Mengenali Time-of-Flight (ToF) – Sistem Kamera Yang Giat Digunakan Pada Telefon Pintar
Arib Ismail
Telefon pintar pada saat ini bukan sahaja menjadi sebuah alat komunikasi berhubung, tetapi turut direka untuk merakam detik-detik indah pengguna. Dengan pertumbuhan sejumlah jaringan sosial dan aplikasi permesejan, penggunaan kamera pada telefon pintar dilihat semakin pesat, sehingga ia mengatasi penggunaan kamera digital. Dengan pertumbuhan ini, ia membuatkan pengeluar sentiasa berlumbang-lumba dalam menghasilkan keupayaan kamera yang lebih baik pada peranti keluaran mereka.
Teknologi pengimejan pada telefon pintar telah melalui pelbagai fasa penambahbaikan, terutama apabila pengeluar sering menambahbaik sensor kamera peranti mereka. Pelbagai cara telah dilakukan, seperti menambahbaik saiz sensor, meningkatkan keupayaan aperture, dan menambah bilangan kamera.
Ada juga pengeluar yang mengambil jalan yang lebih pintar, dengan menambahbaik algoritma dan perisian untuk mengurangkan kebergantungan kepada perkakasan. Namun penggunaan perisian semata-mata masih menerima halangan, kerana ia mempunyai keupayaan yang terbatas. Misalnya teknologi zoom optikal, ia tidak boleh bergantung kepada perisian sahaja apabila perkakasannya tidak berdaya dalam menggalas fungsi tersebut. Jadi di sini, penggunaan perkakasan ekstra (seperti sensor) masih dapat memberi manfaat kepada pengguna.
Sejak daripada tahun 2018, kemajuan pengimejan telefon telah disertai dengan teknologi baru, melalui penyertaan sensor Time-of-Flight atau dikenali sebagai ToF. Ia telah mula digunakan sejak perkenalan OPPO R17 Pro, yang menawarkan sistem tri-kamera pada bahagian belakang. Sejak ia diperkenalkan, pengeluar lain turut membawakan sensor ToF ini dalam menambahbaik keupayaan kamera.
Apa Itu Time-of-Flight (ToF)?
Pengimejan Time-of-Flight merupakan sistem kamera yang menggunakan teknik time-of-flight. ToF ini merujuk kepada ukuran berdasarkan masa yang diambil oleh subjek, partikel, atau sinaran untuk menuju ke sesuatu jarak, melalui sesuatu medium penghantaran. Dengan menjadikan kelajuan cahaya sebagai asas teknologi ini, kamera ToF akan menentukan jarak di antara kamera dan subjek berdasarkan lokasi kedua-dua medium ini.
Sistem ToF ini mampu merakam jarak dalam lingkungan sentimeter sehingga beberapa kilometer jauhnya. Resolusi jaraknya adalah 1 cm yang mana dikira sebagai jarak minimum untuk mana-mana sistem dengan ToF ini. Apabila dibandingkan dengan sistem pengimejan 3D biasa, sistem ToF dapat dijalankan pada masa yang pantas, dengan kadar bacaan mencapai 160 imej per saat.
Teknologi kamera Time-of-Flight (ToF) bukanlah satu teknologi yang baru kerana ia telah digunakan pada banyak peranti komersial. ToF telah mula digunakan untuk penggunaan awam sekitar tahun 2000, melalui produk ZCam daripada 3DV Systems. Ia merupakan alat berbentuk webcam, dengan kebolehan membaca kedalaman gambar secara pantas (60 fps) bersama resolusi kedalaman yang tinggi. Syarikat disebalik ZCam ini kemudiannya dibeli oleh Microsoft pada tahun 2009 dan sebahagian teknologinya telah digunakan pada Microsoft Kinect.
Pada era moden, Microsoft Kinect generasi kedua (yang telah diperkenalkan bersama Xbox One) antara peranti popular yang menggunakan pengimejan ToF ini. Ia membolehkan Kinect mengenal pasti anggota badan dan pergerakan pengguna 3 kali lebih tepat berbanding Xbox generasi pertama. Kinect generasi kedua juga mampu membuat pengecaman 60% lebih luas, dengan jarak pengguna sekitar 3 kaki. Apa yang menarik, ia dapat mengenal pasti degupan jantung, ekspresi, kedudukan, dan kepantasan pengguna ketika berada di hadapan alat ini.
Komponen Di Dalam Kamera ToF
Pengimejan ToF ini juga membolehkan pengeluar menghasilkan peranti yang kompak tanpa perletakkan perkakasan yang banyak di dalamnya. Ia disebabkan cara perlaksanaan teknologinya yang ringkas, selain tidak mendatangkan sebarang bahagian mekanikal yang bergerak. Disebabkan itu juga, peranti atau aksesori dengan kamera ToF ini tidak terlalu besar, dan boleh digunakan pada peranti peranti pintar.
Kamera ToF mengandungi beberapa komponen penting di dalam menjayakan sistem pengimejan ini.
- Unit pemancar: Memancarkan cahaya ke ruang atau subjek. Cahaya yang dikeluarkan selalunya dipancarkan melalui sinaran inframerah untuk memastikan cahaya ini tidak mengganggu pengguna.
- Optik: Sejumlah lensa yang disatukan untuk mengumpul cahaya dan imej, dan seterusnya dihantar ke sensor imej.
- Sensor imej: Unit utama dalam sistem kamera ToF. Setiap piksel akan mengukur masa yang diambil oleh cahaya bergerak daripada unit pemancar ke subjek, dan kembali ke focal plane array. Beberapa pendekatan berbeza telah diambil mengikut jenis peranti.
- Pemacu elektronik: Unit pemancar dan sensor imej perlu dikawal melalui isyarat berkelajuan tinggi untuk membolehkan bacaan data dapat diselarikan. Sekiranya isyarat antara unit pemancar dan sensor ini berubah hanya 10 picosaat, jaraknya boleh berubah sehingga 1.5mm.
- Pengiraan/Antaramuka: Jarak yang telah dikira secara terus oleh kamera. Kemudiannya kamera akan menghasilkan bacaan imej melalui antaramuka.
Aplikasi Di Dunia Sebenar
Sejak kewujudan awal kamera ToF, ia telah memungkinkan banyak perkara terutama dalam membantu urusan manusia. Pada awalnya, ia digunakan untuk memudahkan pengguna mengendali permainan, selain membolehkan pergerakan daripada diri anda untuk mengawal sesuatu kawalan perisian. Dengan kepesatan teknologi, penggunaan ToF ini telah berkembang dan digunakan pada banyak lagi perkara yang lebih menarik.
Realiti gabungan
Sistem kamera ToF telah membantu dalam menjayakan teknologi realiti gabungan. Dengan kebolehannya yang dapat mengenal pasti jarak, ia membolehkan pengguna berinteraksi dengan subjek secara maya dalam keadaan yang lebih neutral. Visual tangan dan anggota badan pengguna juga dapat dipaparkan dengan lebih tepat dalam memberi pengalaman penggunaan yang lebih realistik.
https://www.youtube.com/watch?v=0AWhsBNU1jU
Penghasilan semula sesuatu ruang dalam 3D
Aplikasi ini turut mempunyai kaitan dengan teknologi realiti gambungan, terutama dalam penghasilan ruang maya berdasarkan ruang yang sebenar. Bayangkan anda menikmati dunia maya di dalam sebuah bilik istana, paparan visual ini akan menggunakan saiz dan ruang yang sama seperti bilik yang sedang anda duduki. Perkara ini sekaligus memberi pengalaman yang lebih menarik, kerana anda dapat merasai ruang secara fizikal.
Penstrukturan semula objek dalam 3D
Teknologi ini telah memudahkan pengguna dalam menghasilkan semula objek dalam bentuk 3D. Kamera ToF akan membaca kedalaman dan struktur subjek, dan kemudiannya diterjemahkan menjadi imej 3D. Ia dilihat berguna untuk kegunaan kreatif, seperti penghasilan grafik dan animasi. Sekiranya anda mempunyai pencetak 3D, ia membolehkan kamera mengesan bentuk objek tersebut dan seterusnya dicetak menjadi sebuah objek fizikal.
Navigasi berasaskan pengecaman 3D
Fungsi ini dilihat dapat memudahkan urusan navigasi terutama apabila anda berada di dalam bangunan. Penggunaan alat seperti GPS pastinya mengalami kesukaran di dalam ini, kerana ia terdapat halangan untuk menerima isyarat satelit. Dengan penggunaan kamera ToF, ia membolehkan kamera mengenal pasti keadaan sekeliling dan kemudiannya, menentukan lokasi semasa pengguna berdasarkan rupa fizikal lokasi yang dikenal pasti. Tetapi yang pastinya, lokasi tersebut mestilah mempunyai data rupa fizikal dalam bentuk 3D sebelum ia dapat digunakan oleh pengguna.
Metrologi
Sistem kamera ToF juga turut boleh digunakan dalam ilmu metrologi untuk perkiraan, pengukuran, kalibrasi, dan akurasi. Seperti yang dibuktikan melalui Microsoft Kinect, ia membolehkan kamera mengenal pasti frekuensi pergerakan pengguna tanpa perlu “menyetuh” pengguna. Dalam penggunaan lain seperti di dalam aplikasi mudah-alih, kamera ToF membolehkan pengguna mengukur struktur sesuatu binaan dengan lebih baik.
Manfaat ToF Pada Telefon Pintar
Dalam menambahbaik pengimejan dalam telefon pintar, sistem kamera ToF ini turut mula digunapakai secara meluas sejak ia diperkenalkan menerusi OPPO R17 Pro. Sistem kamera ToF ini yang menariknya mempunyai pendekatan yang berbeza mengikut jenis pengeluar dan model peranti. Dalam memahami apa yang dibawa oleh sejumlah peranti yang hadir dengan sistem ToF, berikut antara manfaat yang boleh dinikmati oleh pengguna.
Kualiti penggambaran seumpama DSLR
Teknologi kamera ToF dapat membolehkan peranti membaca kedalaman sesuatu gambar dengan lebih tepat dan efektif. Sistem kamera ini akan membaca jarak dan bentuk fizikal subjek dengan lebih baik, bagi memudahkan proses segmentation antara subjek dan latar-belakang. Dengan perkakasan ekstra ini, hasilan Portrait Mode akan menjadi lebih kemas dalam membuat kesan kabur di bahagian belakang subjek.
Imbasan berasaskan wajah
Dengan kebolehannya membaca bentuk fizikal, sistem kamera ToF juga turut digunakan dalam menguruskan sistem pengesahan biometrik. Pengecaman yang dilakukan adalah berasaskan pancaran cahaya, sekaligus mengelakkannya dipintas melalui imbasan wajah palsu. Ia juga dapat digunakan pada waktu gelap, tanpa perlu lagi menaikkan keterangan skrin terlebih dahulu.
Pengecaman jisim subjek
Satu fungsi menarik yang telah diperlihatkan oleh pengeluar ialah kebolehan mengenal pasti kalori berdasarkan jisim makanan. Ia telah diperkenalkan pada Honor View20, yang mana memperlihatkan peranti ini dapat memberitahu jumlah kalori sebenar di dalam sebuah muffin. Bagi menjayakannya, kamera ToF akan mengenal pasti rupa fizikal makanan tersebut, bagi proses mendapatkan jisim secara masa nyata. Kemudian, peranti akan menghantar jumlah kalori kepada pengguna berdasarkan jumlah jisim yang diambil daripada muffin sebentar tadi.
https://www.youtube.com/watch?v=tdK_Lkbu3Yw
Interaksi tanpa sentuhan
Satu fungsi unik yang telah diperlihatkan ialah kebolehan mengawal peranti melalui isyarat tangan. Ia telah hadir pada LG G8 ThinQ yang membolehkan pengguna membuka peranti melalui isyarat tangan. Ia juga membolehkan pengguna mengawal sesuatu, seperti mengubah lagu yang dimainkan dengan hanya menggerakkan tangan anda ke kamera hadapan.
Memainkan permainan seumpama Kinect
Dengan mengambil inspirasi daripada Kinect, Honor View20 turut menggunakan kamera ToF dalam membolehkan pengguna memainkan permainan berbentuk pergerakan. Untuk memulakannya, pengguna hanya perlu menyambungkan telefon ke monitor atau televisyen dan mengaktifkan mod screen mirroring. Kemudian, buka permainan yang menyokong pergerakan ini untuk memulakannya.
Telefon Pintar Yang Menyokong ToF
Teknologi kamera ToF pada peranti boleh dikatakan masih baru dan penggunaannya dijangka akan lebih meluas pada tahun ini. Sehingga setakat ini, kira-kira 5 buah telefon yang menyokong sistem kamera ToF ini dengan aplikasi penggunaan yang cukup unik. Bermakna, setiap telefon hadir dengan penggunaan yang berbeza, namun secara asasnya, masih menggunakan teknologi yang sama.
OPPO R17 Pro
OPPO R17 Pro telah diperkenalkan pada Ogos 2018 sebagai peranti kelas pertengahan dengan spesifikasi ke arah peranti berkuasa. Ia membawakan paparan AMOLED sebesar 6.4-inci, cip Snapdragon 710, dan hadir dengan memori 8GB RAM. Ia juga mempunyai kapasiti bateri 3700 mAh yang membolehkan ia dicas secara pantas melalui pengecasan Super VOOC.
Untuk keupayaan pengimejan, ia mempunyai sistem tri-kamera, melalui kehadiran sensor 12MP f/1.5-2.4 + 20MP f/2.6 + ToF. Sistem kamera ToF peranti ini telah digunakan untuk menghasilkan semula imej 3D berdasarkan wajah pengguna.
Honor View20
Honor View20 telah membuatkan ramai yang berminat dengan peranti ini atas harga jualannya yang berpatutan. Ia menawarkan paparan sebesar 6.4-inci berasaskan IPS LCD, cip Kirin 980, dan memori 6GB RAM. Ia turut mempunyai kapasiti 4000 mAh yang membolehkannya dicas secara pantas melalui pengecas 22.5W.
Dari segi keupayaan kamera, ia menyertakan sistem dwi-kamera melalui sensor 48MP bersama kamera ToF. Apa yang menarik mengenai kamera ToF pada peranti ini, ia membolehkan pengguna mengecilkan badan pengguna di dalam gambar dan video. Ia juga membolehkan pengguna bermain dengan sejumlah permainan berasaskan pergerakan, apabila ia disambungkan ke televisyen.
Samsung Galaxy S10 5G
Samsung Galaxy S10 turut hadir dengan satu penawaran khas di pasaran Amerika Syarikat menerusi model Galaxy S10 5G. Ia membawakan paparan Dynamic AMOLED sebesar 6.7-inci QHD+, cip Exynos 9820, dan hadir dengan memori 8GB RAM. Ia juga menyertakan sejumlah fungsi menarik seperti sokongan audio Dolby Atmos, pengecasan nirwayar berbalik, dan kapasiti bateri 4500 mAh.
Dari segi sistem pengimejan, ia menawarkan bilangan kamera terbanyak dalam siri Galaxy S10, melalui kehadiran sensor utama 12MP f/1.5-2.4, kamera telefoto 12MP f/2.4, kamera ultra wide, dan kamera ToF. Kamera ToF ini membolehkan pengguna mendapatkan kesan bokeh lebih baik apabila menggunakan fungsi Portrait Mode.
Nokia 9 PureView
Nokia 9 PureView telah mencuri perhatian ramai atas bilangan kamera terbanyak di dalam sebuah telefon pintar. Peranti ini didatangkan dengan skrin P-OLED sebesar 5.99-inci, cip Snapdragon 845, dan memori 6GB RAM. Ia juga hadir dengan fungsi pengecasan tanpa wayar, pengecasan berasaskan Power Delivery, dan mempunyai kapasiti bateri 3320 mAh.
Dari segi keupayaan kamera, ia menyertakan 5 kamera utama 12MP (2 x RGB & 3 x B/W) dan satu kamera ToF. Dengan kesemua sistem kamera ini, ia membolehkan peranti membaca sehingga 1200 kedalaman gambar untuk menambahbaik kesan bokeh.
LG G8 ThinQ
LG G8 ThinQ merupakan peranti berkuasa terkini daripada LG dengan kawalan tangan yang intuitif. Ia membawakan paparan AMOLED sebesar 6.1-inci, cip Snapdragon 855, dan penawaran memori 6GB RAM. Ia juga hadir dengan sokongan Quick Charge 3.0 bersama kapasiti bateri 3500 mAh.
LG telah menempatkan kamera ToF pada bahagian hadapan LG G8 ThinQ untuk membolehkan ia mengenal pasti pergerakan tangan. Ia kemudiannya boleh digunakan untuk mengawal peranti melalui isyarat tangan, seperti membuka peranti dan mengubah lagu yang dimainkan.
Rumusan
Persoalan yang sering ditanya, adakah teknologi ini hanya sekadar gimik? Dengan aplikasi dan penggunaan yang menarik, ia sebuah teknologi yang amat dialu-alukan untuk ditempatkan di dalam telefon pintar. Ia membolehkan pengguna mendapatkan penggambaran Portrait Mode yang lebih baik, selain membolehkan pengguna menikmati sejumlah fungsi pintar di dalam peranti.
Fungsi pintar yang telah menjadi perhatian ialah pengecaman kalori berdasarkan makanan di hadapan kamera, dengan mengenal pasti jisim makanan tersebut berdasarkan pengimejan 3D. Ia juga membolehkan pengguna “mengecilkan” badan pengguna secara masa nyata sewaktu menggunakan fungsi penggambaran dan video. Tetapi apa yang cukup mengujakan, telefon pintar kini berpotensi untuk menjadi alternatif kepada konsol permainan ringkas, dengan menikmati sejumlah permainan berdasarkan pergerakan.
Cuma bagi mengelakkan fungsi ini akan dilupakan suatu hari nanti, perlaksaannya perlu lah dilakukan secara praktikal untuk memastikan ia sentiasa dimanfaatkan oleh pengguna. Ia bukan sahaja dapat meningkatkan kualiti penggambaran kerana potensi sebenarnya adalah amat meluas. Dengan sejumlah manfaat yang sedia ditawarkan pada peranti hari ini, kita mungkin akan melihat lebih banyak lagi manfaat menarik yang bakal digunakan pada telefon dengan kamera ToF akan datang.