Así funcionan los sensores TOF 3D para fotografía, la nueva arma móvil en retratos y reconocimiento facial

En un mundo móvil gobernado por cámaras múltiples, parece que cada fabricante empieza a diferenciar su oferta de las del resto de su competencia, aunque algunos coinciden en sus distintas propuestas. Sobre todo cuando nos fijamos en la lectura de profundidad, en el bokeh, que se obtiene normalmente con una segunda cámara que lee el segundo plano, aunque su trabajo se le suele confiar a la inteligencia artificial.

Sin embargo, 2018 ha sido el año en el que una nueva tecnología ha llegado a los teléfonos móviles. Nueva para los smartphones, pues ya se conocía desde hace tiempo en otros ámbitos. La lectura de profundidad basada en la luz, la técnica que emplean los sensores de tiempo de vuelo, o TOF, que vimos presentar a Vivo pero que ya emplean otros fabricantes. Una técnica que requiere de un sensor específico y que puede proliferar en 2019 y más allá.

Qué es el tiempo de vuelo

Decíamos que se trata de una técnica que ya viene de atrás pues, por citar su uso más conocido, la empleada por Kinect en Microsoft. La cámara encargada de leer la profundidad y el movimiento que se estrenó junto a la Xbox ya usaba un sensor de tiempo de vuelo. La novedad, como comentábamos, es que ahora está llegando a los teléfonos móviles, y ha encontrado en los sistemas de múltiples sensores su ambiente perfecto para expandirse.

Cuando hablamos de TOF, Time of Flight o tiempo de vuelo, nos referimos a un sistema de lectura de profundidad basado en haces de luz infrarroja. Concretamente, haces de luz de 20MHz para que la cámara no tenga problemas en distinguirlos de la propia luz ambiental, de forma que se puedan tomar las lecturas sin interferencias a la hora de poder modelar la escena en tres dimensiones.

Con este sistema infrarrojo se lanzan varios haces hacia delante y la cámara se encarga de medir el tiempo que tardan entre su emisión y su recepción. El equivalente a disparar hacia una pared y comprobar el tiempo que tarda en impactar la bala. O explicado de una forma más parecida a la del TOF, un funcionamiento similar al del sonar de un submarino, que tantas veces hemos visto reflejado en series, películas y videojuegos.

La gran ventaja de este sistema es que es capaz de medir la profundidad completa de una escena con un único disparo, incluyendo en ella cada uno de los objetos frente a la cámara sin necesidad de enfocar varios planos que combinar gracias a la inteligencia artificial. Un solo haz de luces infrarrojas sirve para componer una escena tridimensional completa.

Cada sensor TOF cuenta con una resolución específica, como la que ofrece 300.000 puntos de vision en el caso del modelo presentado por Vivo. Otros fabricantes que han jugado con este sensor TOF 3D hasta ahora habrán variado su resolución, como el OPPO RX17 Pro o el reciente Honor V20. Lo que sí es común a todos es que cada uno de estos puntos se escanea de forma individual para componer la matriz tridimensional de la escena.

Desenfoque a alta velocidad

Una de las grandes ventajas de este sistema de escaneo de superficies por tiempo de vuelo es que es capaz de realizar mediciones hasta a 200 metros de distancia, y que su velocidad es, lógicamente, la velocidad de la luz. Eso supone que la luz tarda 2 nanosegundos en viajar de la cámara hasta un objeto situado en torno a los 2 metros de distancia. Con un procesador potente, las lecturas de profundidad se hacen de forma casi instantánea, confiriendo a la cámara no sólo datos más precisos y veloces en cuanto a desenfoque, sino también para el enfoque del primer plano.

El inconveniente de estos sistemas es que no emplean la cámara normal del teléfono para realizar la medición, pues hablamos de un emisor y lector de luz infrarroja. Así que los fabricantes han de reservar espacio para dicho sensor, que debe convivir con el resto de cámaras del dispositivo. Sin embargo, ya son varios los modelos que lo implementan y el último Honor V20, por ejemplo, incluso prescinde del resto de sensores. Un TOF 3D y la cámara principal, suficiente para ejecutar varios modos de fotografía.

Tal y como comentábamos, los sistemas de cámaras múltiples son ideales para este sensor, pues puede convivir con otro tipo de cámaras que se pueden emplear para muy diversas funciones. Así, los teléfonos pueden delegar en el sensor TOF 3D la lectura de profundidad y en enfoque, haciendo el conjunto más eficiente y rápido. Un avance interesante que ya se ha incorporado a los móviles. Confiemos en que se expanda a buena velocidad.