Нова технологія 3D-смартфонів може змінити фотографію – експерти

Ваш наступний смартфон може мати камеру, яка бачить у трьох вимірах, що відкриє новий спектр можливостей для додатків, починаючи від фітнесу і закінчуючи фотографією.

• Отримання іншого погляду
• Революція 3D

Дослідники зі Стенфордського університету створили новий підхід, який дозволяє стандартним датчикам зображення бачити світло в 3D. Ця методика дозволить камерам вимірювати відстань до об’єктів і зробить тривимірні зображення широко доступними в смартфонах.

“Існуючі 3D-камери потребують спеціалізованих пікселів, які важко реалізувати у великих форматах і мають менші коефіцієнти заповнення через складну електроніку, необхідну для захоплення 3D в пікселях”, – розповів в інтерв’ю Digital Trends Окан Аталар, доктор електротехніки Стенфордського університету і перший автор нової роботи, яка описує нову систему. “Наш підхід перетворює стандартні і високотехнологічні 2D-сенсори в 3D-сенсори, а не будує їх з нуля”.

Отримання іншого погляду

Вимірювання відстані між об’єктами за допомогою світла в даний час можливо тільки за допомогою спеціалізованих і дорогих лідарних систем – скорочено від “light detection and ranging” – систем. Лідар використовує лазер, який стріляє по об’єктах і вимірює світло, що відбивається від них. Він може сказати, як далеко знаходиться об’єкт, з якою швидкістю він рухається, наближається чи віддаляється, і чи перетнуться шляхи двох рухомих об’єктів.

Новий підхід Стенфордських дослідників може дозволити лідар з мегапіксельною роздільною здатністю – рівень, який сьогодні неможливий. Вища роздільна здатність дозволить лідару ідентифікувати цілі на більшій відстані.

Один із способів додати 3D-зображення до стандартних сенсорів – це додати джерело світла і модулятор, який вмикає і вимикає світло мільйони разів щосекунди. Вимірюючи зміни у світлі, інженери можуть розрахувати відстань. Існуючі модулятори вимагають непрактично великої кількості енергії.

Стенфордська команда вирішила проблему модулятора за допомогою явища, відомого як акустичний резонанс. Дослідники побудували акустичний модулятор, використовуючи пластину ніобату літію – прозорого кристалу, який є дуже бажаним за своїми електричними, слуховими та оптичними властивостями – покриту двома прозорими електродами.

Це може стати основою для нового типу компактного, дешевого, енергоефективного лідара…, який може знайти своє застосування в безпілотниках, позаземних марсоходах та інших сферах.

Конструкція нового модулятора проста і інтегрується в запропоновану систему, яка використовує готові камери, подібні до тих, що використовуються в повсякденних мобільних телефонах і цифрових дзеркальних фотоапаратах. Аталар і його радник Амін Арбабян, доцент кафедри електротехніки і старший автор проекту, кажуть, що це може стати основою для нового типу компактного, недорогого, енергоефективного лідара, “стандартного CMOS-лідара”, як вони його називають, який може знайти застосування в безпілотниках, позаземних роверах та інших сферах застосування.

“Наш підхід може також працювати в інфрачервоному режимі, – сказав Аталар. “Жоден інфрачервоний датчик зображення не може визначити глибину, не вимагаючи значних модифікацій”.

Apple включає лідар в свої поточні моделі iPhone 13 Pro і iPhone 13 Pro Max. Компанія заявляє, що система пропонує краще фокусування в умовах низької освітленості і покращує ефекти нічного портретного режиму. Стенфордські дослідники заявили, що їхнє лідарне рішення дешевше у впровадженні, ніж те, яке використовує Apple, і може бути встановлене на більш широкому діапазоні телефонів.

Лідарні скануючі пристрої використовуються для визначення глибини фотографії, розповів Digital Trends Ханс Хансен, генеральний директор компанії Brand 3D, що займається 3D-фотографією. Переміщаючи камеру навколо об’єкта, відстані з різних кутів можуть бути використані для створення повної 3D-моделі. Існує також стереофотографія, коли кілька камер розміщуються на відстані один від одного (наприклад, модуль об’єктива з трьома камерами на телефонах Apple iPhone Pro), а потім використовується інформація для створення просторового зображення сцени або об’єкта.

“Ми бачили випадки використання для вимірювання відстані між стінами у вашому будинку та інших просторових вимірювань”, – сказав Сукемаса Кабаяма, генеральний директор компанії Uplift Labs, яка використовує 3D-аналіз для аналізу продуктивності людини за допомогою смартфонів, в інтерв’ю Digital Trends. “Хоча це не зовсім 3D-камери, ці камери смартфонів мають можливість збирати цінні дані і створювати 3D-візуалізації за допомогою відео та інших додатків”.

Нещодавно дослідники з Массачусетського технологічного інституту розробили радари наднизької потужності, які використовують звичайну радіолокаційну технологію для визначення відстані до рухомих об’єктів. Ця технологія з часом може бути придатною для створення нового типу камер, які не будуть чутливими до проблем зі світлом, наприклад, при скануванні прозорих об’єктів.

Революція 3D

Широке використання 3D-технології може кардинально змінити фотографію, вважають експерти.

“За допомогою 3D-камер можна було б знімати сцени та об’єкти, які люди віддалено могли б відчувати так, ніби вони фізично перебувають у кімнаті”, – сказав Хансен. “Це було б революційним для віддаленої роботи, навчання і безпечних відстаней під час пандемій, а також для діагностики, лікування і ремонту функцій в секторах охорони здоров’я, технологій і виробництва”.

Кабаяма сказав, що 3D-зображення, зібрані смартфонами, можуть забезпечити детальну аналітику і вдосконалення в різних галузях промисловості. Однією з областей, де 3D-технології можуть мати вплив, є спорт, фітнес і оздоровлення.

“Незалежно від того, чи є ви наркоманом кросфіту, гольфістом вихідного дня або завзятим ентузіастом пелотону, ризик фізичної травми присутній, і для багатьох це постійна боротьба”, – додав Кабаяма. “Професійні спортсмени мають доступ до 3D-технологій, які служать способом мінімізації травм, пов’язаних зі спортивною діяльністю, але більшість з нас, звичайних спортсменів, не мають такого доступу”.

Кабаяма спрогнозував, що, зробивши 3D-камери та аналіз доступними через смартфони, спортсмени будь-якої кваліфікації зможуть відстежувати та аналізувати свої рухи, щоб отримати детальну біомеханічну аналітику.

“Оскільки більшість травм пов’язані з перенапруженням, неправильною формою або іншими недоліками механіки тіла, 3D-зйомка може зробити точне визначення областей для покращення – чи то форми, чи то частин тіла, які потрібно зміцнити – безпроблемним завданням”, – додав він.

Наявність 3D-камери на мобільному пристрої також може зробити його більш безпечним. Зрештою, безпека на основі розпізнавання обличчя на телефонах настільки ж хороша, наскільки хороша камера, яка стоїть за ним, сказав в інтерв’ю Річард Каррієр, старший віце-президент і генеральний директор компанії CyberLink, яка займається технологією розпізнавання обличчя.

Наприклад, Face ID, яку багато людей використовують для отримання доступу до конфіденційних облікових записів, таких як мобільні банківські рахунки, робочі електронні листи, а також для оплати за допомогою смартфонів, працює на основі системи камер TrueDepth від Apple. Більш досконалі 3D-камери, що з’являються на ринку, здатні фіксувати ще більш детальні дані про глибину, сказав Каррьєр.

“Підвищена точність не тільки зменшує кількість випадків, коли технологія не може правильно відсканувати ваше обличчя, можливо, через те, що ви знаходитесь під незвичним кутом, але й критично захищає від спроб підробки”, – додав Каррієр.

Рекомендації редакції

• Як iPhone 14 Plus став одним з найбільших технологічних провалів 2022 року
• Як налаштувати новий телефон Samsung Galaxy як професіонал
• Фотографічні стилі – найбільш недооцінена функція камери iPhone 14, яку ви не використовуєте
• Samsung Galaxy S23: дата виходу, характеристики, ціна, чутки і новини
• OnePlus 11: ціна, дата виходу, характеристики, чутки і новини

Source: digitaltrends.com