O que é o sensor ToF, presente em câmeras de smartphones?

O que é o sensor ToF, presente em câmeras de smartphones?

Desde 2019, fabricantes como Samsung e Huawei começaram a incluir em seus smartphones o sensor ToF no jogo de câmeras. Este sensor, cuja sigla em inglês significa “Tempo de voo” (Time of Flight), abre um leque de possibilidades para os nossos celulares.

Com o sensor ToF equipado, os smartphones conseguem fazer fotos no modo Retrato de maneira muito mais precisa. Além disso, ele é usado para mapeamento 3D e também para aumentar a praticidade e segurança na hora de desbloquear o seu aparelho via reconhecimento facial. Nos próximos parágrafos iremos explicar como essa tecnologia funciona e quais as utilidades dela.

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O que é o sensor ToF?

Na lista de especificações técnicas de um smartphone, o sensor ToF aparece na seção “Câmeras”. Ele é listado junto com as demais lentes, como a ultrawide, macro ou teleobjetiva. Mas, na prática, este sensor não captura nenhuma imagem. Ele foi feito para capturar profundidade.

sensor ToF

Nas câmeras tradicionais (DSLR) o chamado “efeito bokeh”, ou seja, aquelas fotos bonitas com o fundo desfocado, é um fenômeno óptico. Ele ocorre quando há uma ampla abertura de lente e uma distância significativa entre o fundo e o objeto/pessoa que está sendo fotografado.

Nas câmeras dos smartphones esse efeito é mais difícil de acontecer naturalmente. Tanto por terem uma estrutura física menor quanto por não terem lentes com aberturas tão amplas. Para contornar essa impossibilidade física, as fabricantes recorrem ao pós-processamento. Ou seja, depois de tirada a foto, o software calcula o que está em primeiro plano e o que está em segundo plano. Então é aplicado o desfoque em tudo que está em segundo plano.

No entanto, esse cálculo nem sempre é preciso. O resultado eram desfoques, no mínimo, estranhos. Às vezes o smartphone não desfocava o fundo por completo ou parte do cabelo da pessoa acabava sendo desfocado junto.

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Exemplo de foto sem e com fundo desfocado

Para resolver esse problema, as fabricantes acabaram usando uma câmera de 2 megapixels apenas para calcular a distância entre o fundo e o objeto com mais precisão. A única finalidade dessa câmera era calcular a profundidade de campo. O usuário não conseguia tirar fotos com ela e muitas não tinham sequer o sensor colorido.

O próximo passo foi a inclusão do sensor ToF, que já existia no mercado, mas os preços não permitiam a inclusão nos smartphones. Este sensor calcula com muito mais precisão e velocidade as distâncias dos objetos enquadrados na imagem. A precisão é tão alta que ele consegue montar um mapa tridimensional do ambiente. Mas como o sensor ToF consegue calcular esses parâmetros com tanta precisão?

Como funciona o sensor ToF?

sensor ToF

Basicamente, o sensor ToF emite feixes de luz para o ambiente e mede quanto tempo a luz leva para ir e voltar do sensor. Com base nesse “tempo de voo” o sensor sabe qual a distância exata dos objetos enquadrados na imagem, montando um mapa tridimensional do local. Esse “mapa” é chamado de imagem de extensão.

O sensor trabalha com luz infravermelha. É por isso que não conseguimos ver quando o sensor emite os raios de luz. A velocidade da luz, caso você não saiba, é de 299.792.458 metros por segundo. Por isso, o trabalho do sensor Time of Flight demora apenas alguns milésimos de segundos para acontecer. Então ele encaixou como uma luva na fotografia de bolso.

Eu digo que o sensor ToF encaixou como uma luva nos smartphones devido às suas características físicas e técnicas. Como explicado no parágrafo anterior, o mapeamento do ambiente é muito rápido, pois ele calcula a distância com base na velocidade da luz. Além da leitura rápida, a alta precisão e o alto alcance do sensor também são atrativos para a indústria de dispositivos móveis. Por fim, o sensor é muito pequeno e consome pouca energia. O combo perfeito para se ter dentro de um smartphone.

Presença nos smartphones

Apesar da tecnologia estar barateando, o sensor ToF ainda não é visto em smartphones intermediários ou de entrada. O seu preço é um pouco elevado e, por isso, você só encontra este sensor em smartphones top de linha ou intermediários premium de seus respectivos anos. Eis a lista de alguns aparelhos com sensor ToF:

  • Huawei Honor View 20: um dos poucos celulares com lente única da atualidade.
  • Huawei P30 Pro: sistema triplo de câmeras.
  • LG G8S ThinQ: último celular top de linha da LG, que saiu do mercado de smartphones. Traz o sensor na parte frontal para reconhecimento facial e rastreamento de gestos.
  • Oppo R17 Pro: duas lentes na traseira.
  • Samsung Galaxy A80: sensor incluso no módulo giratório.
  • Samsung Galaxy S10 5G: o top de linha do ano de 2019.

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Com o tempo, é provável que a tecnologia fique ainda mais barata. Com isso, poderemos ver cada vez mais smartphones com o sensor ToF incorporado em seu jogo de câmeras. Mas, por ora, ele é exclusivo para os modelos mais caros.

Além disso, o fato de a Apple ter optado por um outro tipo de tecnologia para fazer esta mesma função talvez tenha contribuído para a baixa popularidade e adesão do sensor ToF. A Maçã optou por usar os sensores LiDAR, que usam raios laser para fazer o mapeamento tridimensional do ambiente. Essa é uma tecnologia mais precisa. Tanto que é usado nos carros autônomos.

A tecnologia Time of Flight, por sua vez, já é usada há vários anos na robótica. A sua inclusão em drones e em robôs que fazem estudos topográficos é bastante comum. E até a Microsoft já usou esse tipo de sensor! Você lembra do Kinect, acessório usado no Xbox 360? Pois é, ele usava o sensor ToF para saber a distância e posição dos objetos e pessoas na cena. Por isso ele conseguia calcular, em tempo real, a posição de cada elemento em um espaço tridimensional.

As várias vantagens do sensor ToF

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A presença do sensor Time of Flight nos smartphones pode melhorar a fotografia móvel de diversas maneiras. Como já explicamos nos parágrafos anteriores, o desfoque do Modo Retrato é aperfeiçoado quase que ao nível de uma câmera profissional (DSLR). Mas, além disso, o smartphone consegue focar os objetos com muito mais velocidade e precisão.

As fotos noturnas sempre foram um desafio para os celulares. Com sensores pequenos e lentes com pouca abertura, fazer fotos a noite ou em ambientes com baixa luminosidade quase sempre gerava imagens com muito ruído e granulação. Mas o sensor ToF fornece para a câmera informações extras, tais como a posição e profundidade dos objetos. E esses dados ajudam a fazer fotos melhores a noite.

Além disso, o software de câmera do celular pode usar as informações do sensor junto com os dados coletados pelas outras lentes do smartphone. O resultado são fotos ainda mais nítidas e detalhadas em qualquer modo de fotografia.

Mas o sensor Time of Flight vai muito mais além do que apenas fotografia. Ele pode ser muito útil em aplicativos de realidade aumentada (Augmented Reality). Saber a posição e a distância exata de cada elemento no ambiente contribui para uma melhor introdução dos elementos tridimensionais.

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Pense no jogo Pokémon Go, por exemplo, que faz amplo uso da realidade aumentada. Se você estiver usando um celular com sensor ToF, os monstrinhos virtuais irão aparecer no ambiente de forma muito mais natural e realista.

Há, ainda, outras funcionalidades úteis que esse tipo de sensor pode trazer aos smartphones, como o reconhecimento facial para desbloqueio de tela e o suporte a gestos. O LG G8S ThinQ, por exemplo, possui a função de reconhecimento facial muito mais segura graças ao sensor ToF na parte frontal. Além disso, você pode usar gestos para realizar determinadas ações, como tirar uma foto, por exemplo.

Os celulares da Samsung também fazem muito isso, mesmo sem esse sensor instalado. Mas com a presença dele esses movimentos são identificados mais facilmente e com mais precisão.

Conclusão

Portanto, como pudemos perceber ao longo da leitura do artigo, o sensor ToF traz muitas vantagens para os usuários e para o smartphone em si. Melhora a qualidade das fotos, eleva o patamar do Modo Retrato, pode ser usado para realidade aumentada e para aumentar a segurança do reconhecimento facial.

No entanto, em 2021 ainda é difícil encontrar no Brasil celulares equipados com esse tipo de sensor. eles tiveram o seu auge em 2019 mas foram deixados de lado nos modelos de 2020 e 2021. O motivo para isso é que as fabricantes estão aperfeiçoando a tecnologia. A própria Samsung já disse que no próximo ano alguns de seus smartphones trarão o sensor ToF em suas configurações.

E a tendência, dada as vantagens da tecnologia, é que este sensor comece a ser instalado também em celulares intermediários e, quem sabe, até em modelos de entrada. Você lembra quando a Apple introduziu o sensor de impressões digitais no mercado, lá em 2012/13? Pois é, apenas os modelos top de linha contavam com a novidade. Hoje em dia, até os celulares mais baratinhos oferecem um leitor biométrico para desbloqueio. A tendência é que o mesmo aconteça com o sensor Time of Flight.

Sobre o Autor

Avatar de Felipe Alencar
Cearense. 34 anos. Apaixonado por tecnologia e cultura. Trabalho como redator tech desde 2011. Já passei pelos maiores sites do país, como TechTudo e TudoCelular. E hoje cubro este fantástico mundo da tecnologia aqui para o HARDWARE.
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