Kas ir lidojuma laika sensors un kā darbojas ToF?

Tā kā viedtālruņi kļūst arvien progresīvāki, tajos ir arī arvien lielāks daudzums sensoru, kas ievada datus atpakaļ uz ierīci, lai uzlabotu lietotāja pieredzi.

Mūsdienu viedtālruņiem ir displejā iebūvēti pirkstu nospiedumu sensori, LiDAR, labāki un lielāki kameras sensori nekā jebkad agrāk, un dažās ierīcēs pat lidojuma laika (ToF) sensori. Taču no visiem dažādajiem sensoriem, ko redzēsit savā tālrunī, ToF sensors izceļas galvenokārt tāpēc, ka tas ļoti īpaši un nepamanīti ietekmē to, ko mēs darām savos viedtālruņos.

Kas ir lidojuma laika (ToF) sensors?

Lidojuma laika (ToF) sensors, ko sauc arī par ToF kameru, ir specializēts sensors, kas mēra dziļums vai attālums līdz objektam, izstarojot infrasarkano gaismas staru un izmērot tā laiku atgriežas. Līdz ar to arī nosaukums Lidojuma laiks.

Tas ir ļoti līdzīgs LiDAR kamerām, kas atrodamas iPhone Pro klāstā un pat dažās viedtālruņos (tostarp iPhone) sejas noteikšanas sistēmās, kur ierīce izveido īpašnieka sejas infrasarkano karti un izmanto to kā atsauci pret personu, kuru tā redz, lai noteiktu, vai atbloķēt ierīci vai nē. Tas teica,

ToF sensoriem un LiDAR ir savas atšķirības.

Atstarotās gaismas (vai skaņas) izmantošana attāluma mērīšanai arī nav jauna ideja. Līdzīgas ierīces, piemēram, ultraskaņas un infrasarkano staru sensori, ir pastāvējušas daudz ilgāk, nodrošinot būtībā tādu pašu funkcionalitāti, lai gan ar daudz mazāku informāciju. ToF sensora priekšrocības ietver precīzus un ātrus mērījumus, lielāku diapazonu un lietošanas drošību.

Salīdzinot ar citām 3D dziļuma mērīšanas tehnoloģijām, ToF sensori ir salīdzinoši lēti ražot un lietot. Tiem arī nav nepieciešama liela apstrādes jauda, ​​tāpēc tie ir ideāli piemēroti lietošanai, piemēram, viedtālruņiem, kur konkrēta objekta dziļuma pārzināšana var palīdzēt atvieglot tādas funkcijas kā portreta režīms, un apstrādes jauda ir augstākā līmenī.

ToF sensorus ražo dažādi ražotāji, tostarp Sony, kas nodrošina Apple ar 3D sensoriem, izmantojot ToF tehnoloģiju. Citi populāri ToF sensoru ražotāji ir TeraRanger One, Lucid, Adafruit un ASC TigerCub.

Kā darbojas lidojuma laika (ToF) sensors?

Kā minēts iepriekš, ToF sensori izmanto infrasarkano gaismu, lai izmērītu objekta attālumu no sensora. Neliels infrasarkanais lāzers uzņem gaismu, kas atlec no objekta un atgriežas sensorā. Sensors var precīzi izmērīt attālumu līdz objektam, izmērot laiku, kas pagājis, lai gaisma atgrieztos un atgrieztos kamerā.

Tā kā mēs jau zinām gaismas ātrumu un faktu, ka tā pārvietojas tieši divreiz lielāku attālumu starp sensoru un objektu kļūst vienkārši noteikt attālumu, izmantojot pamata formula:

(gaismas ātrums x lidojuma laiks)/2

Dažas ToF kameras var izmantot arī nepārtrauktus viļņus, lai noteiktu fāzes nobīdes atstarotajā gaismā, lai noteiktu gan dziļumu, gan attālumu. Atkal, atkarībā no izmantotā sensora veida, iespējams, varēsit iegūt daudz informācijas. To var izmantot, lai izveidotu sensora apkārtnes 3D kartes.

Kur tiek izmantoti ToF sensori?

Kā minēts, ToF sensori tika izmantoti daudzos viedtālruņos kā "dziļuma" kamera, lai palīdzētu ierīces galvenajai kamerai radīt augstākas kvalitātes portreta režīma fotoattēlus. Šo fotoattēlu mērķis ir izveidot seklu lauka dziļumu, lai atkārtotu kameras objektīvu. Tā kā dažādu objektu dziļuma pārzināšana šādos fotoattēlos ir ļoti svarīga, lai iegūtu pareizu fona izplūdumu, ToF kameras un sensori var ievērojami mainīt.

Turklāt ToF kameras tiek izmantotas arī biometriskajā autentifikācijā, kur ierīce ar ToF kameru var izveidot sejas 3D karti, ko izmantot kā atsauci ierīces atbloķēšanai. Tas būtībā ir veids, kā darbojas sejas atbloķēšanas tehnoloģija, tostarp Apple Face ID. Tas ir arī drošāk nekā tikai divu attēlu salīdzināšana, lai noteiktu atbilstību, jo ir vairāk datu, ar kuriem strādāt, salīdzinot ar tradicionālajiem. datora redze algoritmi, kas darbojas ar 2D datiem.

Tos parasti izmanto elektriskajās automašīnās un citās navigācijas sistēmās, pateicoties to objektu noteikšanas iespējām un augstajam aptaujas ātrumam, kas dažiem sensoriem var būt gandrīz 160 Hz. Tas padara tos lieliski piemērotus reāllaika lietojumprogrammām, piemēram, objektu noteikšanai, navigācijai un pat fona aizmiglošanai jūsu tālummaiņas zvaniem.

Šī iespēja atšķirt objektu un fonu bieži tiek izmantota arī 3D drukāšanai. ToF kameras var viegli kopēt reālu objektu visās trīs dimensijās, tādējādi ietaupot to no jauna noformējot, it īpaši, ja tā ir sarežģīta struktūra.

ToF sensori palīdz arī 3D attēlveidošanā un AR pieredzes uzlabošanā papildus objektu skenēšanai, žestu navigācijai un iekštelpu navigācijai.

ToF sensorus varat atrast Microsoft Xbox Kinect un citos žestu atpazīšanas projekti, droni un AR austiņas. Kopumā to daudzpusība nozīmē, ka to lietošanas gadījumi ir no jebkura viedtālruņa kameru komplekta līdz autonomai automašīnas navigācijas sistēmai.

Vai tālrunī ir nepieciešama ToF kamera?

Ne īsti.

Datorfotografēšana ir gājusi garu ceļu, un lielākajai daļai mūsdienu viedtālruņu ir pietiekami laba programmatūra, lai, izmantojot programmatūru, pilnībā atdalītu objektu no fona. Turklāt, kad runa ir par fotografēšanu viedtālrunī, megapikseļu skaits un kameras sensora izmērs var radīt daudz lielākas atšķirības.

Lai gan bija laiks, kad ToF kameras parasti bija redzamas vadošajos viedtālruņos, tagad tās galvenokārt atrodamas vidējas klases ierīces vai iPhone Pro klāsts LiDAR sensoru veidā — koncepcija, kas darbojas lidojuma laikā principu.

Tomēr dažkārt var noderēt, ja tālrunī ir ToF kamera, īpaši biometriskās autentifikācijas ziņā. Tas var arī nodrošināt tālrunī iebūvētu attāluma mērīšanas utilītu un nodrošināt dziļākus datus skaitļošanas fotografēšanas programmatūra, kas darbojas jūsu tālrunī, tādējādi nodrošinot vēl labāku portreta režīmu šāvienu.

Zināt savus sensorus

Viedtālruņi tiek aprīkoti ar arvien vairāk sensoru, lai padarītu jūsu pieredzi daudz labāku. ToF kamera ir vēl viens no tālruņa sensoriem, ko nevar izmantot tieši, taču tas var būtiski mainīt vairākas citas funkcijas.