Kas yra skrydžio laiko jutiklis ir kaip veikia ToF?

Tobulėjant išmaniesiems telefonams, juose taip pat yra vis daugiau jutiklių, kurie grąžina duomenis į įrenginį, kad pagerintų vartotojo patirtį.

Šiuolaikiniai išmanieji telefonai turi ekrane esančius pirštų atspaudų jutiklius, LiDAR, geresnius ir didesnius kameros jutiklius nei bet kada anksčiau, o kai kuriuose įrenginiuose net skrydžio laiko (ToF) jutiklius. Tačiau iš visų skirtingų jutiklių, kuriuos matysite savo telefone, ToF jutiklis išsiskiria daugiausia dėl to, kad jis labai ypatingai ir nepastebimai veikia veiksmus, kuriuos atliekame savo išmaniuosiuose telefonuose.

Kas yra skrydžio laiko (ToF) jutiklis?

Skrydžio laiko (ToF) jutiklis, dar vadinamas ToF kamera, yra specializuotas jutiklis, matuojantis gylis arba atstumas iki objekto, skleisdamas infraraudonųjų spindulių šviesos spindulį ir išmatuodamas jo laiką grįžta. Iš čia ir kilo pavadinimas „Skrydžio laikas“.

Tai labai panašu į LiDAR kameras, esančias iPhone Pro serijoje ir net kai kuriose išmaniųjų telefonų (įskaitant iPhone) veido aptikimo sistemose, kuriose įrenginys sukuria infraraudonųjų spindulių savininko veido žemėlapį ir naudoja jį kaip nuorodą prieš matomą asmenį, kad nustatytų, ar atrakinti įrenginį arba ne. Tai pasakė,

ToF jutikliai ir LiDAR turi savo skirtumų.

Atsispindėjusios šviesos (arba garso) naudojimas atstumui matuoti taip pat nėra nauja idėja. Panašūs įrenginiai, tokie kaip ultragarsiniai ir IR jutikliai, buvo naudojami daug ilgiau, iš esmės teikiantys tas pačias funkcijas, nors ir su daug mažiau detalių. ToF jutiklio pranašumai yra tikslūs ir greiti matavimai, didesnis atstumas ir naudojimo saugumas.

Palyginti su kitomis 3D gylio matavimo technologijomis, ToF jutikliai yra gana pigūs gaminti ir naudoti. Jie taip pat nereikalauja daug apdorojimo galios, todėl puikiai tinka naudoti, pavyzdžiui, išmaniesiems telefonams, kai žinant konkretaus objekto gylį gali būti lengviau tokias funkcijas kaip portreto režimaso apdorojimo galia yra aukščiausios kokybės.

ToF jutiklius gamina įvairūs gamintojai, įskaitant „Sony“, kuri „Apple“ tiekia 3D jutiklius naudojant ToF technologiją. Kiti populiarūs ToF jutiklių gamintojai yra „TeraRanger One“, „Lucid“, „Adafruit“ ir „ASC TigerCub“.

Kaip veikia skrydžio laiko (ToF) jutiklis?

Kaip minėta anksčiau, ToF jutikliai naudoja infraraudonųjų spindulių šviesą, kad išmatuotų objekto atstumą nuo jutiklio. Mažytis infraraudonųjų spindulių lazeris skleidžia šviesą, kuri atšoka nuo objekto ir grįžta į jutiklį. Jutiklis gali tiksliai išmatuoti atstumą iki objekto, matuodamas laiką, per kurį šviesa atšoko ir grįžo į fotoaparatą.

Kadangi mes jau žinome šviesos greitį ir tai, kad ji nukeliauja lygiai dvigubai didesnį atstumą tarp jutiklio ir objekto tampa paprasta nustatyti atstumą naudojant pagrindinį formulė:

(Šviesos greitis x skrydžio laikas)/2

Kai kurios ToF kameros taip pat gali naudoti nepertraukiamas bangas, kad aptiktų atspindėtos šviesos fazių poslinkius, kad nustatytų gylį ir atstumą. Vėlgi, priklausomai nuo naudojamo jutiklio tipo, galbūt galėsite išgauti daug informacijos. Tai gali būti naudojama kuriant 3D jutiklio aplinkos žemėlapius.

Kur naudojami ToF jutikliai?

Kaip minėta, ToF jutikliai buvo naudojami daugelyje išmaniųjų telefonų kaip „gylio“ kamera, padedanti pagrindinei įrenginio kamerai gaminti aukštesnės kokybės portreto režimo nuotraukas. Šiomis nuotraukomis siekiama sukurti nedidelį lauko gylį, kad atkartotų fotoaparato objektyvą. Kadangi labai svarbu žinoti skirtingų objektų gylį tokiose nuotraukose, kad fonas būtų neryškus, ToF kameros ir jutikliai gali labai pakeisti.

Be to, ToF kameros taip pat naudojamos biometriniam autentifikavimui, kai įrenginys su ToF kamera gali sukurti 3D veido žemėlapį, kuris bus naudojamas kaip atskaitos taškas įrenginiui atrakinti. Iš esmės taip veikia veido atrakinimo technologija, įskaitant Apple Face ID. Tai taip pat saugiau nei tiesiog lyginti du vaizdus, ​​kad būtų galima nustatyti atitiktį, nes yra daugiau duomenų, su kuriais reikia dirbti, palyginti su tradiciniais kompiuterinis matymas algoritmai, veikiantys 2D duomenimis.

Dėl objektų aptikimo galimybių ir didelio apklausos dažnio, kuris kai kuriuose jutikliuose gali būti beveik 160 Hz, jie dažniausiai naudojami elektriniuose automobiliuose ir kitose navigacijos sistemose. Dėl to jie puikiai tinka realaus laiko programoms, pvz., objektų aptikimui, navigacijai ir netgi fono suliejimui mastelio keitimo skambučių metu.

Ši galimybė atskirti objektą nuo fono taip pat dažnai taikoma 3D spausdinimui. ToF kameros gali lengvai atkartoti realaus gyvenimo objektą visais trimis matmenimis, sutaupydami jums vargo kuriant jį nuo nulio, ypač jei tai sudėtinga struktūra.

ToF jutikliai taip pat padeda kurti 3D vaizdus ir pagerinti AR patirtį, be objektų nuskaitymo, navigacijos gestais ir vidaus navigacijos.

ToF jutiklius galite rasti Microsoft Xbox Kinect ir kituose įrenginiuose gestų atpažinimo projektai, dronai ir AR ausinės. Apskritai, jų universalumas reiškia, kad jų naudojimo atvejai svyruoja nuo išmaniojo telefono kamerų komplekto iki autonominės automobilio navigacijos sistemos.

Ar jūsų telefone reikia ToF kameros?

Ne visai.

Kompiuterinė fotografija nuėjo ilgą kelią, o dauguma šiuolaikinių išmaniųjų telefonų turi pakankamai gerą programinę įrangą, kad naudojant programinę įrangą būtų galima visiškai atskirti objektą nuo fono. Be to, kalbant apie fotografavimą išmaniuoju telefonu, megapikselių skaičius ir fotoaparato jutiklio dydis gali turėti daug didesnį skirtumą.

Nors buvo laikas, kai ToF kameros buvo dažniausiai matomos pavyzdiniuose išmaniuosiuose telefonuose, dabar jos dažniausiai randamos vidutinės klasės įrenginiuose arba „iPhone Pro“ serijoje LiDAR jutiklių pavidalu – koncepcija, kuri veikia skrydžio metu principu.

Tačiau kartais gali praversti turėti ToF kamerą telefone, ypač kalbant apie biometrinį autentifikavimą. Jis taip pat gali suteikti jūsų telefone įmontuotą atstumo matavimo priemonę ir pateikti daugiau gylio duomenų jūsų telefone veikianti skaičiavimo fotografavimo programinė įranga, todėl portreto režimas yra dar geresnis šūvių.

Žinokite savo jutiklius

Išmanieji telefonai komplektuojami su vis daugiau jutiklių, kad jūsų patirtis būtų daug geresnė. ToF kamera yra tik dar vienas iš tų jūsų telefono jutiklių, kurių negalima naudoti tiesiogiai, tačiau jis gali labai pakeisti keletą kitų funkcijų.