Moderné smartfóny ponúkajú čoraz viac možností. Jednou zo špecifických oblastí, ktorá sa neustále vyvíja, sú fotoaparáty. Zatiaľ čo ešte pár rokov dozadu bol štandardnom jeden, nanajvýš dva snímače na zadnej strane, dnes sú úplne bežné aj štyri. Hlavný fotoaparát, monochromatický, širokouhlý, extra veľký zoom,... Pomerne nedávno sa medzi ne zaradil aj Time-of-Flight (ToF) snímač.
Jeho úlohou je dodať informáciu o hĺbke - vzdialenosti jednotlivých objektov na snímke. Potenciál ToF snímača, ktorým zvyčajne disponujú vlajkové lode, však bol doposiaľ obmedzený len na menej postrehnuteľné vylepšenia výsledných snímok či ich postprodukciu. S informáciami, ktoré vie zaznamenať, sa však dá dokázať oveľa viac.
Ukážkovým príkladom je bezplatná Android aplikácia českého vývojára Luboša Vonáska s názvom Night Vision / ToF Viewer, na ktorú upozornil web XDA-Developers. Ako už samotný názov napovedá, ide o nočné videnie využívajúce ToF senzor.
Princíp fungovania aplikácie Night Vision
Aplikácia Night Vision pracuje s ToF snímačom, ktorý je súčasťou fotoaparátov moderných vlajkových smartfónov. Snímač vyšle k objektu lúče infračerveného svetla, ktoré sa následne odrazia späť k senzoru. Z doby, ktorá uplynie medzi vysielaním a prijímaním lúča, sa dá vypočítať vzdialenosť. Z intenzity odrazeného lúča sa dá odhadnúť, aký svetlý objekt je (iba pre blízke objekty). Night Vision využíva informácie zo snímača pre trojrozmerné modelovanie okolia.
Luboš Vonásek popísal princíp senzora a aplikácie: „Night Vision používa ToF senzor, ktorý vysiela lúče infračerveného svetla. Lúče sa odrážajú od objektov a vracajú sa späť do senzora. Z doby, ktorá uplynie medzi vysielaním a prijímaním lúča, sa dá vypočítať vzdialenosť. Z intenzity odrazeného lúča sa dá odhadnúť, aký svetlý objekt je (iba pre blízke objekty).“
Prečítajte si tiež: Nočné videnie pre vzduchovku
Obmedzenia a možnosti aplikácie
Hneď na začiatku treba zdôrazniť, že nejde o žiadny špičkový nástroj, aké môžeme vídať v akčných filmoch. Vzhľadom na parametre ToF snímačov má nočné videnie len nízke rozlíšenie a funguje iba do určitej vzdialenosti. Možnosti senzora sú obmedzené - dosah je limitovaný len na pár metrov a rozlíšenie je veľmi nízke (typicky 240 × 180 px alebo 320 × 240 px v závislosti od zariadenia). Rovnako sú obmedzené aj možnosti samotnej aplikácie, ktorá v zásade umožňuje len jedinú vec - zobrazovanie aktuálnej scény na obrazovke telefónu. Žiadne nastavenia, žiadne fotenie či nahrávanie...
Svoj účel to ale bohato spĺňa. Vďaka aplikácii naozaj vidíte (hoci kostrbato) aj v čierno-čiernej tme. Veľmi dobre tak dokážete rozpoznať objekty v známom prostredí, ale nestratíte sa ani v úplne neznámej miestnosti. Vzhľadom na parametre ToF snímačov má nočné videnie len nízke rozlíšenie a funguje iba do určitej vzdialenosti.
Praktické využitie
Potrebujete v noci skontrolovať vašu ratolesť? Vypadol elektrický prúd? Nenápadne sa vraciate domov po prehýrenom večere? Alebo len chcete zafrajeriť pred kamarátmi? Praktických (i menej praktických) využití je mnoho, stačí si len nejaké nájsť.
Obmedzená funkcionalita aplikácie je daná tým, že vznikla ako testovací nástroj ToF senzora. Okolie ale autora prehovorilo, aby ho zverejnil v Obchode Play.
Kompatibilita a budúcnosť aplikácie
Jedným z dôvodov, prečo sme sa doposiaľ nedočkali širších možností využitia ToF snímača cez aplikácie tretích strán, je chýbajúce jednotné API. To je zároveň dôvodom, prečo je aplikácia podporovaná len úzkym zoznamom smartfónov. U každého výrobcu či modelu totiž musí vývojár riešiť špecifické komplikácie. Nateraz nástroj podporuje len tieto telefóny:
Prečítajte si tiež: Nočné mieridlá: Prehľad a porovnanie
- LG V60
- Huawei P30 Pro
- Honor View 20
- Samsung Galaxy S10 5G
- Samsung Galaxy S20+
- Samsung Galaxy Note 10+
Autor očakáva, že v budúcnosti Google pridá podporu ToF snímača do produktu ARCore. „Potom nebudem musieť naďalej riešiť problémy jednotlivých telefónov, ale budem sa môcť venovať praktickým využitiam,“ predpokladá Vonásek.
Night Vision vznikol ako testovací nástroj v rámci vývoja inej aplikácie využívajúcej ToF senzor - 3D Scanner for ARCore. Ide o nástroj na 3D skenovanie interiéru. Stačí nasnímať prostredie miestnosti a aplikácia dokáže vygenerovať jej 3D model vrátane textúr.
Vonásek sa zároveň v rámci spoločnosti Welthungerhilfe podieľa aj na vývoji ďalšej aplikácie - Child Growth Monitor, pre zmenu zameranej na bezdotykové meranie a váženie detí. „Telefón s ToF senzorom dokáže generovať 3D model a z tohto modelu je pomocou umelej inteligencie možné odhadnúť výšku a váhu osoby s pomerne veľkou presnosťou,“ popisuje.
Potenciálnych možností využitia technológie však existuje viacero. Jednou z nich je napríklad aj monitorovanie spánku.
Alternatívy a ďalšie aplikácie
Každý správny pozorovateľ nočnej oblohy vie, že trvá istý čas než sa ľudské oko plne prispôsobí pre podmienky pozorovania v noci. Po dostatočnej dlhej dobe si "nočné videnie" určite nechcete pokaziť pohľadom na žiariaci displej vášho smartfónu a preto je tu aplikácia s názvom Sunset. Aplikácia je veľmi jednoduchá a poskytuje niekoľko režimov zobrazenia, ktoré ponúkajú rôzne farebné témy a využitie. V režime Dark je farba displeja tónovaná do sivej. Midnight poskytuje displej s miernym nádychom polnočnej modrej a udržiava farby obrazovky v chladnejších farbách, čo je vhodné pri západoch alebo východoch slnka. Ďalej je k dispozícii nastavenie Sunset, ktoré redukuje množstvo modrého svetla, vďaka čomu sa neovplyvňujú spiace návyky používateľa. Sunset je dostupný na Google Play, kde si ho môžete zakúpiť za 0,76€.
Prečítajte si tiež: Mieridlá pre nočnú streľbu z luku: Detailná recenzia
Zariadenia na nočné videnie
Zariadenia na nočné videnie vám umožnia vidieť v tme. S kvalitnými okuliarmi, monokulármi alebo ďalekohľadmi na nočné videnie môžete v tmavej noci vidieť ľudí, zvieratá a predmety na veľké vzdialenosti. V zariadeniach na nočné videnie sa v skutočnosti používajú dve podobné technológie. Tradičné zariadenia na nočné videnie využívajú optoelektronické vylepšenie obrazu, ktoré funguje tak, že sníma malé množstvá zbytkového infračerveného svetla, ktoré sa odráža od predmetov, a potom toto svetlo elektricky zosilňuje na charakteristický žiariaci zelený obraz.
Technológie nočného videnia
Staršie zariadenia na nočné videnie využívajú technológiu optoelektronického vylepšenia obrazu. Prvá šošovka v systéme, nazývaná šošovka objektívu, zachytáva slabé viditeľné svetlo odrazené od objektu spolu s určitým množstvom svetla zo spodnej časti infračerveného spektra. Tieto fotóny prechádzajú cez šošovku objektívu do trubice zosilňovača obrazu. Prvá časť trubice sa nazýva fotokatóda. Táto zložka premieňa prichádzajúce fotóny na elektróny.
Novovytvorené elektróny prúdia do druhej časti vákuovej trubice nazývanej mikrokanálová platňa (MCP). Keď elektróny opúšťajú koniec trubice zosilňovača obrazu, narážajú na fosforom potiahnutú obrazovku. Fosfory na obrazovke sa po zásahu rozsvietia, čím sa vytvorí žiarivý zelený obraz, ktorý je podstatne jasnejší ako slabé svetlo, ktoré pôvodne preniklo do šošovky objektívu. Súvisí to s premenou fotónov na elektróny, ktoré z obrázka odstránia farebnú informáciu a premenia pôvodné farebné svetlo na čiernobiely obrázok.
Väčšina zariadení na nočné videnie dnes využíva digitálnu verziu tradičnej technológie optoelektronického vylepšenia obrazu. Pri digitálnom nočnom videní sa svetlo vstupujúce do šošovky objektívu premení na digitálny signál prostredníctvom komplementárneho senzora typu metal-oxid-semiconductor (CMOS), ako sú tie, ktoré sa používajú v digitálnych videokamerách. Digitálny obraz je potom elektronicky vylepšený a niekoľkokrát zväčšený, potom odoslaný na LCD displej na prezeranie. Čím väčší je snímač CMOS, tým vyššie rozlíšenie obrazu vidíte.
Okrem priameho sledovania cez LCD obrazovku je možné mnohé digitálne zariadenia na nočné videnie pripojiť k iným zariadeniam, ako sú statické kamery alebo videokamery. Digitálne signály nočného videnia je možné ukladať aj digitálne, na SD karty, USB disky alebo iné pamäťové zariadenia.
Digitálna technológia spôsobila revolúciu v odvetví nočného videnia. Každá ďalšia generácia snímača CMOS priniesla lepšie snímky pri nižších nákladoch. Zatiaľ čo obraz zo starších digitálnych zariadení na nočné videnie nebol taký kvalitný ako z tradičných optických nočných videní, digitálne zariadenia súčasnej generácie disponujú displejmi s extrémne vysokým rozlíšením.
Technológia nočného videnia sa používa v mnohých typoch zariadení, pričom všetky sú navrhnuté tak, aby zlepšili sledovanie v slabo osvetlených podmienkach.