Qué es y cómo funciona la cámara TOF de los smartphones

Cada vez más smartphones añaden una cámara TOF, también llamada cámara 3D, para mejorar el resultado de sus fotos. Vamos a ver qué es este sensor TOF y cómo funciona, para entender qué aporta al usuario en el día a día.

TOF es el acrónimo de "time-of-flight", que quiere decir "tiempo de vuelo". Un nombre que tiene sentido, porque una cámara TOF sirve para medir la profundidad a la hora de tomar una imagen, y funciona midiendo el "tiempo de vuelo" que tarda la luz desde que sale de la cámara hasta que vuelve al sensor.

La tecnología TOF es antigua y se ha usado en campos variados, desde misiones espaciales a fines industriales. Poco a poco se ha vuelto asequible, y en 2010 vimos sensores TOF en el Kinect de Xbox One para reconocer la distancia al usuario. Además, es parte de los radares LIDAR, necesarios para que los coches autónomos generen un mapa 3D de sus alrededores.

La miniaturización ha permitido llevar la cámara TOF a smartphones como el Huawei P30 Pro o el Honor View 20. Huawei usa propio el término TOF en su marketing, mientras Samsung prefiere emplear "sensor 3D" y LG opta por "cámara Z", pero tecnología básica funciona igual en todos ellos.

Cómo funciona un sensor TOF, paso a paso

Ahora sabemos qué es una cámara TOF, pero queda detallar cómo funciona el proceso por el que mide la profundidad y permite crear un mapa 3D del entorno. Estos son los pasos básicos:

1. Un emisor de infrarrojos (LED o láser) envía un pulso de luz no visible, que impacta en los objetos a fotografiar.
2. La luz infrarroja "rebota" y vuelve a la cámara, pero no lo hace al mismo tiempo, los objetos más lejanos tardan un poco más que los cercanos.
3. Una óptica y un sensor similares a los de una cámara estándar reciben la luz emitida.
4. El retraso entre los objetos más lejanos y cercanos permite procesar la imagen para calcular la profundidad de cada elemento.
5. En el caso de los smartphones, se puede combinar este mapa 3D de la escena con la imagen de otra cámara, y aplicar efectos sobre ella.

Todo el proceso es extremadamente rápido, la velocidad de la luz y el procesamiento apenas se perciben por el usuario. Además, las cámaras TOF de los smartphones suelen tener un alcance de pocos metros, aunque la tecnología funciona a mayor distancia, por ejemplo, en los radares LIDAR por láser de los coches autónomos.

¿Para qué sirve la cámara TOF?

Ya sabemos qué es sensor 3D time-of-flight y cómo funciona, pero su utilidad resulta poco clara si no la ponemos un contexto. En realidad, los posibles usos son muchos, veamos algunos:

1. Fotografías con fondo difuminado, para mejorar el efecto bokeh.
2. Hacer mediciones con el móvil (el largo de una mesa, la estatura de una persona...)
3. Reconocimiento facial más preciso.
4. Controlar la pantalla por gestos en el aire como en el LG G8 ThinQ.
5. Juegos por control de movimiento, al estilo de Kinect o la antigua Nintendo Wii.
6. Diversas funciones de realidad aumentada.

En general, el sensor TOF es un avance respecto a utilizar una segunda cámara estándar para calcular la profundidad en los smartphones, porque resulta más preciso y requiere menos procesamiento. Así que el difuminado del fondo en retratos y otras imágenes queda mejor.

Por último, es interesante señalar que el reconocimiento facial Face ID usado en el iPhone X y superiores funciona de forma distinta. Un módulo proyecta puntos infrarrojos en la cara del usuario, y otro los lee para realizar un mapa 3D. No tiene que dar peor resultado que TOF, pero en general es una tecnología más compleja y difícil de implementar.

Ahora ya sabes qué es y cómo funciona una cámara TOF, o time-of-flight. Fabricantes de sensores como Sony están haciéndolos populares en los smartphones, así que es muy posible que tu próximo móvil incluya una cámara 3D para medir la profundidad y ofrecer funciones sorprendentes.

¿Sabías qué es el sensor TOF de los smartphones y cómo funciona su sistema para calcular distancias?