На багатьох приладах починають з’являтися камери часу польоту. Ці камери ToF вимірюють глибину сцени - і використовуються для картографування довколишнього середовища, для переміщення навколо перешкод тощо. Давайте детальніше розглянемо, що робить камера під час польоту, для чого вона використовується, і які технічні компоненти на них представлені …
Що таке Час польоту?
Найпростіший спосіб думати про час польоту - це подібно до гідроакустичної системи - за винятком того, що вона використовує світло, а не звук для виявлення речей.
Камери, що виконують час польоту, або камери ToF, стають все більш поширеною рисою для мобільних телефонів, безпілотників та промислових роботів. Також відомі як глибинні камери, вони наносять карту навколишнього середовища, створюючи базове тривимірне зображення того, що перед ними.
Наприклад, камеру можна використовувати на безпілотнику або автомобілі, щоб допомогти їй уникнути перешкод, наприклад. Але використання того, що можна використовувати ToF, може також використовуватися для ідентифікації суб'єкта або для розпізнавання жестів. ToF можна використовувати для програм безпеки - допомагаючи ідентифікувати користувача - або просто, можливо, розповідаючи різницю між сусідською кішкою та вторгненим людиною.
Вони також відіграють важливу роль у віртуальній реальності та додатках доповненої реальності - дозволяючи, наприклад, іграм накладати віртуальний світ на реальний світ.
Як працюють камери Time-of-Flight?
Камера часу польоту має датчик зображення приблизно так само, як звичайна цифрова камера. Але робота кожного фотосайту на ПЗС-датчику полягає у вимірюванні часу, необхідного для того, щоб пучок інфрачервоного світла, що випускається з камери, повернувся до камери - після того, як він відбиться від об’єктів на сцені перед ним. Вся сцена захоплюється та вимірюється одним імпульсом світла - отже, немає рухомих частин.
Оскільки ми говоримо про швидкість світла, вимірювання проводиться набагато менше миготіння ока. Як скаже вам кожен відвертий школяр, світло рухається зі швидкістю 300 000 км за секунду. Так, наприклад, для об'єкта, що знаходиться на відстані 5 метрів, різниця в часі між світлом, що залишає камеру, і поверненням становить лише 33 наносекунди. Або 0,000000033 сек, якщо вам більше подобається.
Ці часові різниці вимірюються на кожному окремому пікселі на зображенні - і саме ця "картинка" створює тривимірну карту сцени. І це можна робити безперервно - із типовою максимальною частотою кадрів 60 кадрів в секунду.
Технологія існує вже деякий час - але необхідна швидкість обробки означала, що цій технології зондування глибини знадобилося трохи часу, щоб перейти на повсякденні пристрої.
Поточні камери ToF мають, як правило, досить низьку роздільну здатність. Камера часу польоту в нещодавно анонсованому Samsung S10 5G становить лише 240x160 пікселів.
Чому камери ToF на телефонах?
Мобільні телефони останнього покоління не мають лише однієї камери. Довгий час у них було два - один для фотографій того, що перед ними, а другий для селфі. Але найновіші телефони тепер мають кілька фронтальних камер - від двох до шести різних лінз, кожна зі своїми датчиками. Деякі з них використовуються для вибору різної фокусної відстані - так що ви отримуєте справді ширококутний огляд, якщо хочете, або гідний телефото без необхідності обрізати зображення.
Але все частіше ми бачимо, що одна з цих додаткових камер на передній панелі смартфонів є датчиком ToF.
Датчик ToF може бути використаний для надання додаткових функцій - а зареєстрована ним інформація про глибину може використовуватися різними способами різними програмами на телефоні.
Наприклад, камеру ToF можна використовувати для розпізнавання жестів, щоб ви могли розпізнати, що хочете, щоб камера робила знімок, коли ви піднімаєте руку.
Подібним чином, інформація про глибину може допомогти програмному забезпеченню ШІ на телефоні розфокусувати фон зображення - надаючи розмиття боке, улюблене професійними портретними фотографами.
Які телефони мають камери ToF?
Телефони з камерою, які вже були випущені або просочились дотепер із камерами ToF, включають:
- Samsung Galaxy S10 5G
- LG G8 Thin Q
- Oppo RX17 Pro
- Honor View 20
- Huawei P30 Pro
- Oppo Reno
- Sony Xperia XZ4
Які інші програми використовують ToF?
Час польоту використовується в широкому діапазоні програм … і не завжди легко передбачити, як вони будуть використані. Мобільні телефони частково включають цю технологію, щоб її можна було інтегрувати з програмним забезпеченням та програмами, які ще не написані.
На робочому місці датчики та камери ToF продаються як компоненти. Тому їх, наприклад, можуть використовувати роботи на виробничих лініях для вибору потрібного компонента або для виявлення несправних товарів.
З дронами ToF - це чудовий спосіб побачити та уникнути перешкод - але особливо корисний для навігації по будівлях.
Більше читання
Що таке 5G? І що це буде означати для фотографів?
Що таке 8K? І що це буде означати для фотографів та відеооператорів?
Найкращий телефон з камерою в 2022-2023 році: ідеальні камери для смартфонів на тесті