La nouvelle technologie de smartphone 3D pourrait changer la photographie, selon les experts
Votre prochain smartphone pourrait avoir un appareil photo qui voit en trois dimensions, ouvrant une nouvelle gamme de possibilités pour les applications allant du fitness à la photographie.
Des chercheurs de l'Université de Stanford ont créé une nouvelle approche qui permet aux capteurs d'image standard de voir la lumière en 3D. La technique permettrait aux caméras de mesurer la distance aux objets et de rendre l'imagerie tridimensionnelle largement disponible dans les smartphones.
"Les caméras 3D existantes ont besoin de pixels spécialisés, qui sont difficiles à réaliser dans de grands formats et ont des facteurs de remplissage plus petits en raison de l'électronique complexe requise pour capturer la 3D dans les pixels", Okan Atalar, doctorant en génie électrique à l'Université de Stanford et le premier auteur d'un nouvel article décrivant le nouveau système, a déclaré Digital Trends dans une interview. "Notre approche convertit les capteurs 2D standard et hautement avancés en capteurs 3D au lieu de les construire à partir de zéro."
Obtenir une vue différente
La mesure de la distance entre les objets avec de la lumière n'est actuellement possible qu'avec des systèmes lidar spécialisés et coûteux – abréviation de "détection et télémétrie de la lumière". Lidar utilise un laser qui tire sur des objets et mesure la lumière qui rebondit. Il peut dire à quelle distance se trouve la chose, à quelle vitesse elle se déplace, si elle se rapproche ou s'éloigne et si les trajectoires de deux objets en mouvement se croiseront.
La nouvelle approche des chercheurs de Stanford pourrait permettre un lidar à résolution mégapixel – un niveau qui n'est pas possible aujourd'hui. Une résolution plus élevée permettrait au lidar d'identifier des cibles à une plus grande distance.
Une façon d'ajouter l'imagerie 3D aux capteurs standard consiste à ajouter une source de lumière et un modulateur qui allume et éteint la lumière des millions de fois par seconde. En mesurant les variations de la lumière, les ingénieurs peuvent calculer la distance. Les modulateurs existants nécessitent des quantités de puissance peu pratiques.
L'équipe de Stanford a résolu le problème du modulateur en utilisant un phénomène connu sous le nom de résonance acoustique. Les chercheurs ont construit un modulateur acoustique à l'aide d'une plaquette de niobate de lithium – un cristal transparent très recherché pour ses propriétés électriques, auditives et optiques – recouverte de deux électrodes transparentes.
La conception du nouveau modulateur est simple et s'intègre dans un système proposé qui utilise des caméras standard, comme celles des téléphones portables et des reflex numériques de tous les jours. Atalar et son conseiller Amin Arbabian , professeur agrégé de génie électrique et auteur principal du projet, ont déclaré qu'il pourrait devenir la base d'un nouveau type de lidar compact, peu coûteux et économe en énergie, le "lidar CMOS standard" comme ils l'appellent. , qui pourrait se retrouver dans les drones, les rovers extraterrestres et d'autres applications.
"Notre approche pourrait également fonctionner dans le régime infrarouge", a déclaré Atalar. "Aucun capteur d'image IR ne peut détecter la profondeur sans nécessiter de modifications importantes."
Apple inclut le lidar sur ses modèles actuels d' iPhone 13 Pro et d'iPhone 13 Pro Max . La société affirme que le système offre une meilleure mise au point en basse lumière et améliore les effets du mode portrait de nuit. Les chercheurs de Stanford ont déclaré que leur solution lidar est moins coûteuse à mettre en œuvre que celle utilisée par Apple et pourrait être installée sur une plus large gamme de téléphones.
Les appareils de numérisation Lidar sont utilisés pour déterminer la profondeur d'une photo, a déclaré Hans Hansen, PDG de Brand 3D, une société de photographie 3D, à Digital Trends. En déplaçant la caméra autour de l'objet, les distances sous plusieurs angles peuvent être utilisées pour créer un modèle 3D complet . Il y a aussi la photographie stéréo où plusieurs caméras sont placées à part (par exemple le module d'objectif à trois caméras sur les téléphones Apple iPhone Pro), puis utilisent les informations pour créer une image spatiale d'une scène ou d'un objet.
"Nous avons vu des cas d'utilisation de la mesure de la distance au mur dans votre maison et d'autres mesures spatiales", a déclaré à Digital Trends Sukemasa Kabayama , PDG d'Uplift Labs, qui utilise l'analyse 3D pour analyser les performances humaines à l'aide de smartphones. "Bien qu'il ne s'agisse pas spécifiquement de caméras 3D, ces caméras pour smartphone ont le pouvoir de capturer des données précieuses et de produire des visualisations 3D à l'aide de vidéos et d'autres applications."
Récemment, des chercheurs du MIT ont développé des radars à très faible puissance qui utilisent la technologie radar ordinaire pour détecter les distances par rapport aux objets en mouvement. Cette technologie pourrait éventuellement convenir pour fabriquer un nouveau type de caméra qui ne serait pas sensible aux problèmes de lumière, par exemple lors de la numérisation d'objets transparents.
La révolution 3D
L'utilisation généralisée de la technologie 3D pourrait changer radicalement la photographie, selon les experts.
"Avec les caméras 3D, vous seriez en mesure de capturer des scènes et des objets que les gens pourraient expérimenter à distance comme s'ils étaient physiquement dans la pièce", a déclaré Hansen. «Ce serait révolutionnaire pour le travail à distance, l'apprentissage et les distances de sécurité pendant les pandémies, ainsi que pour le diagnostic, le traitement et la réparation des fonctions dans les secteurs de la santé, de la technologie et de la fabrication.»
Kabayama a déclaré que l'imagerie 3D collectée par les smartphones pourrait fournir des analyses détaillées et des améliorations dans diverses industries. Un domaine où la technologie 3D pourrait avoir un impact est le sport, le fitness et le bien-être.
"Que vous soyez un accro du CrossFit, un golfeur du week-end ou un passionné du Peloton, le risque de blessure physique est présent et pour beaucoup, une bataille constante", a ajouté Kabayama. "Les athlètes professionnels ont accès à la technologie 3D qui permet de minimiser les blessures liées à la performance, mais ce n'est pas le cas de la plupart d'entre nous, les athlètes de tous les jours."
Kabayama a prédit qu'en rendant les caméras 3D et l'analyse accessibles via les smartphones, les athlètes de toutes compétences pourraient suivre et analyser leurs mouvements pour obtenir des analyses biomécaniques détaillées.
"Avec la plupart des blessures dues au surmenage, à une mauvaise forme ou à d'autres mécanismes corporels médiocres, l'imagerie 3D peut faire de l'identification des zones d'amélioration – qu'il s'agisse de la forme ou des parties du corps à renforcer – une tâche transparente", a-t-il ajouté.
Avoir une caméra 3D sur votre appareil mobile pourrait également le rendre plus sûr. Après tout, la sécurité basée sur le visage sur les téléphones n'est aussi bonne que la caméra derrière elle, a déclaré Richard Carriere , vice-président senior et directeur général de CyberLink, qui fabrique la technologie de reconnaissance faciale, dans une interview.
Face ID, par exemple, que de nombreuses personnes utilisent pour accéder à des comptes sensibles tels que des comptes bancaires mobiles, des e-mails professionnels et pour payer via un smartphone, fonctionne sur le système de caméra TrueDepth d'Apple. Les caméras 3D les plus avancées qui arrivent sur le marché sont capables de capturer des lectures de profondeur encore plus détaillées, a déclaré Carriere.
"L'amélioration de la précision réduit non seulement le nombre de fois où la technologie ne parvient pas à numériser correctement votre visage, peut-être parce que vous êtes à un angle inhabituel, mais elle protège également de manière critique contre les tentatives d'usurpation", a ajouté Carriere.