La nueva tecnología de teléfonos inteligentes 3D podría cambiar la fotografía, dicen los expertos
Su próximo teléfono inteligente podría tener una cámara que ve en tres dimensiones, abriendo una nueva gama de posibilidades para aplicaciones que van desde el fitness hasta la fotografía.
Investigadores de la Universidad de Stanford han creado un enfoque novedoso que permite que los sensores de imagen estándar vean la luz en 3D. La técnica permitiría a las cámaras medir la distancia a los objetos y hacer que las imágenes tridimensionales estén ampliamente disponibles en los teléfonos inteligentes.
"Las cámaras 3D existentes necesitan píxeles especializados, que son difíciles de realizar en formatos grandes y tienen factores de relleno más pequeños debido a la compleja electrónica necesaria para capturar 3D en los píxeles", Okan Atalar, candidato a doctorado en ingeniería eléctrica en la Universidad de Stanford y el primer autor de un nuevo artículo que describe el nuevo sistema, dijo a Digital Trends en una entrevista. “Nuestro enfoque convierte sensores 2D estándar y altamente avanzados en sensores 3D en lugar de construirlos desde cero”.
Obtener una vista diferente
Actualmente, medir la distancia entre objetos con luz solo es posible con sistemas lidar especializados y costosos, abreviatura de "detección y rango de luz". Lidar usa un láser que dispara a objetos y mide la luz que rebota. Puede decir qué tan lejos está la cosa, qué tan rápido viaja, si se está acercando o alejando y si las trayectorias de dos objetos en movimiento se cruzarán.
El nuevo enfoque de los investigadores de Stanford podría habilitar el lidar con resolución de megapíxeles, un nivel que no es posible en la actualidad. Una resolución más alta permitiría que lidar identifique objetivos en un rango mayor.
Una forma de agregar imágenes en 3D a los sensores estándar es agregar una fuente de luz y un modulador que enciende y apaga la luz millones de veces por segundo. Al medir las variaciones de la luz, los ingenieros pueden calcular la distancia. Los moduladores existentes requieren cantidades de energía poco prácticas.
El equipo de Stanford resolvió el problema del modulador utilizando un fenómeno conocido como resonancia acústica. Los investigadores construyeron un modulador acústico utilizando una oblea de niobato de litio, un cristal transparente que es muy deseable por sus propiedades eléctricas, auditivas y ópticas, recubierta con dos electrodos transparentes.
El diseño del nuevo modulador es simple y se integra en un sistema propuesto que utiliza cámaras comerciales, como las de los teléfonos celulares y las SLR digitales de todos los días. Atalar y su asesor Amin Arbabian , profesor asociado de ingeniería eléctrica y autor principal del proyecto, dijeron que podría convertirse en la base para un nuevo tipo de lidar compacto, de bajo costo y energéticamente eficiente, "lidar CMOS estándar", como lo llaman. , que podría encontrar su camino en drones, rovers extraterrestres y otras aplicaciones.
“Nuestro enfoque también podría funcionar en el régimen infrarrojo”, dijo Atalar. “Ningún sensor de imagen IR puede detectar la profundidad sin requerir modificaciones significativas”.
Apple incluye lidar en sus modelos actuales de iPhone 13 Pro y iPhone 13 Pro Max . La compañía dice que el sistema ofrece un mejor enfoque con poca luz y mejora los efectos del modo de retrato nocturno. Los investigadores de Stanford dijeron que su solución lidar es menos costosa de implementar que la que usa Apple y podría instalarse en una gama más amplia de teléfonos.
Los dispositivos de escaneo Lidar se utilizan para determinar la profundidad de una foto, dijo Hans Hansen, director ejecutivo de Brand 3D, una empresa de fotografía en 3D, a Digital Trends. Al mover la cámara alrededor del objeto, las distancias desde múltiples ángulos se pueden usar para crear un modelo 3D completo. También hay fotografía estéreo en la que se colocan varias cámaras separadas (por ejemplo, el módulo de lentes de tres cámaras en los teléfonos Apple iPhone Pro) y luego se usa la información para crear una imagen espacial de una escena o un objeto.
"Hemos visto casos de uso de medir la distancia de la pared en su hogar y otras medidas espaciales", dijo a Digital Trends Sukemasa Kabayama , director ejecutivo de Uplift Labs, que utiliza análisis 3D para analizar el desempeño humano con teléfonos inteligentes. “Aunque no son cámaras 3D específicamente, estas cámaras de teléfonos inteligentes tienen el poder de capturar datos valiosos y producir visualizaciones 3D usando video y otras aplicaciones”.
Recientemente, investigadores del MIT desarrollaron radares de potencia ultrabaja que utilizan tecnología de radar regular para detectar distancias a objetos en movimiento. Esta tecnología podría eventualmente ser adecuada para fabricar un nuevo tipo de cámara que no sea sensible a los problemas de luz, por ejemplo, al escanear objetos transparentes.
La revolución 3D
El uso generalizado de la tecnología 3D podría cambiar drásticamente la fotografía, dicen los expertos.
“Con las cámaras 3D, podría capturar escenas y objetos que las personas podrían experimentar de forma remota como si estuvieran físicamente en la habitación”, dijo Hansen. “Esto sería innovador para el trabajo remoto, el aprendizaje y las distancias seguras durante las pandemias, así como para funciones de diagnóstico, tratamiento y reparación en los sectores de la salud, la tecnología y la fabricación”.
Kabayama dijo que las imágenes 3D recopiladas por los teléfonos inteligentes podrían proporcionar análisis detallados y mejoras en varias industrias. Un área en la que la tecnología 3D podría tener un impacto es el deporte, el fitness y el bienestar.
“Ya sea que sea un adicto a CrossFit, un golfista de fin de semana o un ávido entusiasta de Peloton, el riesgo de lesiones físicas está presente y, para muchos, es una batalla constante”, agregó Kabayama. “Los atletas profesionales tienen acceso a la tecnología 3D que sirve como una forma de minimizar las lesiones relacionadas con el rendimiento, pero la mayoría de nosotros, los atletas cotidianos, no”.
Kabayama predijo que al hacer accesibles las cámaras 3D y el análisis a través de los teléfonos inteligentes, los atletas de todas las habilidades podrían rastrear y analizar su movimiento para obtener análisis biomecánicos detallados.
“Con la mayoría de las lesiones debidas a sobreesfuerzo, forma inadecuada u otra mecánica corporal deficiente, las imágenes en 3D pueden hacer que identificar áreas de mejora, ya sea la forma o las partes del cuerpo para fortalecer, sea una tarea sencilla”, agregó.
Tener una cámara 3D en su dispositivo móvil también podría hacerlo más seguro. Después de todo, la seguridad basada en el rostro en los teléfonos es tan buena como la cámara detrás de ella, dijo en una entrevista Richard Carriere , vicepresidente senior y gerente general de CyberLink, que fabrica tecnología de reconocimiento facial.
Face ID, por ejemplo, que muchas personas usan para obtener acceso a cuentas confidenciales como cuentas bancarias móviles, correos electrónicos de trabajo y para pagar a través de un teléfono inteligente, se ejecuta en el sistema de cámara TrueDepth de Apple. Las cámaras 3D más avanzadas que llegan al mercado pueden capturar lecturas de profundidad aún más detalladas, dijo Carriere.
“La precisión mejorada no solo reduce la cantidad de veces que la tecnología falla al escanear su rostro correctamente, tal vez porque está en un ángulo inusual, sino que también protege críticamente contra los intentos de suplantación de identidad”, agregó Carriere.