На некоторых гаджетах начинают появляться времяпролетные камеры. Эти камеры ToF измеряют глубину сцены и используются для картографирования окрестностей, обхода препятствий и многого другого. Давайте подробнее рассмотрим, что делает времяпролетная камера, для чего она используется и какие технологии используются в них …
Что такое время полета?
Самый простой способ думать о времени полета - это как сонар, за исключением того, что он использует свет, а не звук для обнаружения объектов.
Времяпролетные камеры, или камеры ToF, становятся все более распространенной функцией в мобильных телефонах, дронах и промышленных роботах. Также известные как камеры глубины, они наносят на карту окрестности, создавая базовое трехмерное представление того, что находится перед ними.
Камеру можно использовать, например, на дроне или автомобиле, чтобы избежать препятствий. Но способы использования ToF можно также использовать для идентификации объекта или для распознавания жестов. ToF может использоваться для приложений безопасности - помогая идентифицировать пользователя - или просто, возможно, различая кошку соседа и человека-злоумышленника.
Они также играют важную роль в приложениях виртуальной реальности и дополненной реальности - например, позволяя играм накладывать виртуальный мир на реальный.
Как работают времяпролетные камеры?
Времяпролетная камера имеет датчик изображения во многом так же, как и обычная цифровая камера. Но задача каждого фотосайта на ПЗС-датчике состоит в том, чтобы измерить время, необходимое лучу инфракрасного света, испускаемому камерой, чтобы вернуться в камеру - после того, как он отражается от объектов в сцене перед ним. Вся сцена снимается и измеряется одним световым импульсом, поэтому движущиеся части отсутствуют.
Поскольку мы говорим о скорости света, измерение происходит за меньшее мгновение. Как скажет вам каждый школьник-компьютерщик, свет распространяется со скоростью 300 000 км в секунду. Так, например, для объекта, находящегося на расстоянии 5 м, разница во времени между выходом света из камеры и возвращением составляет всего 33 наносекунды. Или 0,000000033 сек, если хотите.
Эти временные различия измеряются в каждом пикселе изображения - и именно эта «картинка» создает трехмерную карту сцены. И он может делать это непрерывно - с типичной максимальной частотой кадров 60 кадров в секунду.
Технология существует некоторое время, но необходимая скорость обработки означала, что этой технологии измерения глубины потребовалось некоторое время, чтобы внедрить ее в повседневные гаджеты.
Современные камеры ToF имеют довольно низкое разрешение. Времяпролетная камера в недавно анонсированном Samsung S10 5G составляет всего 240x160 пикселей.
Почему камеры ToF на телефонах?
В мобильных телефонах последнего поколения не только одна камера. Долгое время у них было два - один для фотографий того, что перед ними, а другой для селфи. Но в новейших телефонах теперь есть несколько фронтальных камер - от двух до шести разных линз, каждая со своими сенсорами. Некоторые из них используются для выбора разных фокусных расстояний - чтобы вы могли получить действительно широкоугольный обзор, если хотите, или приличный телефото без необходимости обрезать изображение.
Но все чаще мы видим, что одна из этих дополнительных камер на передней панели смартфонов является датчиком ToF.
Датчик ToF можно использовать для предоставления дополнительных функций - а зарегистрированную им информацию о глубине можно по-разному использовать в разных приложениях на телефоне.
Камеру ToF можно использовать, например, для распознавания жестов, чтобы вы могли распознать, что вы хотите, чтобы камера делала снимок, когда вы поднимаете руку.
Точно так же информация о глубине может помочь программному обеспечению AI на телефоне расфокусировать фон изображения, обеспечивая размытие боке, любимое профессиональными фотографами-портретистами.
В каких телефонах есть ToF-камеры?
Телефоны с камерой, которые уже были выпущены или просочились до сих пор с камерами ToF, включают:
- Samsung Galaxy S10 5G
- LG G8 Thin Q
- Oppo RX17 Pro
- Honor View 20
- Huawei P30 Pro
- Оппо Рино
- Sony Xperia XZ4
Какие еще приложения используют ToF?
Время пролета используется в широком диапазоне приложений… и не всегда легко предсказать, как они будут использоваться. Мобильные телефоны частично включают эту технологию, чтобы ее можно было интегрировать с программным обеспечением и приложениями, которые еще предстоит написать.
На рабочем месте датчики и камеры ToF продаются как компоненты. Таким образом, они могут, например, использоваться роботами на производственных линиях для выбора нужного компонента или обнаружения дефектных товаров.
С дронами ToF - отличный способ видеть и избегать препятствий, но особенно полезен при навигации по зданиям.
Больше чтения
Что такое 5G? И что это будет значить для фотографов?
Что такое 8К? А что это будет значить для фотографов и видеооператоров?
Лучший телефон с камерой в 2022-2023 году: лучшие камеры для смартфонов на тестах
