يتفاخر عدد متزايد من الشركات المصنعة بأن هواتفها مزودة بكاميرات Time of Flight (ToF). ولكن ما هي كاميرات ToF، وكيف تعمل، ولماذا قد ترغب في وجود واحدة في هاتفك الذكي؟
على مستوى أساسي للغاية، تعد كاميرات ToF مجرد كاميرات عالية الدقة عادية بدقة عمق متزايدة. في الواقع، الهواتف مثل 2019 هواوي بي 30 برو تتميز الكاميرات الرياضية بدقة عمق أفضل بأربع مرات من الكاميرات التقليدية. ورغم أن “دقة العمق” قد تبدو وكأنها مصطلحات تصويرية مربكة، إلا أنها في الواقع سهلة الفهم. فالكاميرا ذات دقة العمق العالية قادرة على التمييز بين الأشياء القريبة (في المقدمة) والأشياء البعيدة (في الخلفية).
في التصوير الفوتوغرافي، تسمى فكرة المقدمة والخلفية بعمق المجال. وهي ما يخلق إحساسًا بالواقعية أو التركيز. تبدو الأشياء القريبة حادة، ذات حدود واضحة، بينما تبدو الأشياء البعيدة ضبابية بعض الشيء.
مع كاميرا ToF، يتمتع المصورون بمزيد من الخيارات للتحكم في عمق مجالهم. بالطبع، ليس عليك أن تكون مصورًا محترفًا للاستفادة من دقة العمق المتزايدة لكاميرا ToF. يجب أن تنتج إعدادات الكاميرا التلقائية، عند إقرانها بكاميرا ToF، صورًا مذهلة مع مقدمة وخلفية محددتين جيدًا. يمكن أيضًا استخدام كاميرا ToF لإنتاج فيديو مذهل مع تثبيت صورة متقدم أو لزيادة دقة مرشحات Instagram الخاصة بك.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام كاميرا ToF في الهاتف للتعرف على الوجوه بشكل متقدم، والإيماءات، وألعاب الفيديو الواقع المعزز. هل تتذكر كيف تستخدم لعبة Pokemon Go الكاميرا الخاصة بك لوضع بوكيمون في بيئتك؟ يمكن لكاميرات ToF أن تجعل هذه الميزة أكثر إقناعًا.
هذه التكنولوجيا ليست جديدة
من الغريب أن كاميرات ToF كانت موجودة منذ أواخر السبعينيات. ولكن الأمر استغرق بعض الوقت حتى أصبحت التكنولوجيا رخيصة ومريحة بما يكفي لتطبيقات المستهلك.
في الماضي، كانت كاميرات ToF تُستخدم في رسم الخرائط الطبوغرافية، وأتمتة الآلات الصناعية، والأبواب الأوتوماتيكية. لكن هذه التقنية شقت طريقها إلى العديد من المنازل (بما في ذلك منزلك على الأرجح) في عام 2014. تستخدم كاميرا Kinect الموجودة في Xbox One كاميرا ToF لتحديد الوجوه وتتبع إيماءات اليد بدقة.
اعتبارًا من أبريل 2019، لا يوجد سوى عدد قليل من الهواتف التي تحتوي على كاميرات ToF مدمجة، مثل إل جي جي 8 ثينكيو، ال هونور فيو 20، ال هواوي بي 30 برو، و اوبو RX17 برويتم تسويق هذه الهواتف للمصورين والمهوسين، ولكنها تضع المعايير للهواتف المستقبلية، بما في ذلك سامسونج و تفاحة إصدارات 2019 و 2020.
حسنًا، كاميرات ToF رائعة للغاية، وقد ظهرت منذ إصدار فيلم Star Wars. ولكن كيف تعمل؟ لماذا تتمتع بدقة عمق عالية إلى هذا الحد؟
تستخدم كاميرات ToF تقنية Lidar لقياس العمق
هل تعلم كيف تستخدم الخفافيش والدلافين الصوت “لرؤية” بيئتها؟ حسنًا، لقد سرقنا هذه الحيلة، ووضعناها في بعض الغواصات، وأطلقنا عليها اسم السونار. تستخدم كاميرات ToF تقنية مماثلة لقياس العمق، لكنها تسمى ليدارويعتمد على نبضات الضوء تحت الأحمر بدلاً من الصوت.
عندما تلتقط صورة بكاميرا ToF الخاصة بالهاتف، فإنها تطلق نبضة من ضوء الأشعة تحت الحمراء غير المرئي الذي ينعكس عن الأشياء القريبة. ويتناثر جزء من هذا الضوء في الهاوية، لكن معظمه يجد طريقه مرة أخرى إلى كاميرا ToF الخاصة بالهاتف.
مثل موجة سونار الخفاش، تعود موجة الليدار في أجزاء متفرقة. سيعود ضوء الأشعة تحت الحمراء الذي ينعكس عن الأجسام القريبة إلى كاميرا ToF بسرعة، بينما سيستغرق الضوء الذي ينعكس عن الأجسام البعيدة وقتًا أطول قليلاً. يقيس هاتفك المدة التي يستغرقها كل شعاع من الضوء للعودة، ويحسب بعض الأرقام، وينشئ خريطة عمق ثلاثية الأبعاد مفصلة.
إنها تشبه إلى حد ما تلك الألعاب التي يتم تثبيتها على لوحة الدبابيس والتي تضغط بوجهك عليها. تتمتع هذه الألعاب بـ”تأثير ثلاثي الأبعاد” لأن أنفك، الذي يقع بالقرب من اللوحة، يخلق انبعاجًا أكبر من عينيك ووجنتيك، اللتين تقعان بعيدًا نسبيًا عن اللوحة.
بالطبع، لا يوفر انعكاس ضوء الأشعة تحت الحمراء إلا معلومات العمق لهاتفك. ولهذا السبب، تجمع كاميرات ToF بين وظيفة الأشعة تحت الحمراء والكاميرات التقليدية عالية الدقة. يستخدم هاتفك برنامجًا لخلط صورة تقليدية بخريطة عمق ثلاثية الأبعاد بالأشعة تحت الحمراء، وينتهي بك الأمر بصورة ذات مقدمة وخلفية محددتين جيدًا.
التطبيقات المستقبلية لكاميرات ToF
في السنوات القليلة القادمة، ستحدث كاميرات ToF ثورة في الطريقة التي نلتقط بها الصور والفيديو بهواتفنا. ولكن دعونا نفكر في الصورة الكبيرة هنا. نحن نتحدث عن شكل من أشكال التكنولوجيا التي يمكنها إنشاء خريطة عمق لبيئة ما بسرعة الضوء. وتتجاوز تطبيقاتها حدود التصوير الفوتوغرافي.
في الواقع، ربما لن تقتصر تجربتك الأولى مع كاميرا ToF الخاصة بالهاتف على التصوير الفوتوغرافي فقط. سامسونج جالكسي S10 5G ستتضمن الكاميرات ToF، سواء في الأمام أو الخلف. تشتهر شركة Apple بصمتها الشديد بشأن خطط iPhone المستقبلية، ولكن هناك شائعات قد تتضمن هواتف iPhone 2019 كاميرات ToF أيضًا. نعم، سيجعل هذا التحديث صورك الشخصية تبدو مذهلة، لكنه سيزيد أيضًا من دقة Face ID وتدابير الأمان الأخرى. إذا قمت بتمكين التعرف على الوجه أثناء إعداد هاتفك، فسيقوم بالتقاط خريطة ثلاثية الأبعاد لوجهك بهدوء قبل أن تتاح لك الفرصة لالتقاط أي صور شخصية.
تعد أدوات التحكم بالإيماءات تطبيقًا آخر مثيرًا للاهتمام (ولكن يمكن القول إنه غريب الأطوار) لكاميرات ToF. نعم، يستحق نظام الإيماءات في Kinect الكثير من الاهتمام، ولكن في السنوات القليلة القادمة، ستجد نفسك على الأرجح تستخدم تقنية مماثلة للتحكم في هاتفك أو الكمبيوتر أو المساعد الذكي أو الساعة الذكية. في الوقت الحالي، تقدم شركات مثل إنموشن يعملون على تطبيقات ToF لأجهزة الكمبيوتر المكتبية، والشركات المصنعة مثل جوجل يستخدمون أنظمة الرادار والليدار لإنشاء ساعات ذكية ومساعدين أذكياء يتم التحكم بهم عن طريق الإيماءات دون استخدام اليدين.
إلى جانب عناصر التحكم بالإيماءات، تعد كاميرات ToF مثالية أيضًا الواقع الافتراضي والواقع المعزز على المستوى الأساسي، ستبدو أشياء مثل Instagram Filters وPokemon Go أكثر “واقعية” عند استخدامها مع كاميرا ToF. ولكن بالنسبة للتطبيقات الأكثر تعقيدًا، مثل الواقع الافتراضي، يمكن استخدام كاميرات ToF لتسجيل إيماءات يد اللاعب وخطواته. ويمكن استخدامها أيضًا لرسم خرائط سريعة للبيئات المادية وتحويلها إلى عوالم الواقع الافتراضي، مما قد يسرع من تطوير الألعاب الاحترافية أو يفتح سوق الواقع الافتراضي لمطوري الألعاب المستقلين.
لكن كاميرات ToF لها أيضًا أغراض عملية. في الماضي، كانت تُستخدم لأتمتة الآلات في المصانع. ولن يتغير هذا. ومع تحسن كاميرات ToF (ورخص ثمنها)، ستجد طريقها إلى المزيد من منتجات الذكاء الاصطناعي الصناعية والاستهلاكية. السيارات الذكية تستخدم السيارات الكهربائية بالفعل شكلًا من أشكال تقنية الليدار “لرؤية” بيئتها (ومن المثير للاهتمام أن سيارات تيسلا لا تستخدم الليدار).
في حين تقتصر كاميرا ToF في هاتفك المحمول الجديد على تطبيقات التصوير الفوتوغرافي والواقع المعزز والتعرف على الوجه، فإن الوقت الحالي هو الوقت المناسب للتعود على هذه التكنولوجيا. في النهاية، ستكون كاميرات ToF في كل مكان.
مصادر: ماوسر