TOF 3D: cómo una cámara infrarroja puede transformar a tu celular en un Kinect y mucho más

Los sistemas TOF miden el tiempo que le toma a un pulso de luz infrarroja rebotar contra una superficie para crear un modelo 3D del mundo
24 de agosto de 2018  • 16:06

Se llaman cámaras de tiempo de vuelo. En inglés la sigla es TOF, que probablemente tendrá más éxito, desde el punto de vista del marketing. Y refiere a una cámara infrarroja que emite un pulso de luz y luego mide el tiempo que pasa entre que sale hasta que rebota en un objeto y vuelve al sensor. Como un radar de luz infrarroja (es decir, invisible al ojo humano); o como un Lidar, que hace algo similar usando un láser, muy usado en los autos autónomos.

La cámara TOF no es una tecnología particularmente nueva, pero sí es novedoso que en los últimos meses varias compañías de telefonía móvil hayan incluido esta tecnología en sus equipos.

La primera fue Apple, claro, con el iPhone X, y la aplicó para su Face ID, el sistema de identificación biométrica que reemplaza al sensor de huellas en el frente del equipo. Apple usa una tecnología llamada escáner de luz estructurada (SLS); la implementación actual fue desarrollada primero para el Kinect de Microsoft por una compañía llamada PrimeSense, y que Apple compró en 2013. La versión que usa el iPhone X se llama TrueDepth: una luz infrarroja ilumina el rostro del usuario con 30.000 puntos, y una cámara infrarroja fotografía la cara, determinando la posición de esos puntos y comparándola con un registro previo, para confirmar que se trata de la persona correcta.

Algo así se usa también para Windows Hello, el sistema de identificación biométrica de Windows 10; e Intel tiene una tecnología similar llamada RealSense.

El logro de Apple, no obstante, está en miniaturizar esos componentes y en integrarlos en el diminuto frente del teléfono: y de paso crear el notch, o pestaña, esa muesca negra que tiene orejas de pantalla a los costados y que, junto con su congénere el Essential PH1, han inspirado un cambio clave en el aspecto de los smartphones de este año.

Todos los elementos de TrueDepth, la tecnología de Apple que da vida al sistema biométrico Face ID Fuente: Archivo

Apple no usa la cámara sólo para identificación biométria: es la base de los animoji (por ahora exclusivos del iPhone X, pero que este año estarán en los nuevos iPhone), de la posibilidad de aplicar filtros faciales a una autofoto con muy alta precisión, como muestran los nuevos filtros de Snapchat para iPhone X que debutaron en abril último, y varios juegos que aprovechan su sistema de medición facial.

Filtros de Snapchat que aprovechan las bondades del sistema True Depth del iPhone X; la precisión que logran no sería posible sin la cámara infrarroja

Unos días antes de la presentación del iPhone X, en agosto de 2017, Qualcomm anunció una tecnología similar, el módulo SLiM 3D, que en teoría iba a ofrecer algo similar, aunque Qualcomm lo proponía para más usos, no solo la identificación biométrica.

Pero aunque se suponía que este año se vería en forma masiva, no ocurrió hasta ahora: diversos reportes sugieren que implementarlo en un teléfono es caro, que es el motivo por el que varios fabricantes optaron por privilegiar la inclusión de sensores de huellas digitales "invisibles", ubicados detrás de la pantalla, como alternativa de identificación biométrica: detectan al huella digital por ultrasonido o usando un sensor óptico que "espía" el dibujo de la huella entre los pixeles de una pantalla OLED cuando el usuario apoya el dedo en el vidrio.

A propósito, Apple también está desarrollando una tecnología en este sentido, pero integrando varias cámaras detrás de la pantalla para transformar todo el frente del teléfono en un sensor de huellas digitales, al estilo del Vivo Nex, y crear un modelo tridimensional de la huella.

TOF 3D, el sistema de lectura infrarroja tridimensional de Vivo

No obstante, comienzan a aparecer en algunos modelos que, como el iPhone X, usan una cámara infrarroja para identificar al usuario: Xiaomi con el Mi 8, y Oppo con el Find X, son dos ejemplos de teléfonos que usan sistemas de identificación biométrica usando cámaras infrarrojas frontales en una disposición similar a la del iPhone X.

En junio de este año, la firma china Vivo (uno de los mayores fabricantes de smartphones del mundo, junto con Oppo y OnePlus, todas propiedad del conglomerado BBK) presentó su sistema de identificación facial por TOF 3D, esta tecnología de la que hablábamos al principio: 300 mil puntos proyectados en el rostro del usuario para identificarlo con -dice el fabricante- una precisión inaudita. No es solo una grilla infrarroja con una cámara que detecta cómo se deforma al recorrer el contorno de la cara; mide el tiempo que pasa entre que sale el pulso de luz y regresa al sensor para determinar la distancia, y generar un mapa tridimensional de la cara del usuario, y su entorno.

¿Lo de sumar un orden de magnitud en la cantidad de puntos que mide la cámara infrarroja es una cuestión de marketing? Quizás, pero tiene una segunda función: la tecnología de TOF 3D permite detectar el volumen de objetos a 3 metros de distancia, lo que amplía su uso más allá de la identificación biométrica convencional.

La triple cámara trasera del Oppo R17 Pro

No es casual, así, que el smartphone Oppo R17 Pro presentado ayer complemente su sensor de huellas digitales frontal, invisible (ubicado detrás de la pantalla) con tres cámaras traseras. No es el primero en tener tres cámaras atrás (está, por ejemplo, el Huawei P20 Pro), pero esta es una combinación especial. La cámara principal es idéntica a la del Galaxy S9+ (12 megapixeles y apertura variable); suma una secundaria de 20 megapixeles, y una tercera cámara infrarroja de TOF 3D.

Ubicarla en esta posición elimina la posibilidad de usarla para identificación biométrica, pero la habilita para aplicaciones de realidad aumentada (porque es capaz de determinar con muchísima precisión qué superficie tiene delante) y la compañía postula que servirá, también, para transformar el teléfono en una consola de videojuegos: se conecta a un televisor y la cámara detecta el cuerpo del jugador, aún si está a unos metros de distancia de la pantalla, y los gestos que haga, transformándolo en un gamepad humano. Es la idea original que proponía el Kinect en 2010, pero ahora como algo que entra en el bolsillo y no requiere una consola adicional.

Así funciona el sistema TOF 3D de Vivo - Fuente: YouTube

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