Lennuaja kaamerad hakkavad ilmuma mitmetele vidinatele. Need ToF-kaamerad mõõdavad stseeni sügavust - neid kasutatakse ümbruse kaardistamiseks, takistuste navigeerimiseks ja palju muud. Vaatame lähemalt, mida teeb lennuaegne kaamera, milleks seda kasutatakse ja millised tehnikapalad neid iseloomustavad …
Mis on lennu aeg?
Lennuaegadest on kõige lihtsam mõelda nii, nagu oleks see kajaloodisüsteem - ainult et see kasutab asjade tuvastamiseks pigem valgust kui heli.
Lennuaegade kaamerad ehk ToF-kaamerad on muutumas üha tavalisemaks funktsiooniks mobiiltelefonides, droonides ja tööstusrobotites. Tuntud ka kui sügavuskaamerad, kaardistavad nad ümbruse, luues nende ees oleva kolmemõõtmelise põhilise kujutise.
Kaamerat saab kasutada näiteks droonis või autos, et vältida näiteks takistusi. Kuid kasutusviise, mida ToF-i saab kasutada, saab kasutada ka subjekti tuvastamiseks või žestide tuvastamiseks. ToF-i saab kasutada turvarakenduste jaoks - see aitab kasutaja tuvastada - või võib-olla lihtsalt öelda, mis vahe on naabri kassil ja sissetungijal.
Neil on oluline roll ka VR-is ja liitreaalsuse rakendustes - võimaldades näiteks mängudel virtuaalmaailma reaalses maailmas üle kanda.
Kuidas toimivad Time-of-Flight kaamerad?
Lennuaja kaameral on pildiandur umbes samamoodi nagu tavalisel digikaameral. Kuid CCD-anduri iga fotosaidi ülesanne on mõõta aega, mis kulub kaamerast tulistatud infrapunakiirguse kaamera juurde naasmiseks - pärast seda peegeldub see tema ees olevas stseenis olevatelt objektidelt. Kogu stseen jäädvustatakse ja mõõdetakse ühe valgusimpulsiga - nii et liikuvaid osi pole.
Kuna me räägime valguse kiirusest, toimub mõõtmine palju vähem kui ühe silmapilguga. Nagu iga geekly koolilaps teile ütleb, liigub valgus kiirusega 300 000 km sekundis. Nii on näiteks 5 m kaugusel oleva objekti puhul ajavahe kaamerast väljuva ja tagasipöörduva valguse vahel vaid 33 nanosekundit. Või 0,000000033 sekundit, kui soovite.
Neid ajaerinevusi mõõdetakse igas pildi pikslis - ja just selle „pildi” abil luuakse stseeni kolmemõõtmeline kaart. Ja seda saab teha pidevalt - tüüpilise maksimaalse kaadrisagedusega 60 kaadrit sekundis.
See tehnoloogia on olnud mõnda aega olemas - kuid vajalik töötlemiskiirus on tähendanud, et see sügavuse tuvastamise tehnoloogia on võtnud natuke aega, et see igapäevastele vidinatele jõuda.
Praegused ToF-kaamerad on pigem madala eraldusvõimega. Hiljuti välja kuulutatud Samsungi S10 5G lennuaja kaamera on vaid 240x160 pikslit.
Miks telefonides ToF-kaamerad?
Uusima põlvkonna mobiiltelefonidel pole ainult ühte kaamerat. Pikka aega on neid olnud kaks - üks nende ees olevate fotode jaoks ja teine selfide jaoks. Kuid uusimatel telefonidel on nüüd mitu esikaamerat - kahe kuni kuue erineva läätsega, millel mõlemal on oma andurid. Mõnda neist kasutatakse erinevate fookuskauguste valimiseks - nii saate soovi korral tõeliselt lainurkvaate või korraliku telefoto ilma pilti kärpimata.
Kuid üha enam näeme, et üks neist lisakaameratest nutitelefonide esiküljel on ToF-andur.
ToF-andurit saab kasutada lisafunktsioonide andmiseks - ja selle registreeritud sügavusteavet saavad telefoni erinevad rakendused kasutada erineval viisil.
ToF-kaamerat saab kasutada näiteks žestide tuvastamiseks - nii saate ära tunda, et soovite, et kaamera kätt tõstes pilti teeks.
Samamoodi võib sügavusteave aidata telefoni tehisintellekti tarkvaral pildi tausta fookustada - see annab professionaalsete portreefotograafide poolt armastatud bokeh-hägususe.
Millistel telefonidel on ToF-kaamerad?
ToF-kaameratega juba vabastatud või lekitatud kaameratelefonide hulka kuuluvad:
- Samsung Galaxy S10 5G
- LG G8 õhuke Q
- Oppo RX17 Pro
- Honor View 20
- Huawei P30 Pro
- Oppo Reno
- Sony Xperia XZ4
Millised muud rakendused kasutavad ToF-i?
Lennuaega kasutatakse paljudes rakendustes … ja nende kasutamist ei ole alati lihtne ennustada. Mobiiltelefonid sisaldavad mingil määral seda tehnoloogiat, nii et seda saab integreerida tarkvara ja rakendustega, mis pole veel kirjutatud.
Töökohal müüakse komponentidena ToF-andureid ja kaameraid. Nii saavad robotid neid näiteks tootmisliinidel kasutada õige komponendi valimiseks või vigase kauba märkamiseks.
Droonidega on ToF suurepärane viis takistuste nägemiseks ja vältimiseks, kuid on eriti kasulik hoonetes liikumiseks.
Rohkem lugemist
Mis on 5G? Ja mida see fotograafidele tähendab?
Mis on 8K? Ja mida see fotograafidele ja videograafidele tähendab?
Parim kaameratelefon 2022-2023. aastal: ülim nutitelefoni kaamera testimisel