они, в отличие от яблочных устройств, обзавелись 3D-камерой, расположенной сзади, параллельно основной. Разрешение этой камеры в 10 раз выше, чем у Apple. Китайцы используют VGA модули, распознающие 300 тыс. точек (0,3 Мп).

iPhone X

Зачем нужна ToF камера в смартфонах

Пока что использование ToF матриц весьма ограничено. Штатные средства смартфонов позволяют применять их разве что для разблокировки с помощью лица и создания анимации, повторяющей мимику пользователя (Animoji и т.п. технологии). Точность 3D-камер еще относительно невысока, погрешность составляет порядка 5-10 мм. Но в будущем, по мере развития, перспективы у ToF просто огромны.

Новое слово в создании видеоконтента

Говорящая какашка Animoji – это забавно, но бесполезно. Однако возможности 3D-камер в реальности куда шире. Сейчас в кинематографе, чтобы смоделировать какого-нибудь монстра или инопланетянина на основе движений человека, каскадера увешивают кучей специальных датчиков. На основе их изображения движения актера совмещают с моделью компьютерного персонажа, процесс этот весьма трудоемкий.

Использование датчиков в кинематографе

Наличие ToF камеры позволит создавать видеоконтент с гораздо меньшими затратами, сделает комбинированные съемки доступными любителям. Если пока что дело ограничивается только анимированными смайлами, то в будущем станет возможным создание полноценных моделей каких-то вымышленных персонажей прямо на смартфоне.

Oppo RX17 Pro

Создание 3D-моделей

Используя снимки с ToF камеры смартфона, можно создавать трехмерные модели различных объектов. Это может быть человек, сооружение, техническое изделие – не важно. Комбинация изображений с обычной фотокамеры и 3D-сенсора позволяет создавать объемные 3D-модели объектов съемки в натуральных цветах.

Модели, созданные с помощью ToF камер, могут иметь множество применений, начиная от развлечений и заканчивая серьезными научно-техническими задачами. Сейчас, чтобы смоделировать в 3D какую-то вещь, ее нужно отснять специальным оборудованием из многих ракурсов. Затем следуют склейка кадров, формирование модели на их основе.

С ToF камерами задача будет сводиться к съемке моделируемого объекта из всех ракурсов (спереди/сзади, снизу/сверху, слева/справа) и последующей их склейке. Согласитесь, отснять десяток кадров на телефон, после чего склеить их в 3D-рендер – это намного проще, чем заморачиваться со спецоборудованием и обработкой сотен снимков.

Примеры снимков существующих камер © Larrylisky's Wiki
Примеры снимков существующих камер © Larrylisky's Wiki

Моделирование изделий для производства

На основе трехмерных моделей, полученных ToF камерой смартфона, можно создавать вполне материальные объекты. Достаточно 3D-принтера, чтобы взять модель и распечатать ее в пластике. Ради забавы можно сделать, например, скульптуру себя любимого. Делаем селфи из разных ракурсов, создаем модель, задаем масштабы, запускаем в печать – и «памятник нерукотворный» готов.

Снимок на 3D-камеру © Cinder
Снимок на 3D-камеру © Cinder

Можно использовать модели и в практических целях. Например, отснять какую-то сломанную деталь (тот же корпус устройства), чтобы напечатать новую. Никаких кропотливых замеров штангенциркулем, нудной работы с цифрами в приложении для проектирования. Просто на основе нескольких снимков делаем трехмерную модельку, задаем несколько основных величин, а остальное электроника сделает уже сама.

Vivo NEX Dual Display

Дополненная реальность

При работе с AR трехмерная камера смартфона позволяет более точно снимать окружающие объекты. Благодаря ей можно отснять в деталях интерьер помещения, чтобы потом «примерить» к нему тот или иной дизайн, мебель.

Не уверены, впишется ли в стиль комнаты новый диван? Просто отснимите ее, а в магазине сфотографируйте диван и совместите полученные модели. Не знаете, какой цвет обоев лучше выбрать? Точно так же отснимите комнату на камеру, чтобы накладывать на стены разные текстуры отделочных материалов прямо со смартфона. И таких примеров множество.


Перечисленные сферы применения ToF камер – самые очевидные и осуществимые уже в ближайшем будущем. Но полный их список может оказаться еще шире, так как 3D-камеры развиваются. Уже скоро они могут появиться во многих смартфонах, а программистами будет создано много полезных приложений для взаимодействия с ними. Это произойдет не через полгода, но технология уже выглядит перспективно.

А как считаете вы, нужна ли эта технология? Какое применение нашли бы ей вы? Делитесь своим мнением в комментариях.