Las cámaras TOF 3D: todo lo que necesitas saber sobre esta tecnología

¿Conoces las cámaras TOF 3D? Si no sabes de qué hablamos, no te preocupes porque te lo explicamos todo

La carrera por mejorar y diferenciar los teléfonos inteligentes se ha centrado cada vez más en las cámaras y en todo lo que ofrecen. Es muy probable que hayas oído hablar sobre las cámaras TOF 3D, o conocidas como cámaras de tiempo de vuelo, que cada vez incorporan más los fabricantes en los móviles pero…. ¿En qué consisten exactamente?

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TIEMPO DE VUELO (TOF)

Las cámaras de tiempo de vuelo (ToF) están compuestas por un sensor que utiliza un pequeño láser para disparar la luz infrarroja. Esta luz rebota en cualquier cosa o persona delante de la cámara y regresa al sensor. El tiempo que tarda la luz en recuperarse se mide y se traduce en información de distancia que se puede usar para crear un mapa de profundidad.

“Las cámaras de tiempo de vuelo en realidad miden el tiempo que tarda la luz en pasar de la cámara al usuario o al entorno y a reflejarse en el sensor”, explica el Dr. Xavier Lafosse, director de tecnología comercial de Corning Precision Glass Solutions.

Hasta ahora, la mayoría de los teléfonos se han basado en la estereovisión, que emplea dos cámaras para calcular la profundidad aproximada, pero este método no funciona con poca luz o en la oscuridad y no es muy preciso.

Un mejor método que también emplea infrarrojos es la iluminación con luz estructurada donde un patrón de puntos se proyecta en una escena o rostro y el sensor mide la distancia entre los puntos y observa la distorsión en el patrón para calcular la profundidad. Esta tecnología funciona bien en el corto alcance, hasta la distancia del brazo, para instantáneas como el reconocimiento facial, razón por la cual Apple la empleó con su cámara TrueDepth para la identificación de la cara.

El tiempo de vuelo funciona de manera similar pero no usa un patrón de puntos. Debido a que estos métodos dependen de la luz infrarroja, funcionan bien en ambientes con poca luz e incluso en ambientes oscuros. La cámara de tiempo de vuelo ilumina la escena con un flujo de luz homogénea y la cámara considera cada píxel individual de la imagen. El sensor se sincroniza con un reloj increíblemente sensible que es capaz de medir pequeñas variaciones reveladas por la velocidad de la luz que rebota. Con la información de profundidad asignada a cada píxel, obtienes un completo mapa de profundidad.

“Es el único método realmente preciso para medir la distancia”, explica el doctor Lafosse; “es el único que no es una interpolación o un cálculo, sino una medida de distancia”.

Estos mapas de profundidad pueden ser aplicados en diferentes ámbitos y por ello se están introduciendo en cada vez más móviles. Así, encontrarás una cámara de tiempo de vuelo en el LG G8 ThinQ y en el Honor View 20.

LG ha emparejado el sensor de tiempo de vuelo con su cámara frontal de 8 megapíxeles para crear lo que se llama la Cámara Z: el eje Z denota la profundidad de las imágenes en 3D. Esto permite el desbloqueo facial y algo llamado ID de mano, otro sistema biométrico que lee los patrones de venas en la mano. También se usa para los gestos de Air Motion, lo que permite que ejecutes acciones mediante gestos en el G8 ThinQ, como reproducir y pausar música sin tocar el dispositivo.

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En Honor View 20 la cámara de tiempo de vuelo está emparejada con un sensor de 48 megapíxeles como parte de la cámara principal trasera. Este comando permite analizar la información de profundidad de forma mejora el modo de retrato, creando un efecto bokeh realmente preciso con el sujeto en relieve nítido y el fondo borroso. Pero eso no es todo lo que se puede hacer con la cámara trasera.

“El valor del tiempo de vuelo se centra realmente en las distancias de rango medio a largo: piensa en aplicaciones como la realidad aumentada “, dijo el Dr. Lafosse. “Si la cámara de tiempo de vuelo está en la parte posterior, entonces sabes que no se trata de reconocimiento facial, sino de detectar el entorno y lo que tienes frente a ti”.

Es posible que hayas probado algunas aplicaciones y juegos de realidad aumentada en el pasado, pero las cámaras de tiempo de vuelo pueden aumentar dramáticamente la precisión y fusionar tu entorno real con el juego y los personajes para un nuevo nivel de experiencia.

También hay un gran potencial en interacciones sociales más avanzadas: en lugar de FaceTime con Animojis, es posible que disfrutes en un futuro de una experiencia 3D más completa.

“Los sensores de tiempo de vuelo pueden mapear su entorno con precisión, por lo que el avatar de tu amigo no estará flotando en el aire, sino que estará sentado en el sofá a tu lado”, dijo el Dr. Lafosse.

La tecnología subyacente no es nueva: el sensor Kinect de Microsoft ha contado con algo semejante y el ejército ha estado usando la tecnología de tiempo de vuelo para obtener información de profundidad durante muchos, muchos años. Pero el Dr. Lafosse ha explicado que las mejoras en la tecnología han permitido la integración de los elementos requeridos en dispositivos cada vez más pequeños y gracias a ello está creciendo la adopción en los móviles.

Esta tecnología también es vital para que la realidad aumentada o los wearables de realidad mixta, como HoloLens de Microsoft o Magic Leap, funcionen porque estos sistemas necesitan una imagen muy precisa de su entorno.

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Otro área donde las cámaras de tiempo de vuelo podrían ayudar es la navegación GPS en interiores. Si hay un mapa en 3D de su edificio en la nube, entonces el sensor podría reconocer con precisión dónde te encuentras en cualquier momento.

¿Por qué Corning es experta en esta materia? La compañía fabrica el vidrio que protege a la mayoría de los móviles y también está trabajando en los componentes ópticos de las cámaras de tiempo de vuelo, haciéndolas más pequeñas, más transparentes y asegurándose de que tengan el mejor rendimiento posible, al tiempo que fabricantes como Sony continúan mejorando los sensores, haciéndolos más pequeños y más eficientes energéticamente. Estamos seguros de que la cámara de tiempo de vuelo aparecerá cada vez más y más móviles en un futuro próximo, y hay fuertes rumores que apuntan a que Apple incluirá uno en el próximo iPhone.

La realidad aumentada fue apasionante cuando surgió por primera vez, pero al aplicarla se vio que la tecnología no estaba a la altura de las expectativas. Las cámaras de tiempo de vuelo, junto con una potencia de procesamiento mejorada y una conectividad de mayor velocidad, podrían estar a punto de dar vida a esa visión original.

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