Lennon aikakamerat alkavat näkyä useissa laitteissa. Nämä ToF-kamerat mittaavat näkymän syvyyttä - ja niitä käytetään ympäröivän alueen kartoittamiseen, esteiden selaamiseen ja paljon muuta. Katsotaanpa tarkemmin, mitä lentoaikakamera tekee, mihin sitä käytetään ja mitkä tekniikan palat niissä ovat …
Mikä on lentoaika?
Helpoin tapa ajatella lentoaikaa on kuin kaikuluotainjärjestelmä - paitsi että se käyttää valoa eikä ääntä asioiden havaitsemiseen.
Lennon aikakameroista tai ToF-kameroista on tulossa yhä yleisempi ominaisuus matkapuhelimissa, droneissa ja teollisuusroboteissa. Tunnetaan myös nimellä syvyyskamerat, ja ne kartoittavat ympäristöä luoden perustason kolmiulotteisen esityksen edestä.
Kameraa voidaan käyttää esimerkiksi droneilla tai autoilla estämään esimerkiksi esteitä. Mutta käyttötapoja, joita ToF voi käyttää, voidaan käyttää myös kohteen tunnistamiseen tai eleiden tunnistamiseen. ToF: ää voidaan käyttää tietoturvasovelluksiin - auttaa tunnistamaan käyttäjä - tai yksinkertaisesti ehkä kertoa ero naapurin kissan ja ihmisen tunkeilijan välillä.
Heillä on myös tärkeä rooli VR: ssä ja lisätyn todellisuuden sovelluksissa - jolloin pelit voivat esimerkiksi peittää virtuaalimaailman todellisessa maailmassa.
Kuinka lentoaikakamerat toimivat?
Lennon aikakamerassa on kuvantunnistin samalla tavalla kuin tavallisessa digitaalikamerassa. Jokaisen CCD-kennon valokuvasivun tehtävänä on kuitenkin mitata aika, jonka kuluu kamerasta ammutun infrapunasäteen paluuseen kameraan - sen jälkeen kun se heijastuu pois edessään olevasta näkymästä. Koko kohtaus siepataan ja mitataan yhdellä valopulssilla - joten liikkuvia osia ei ole.
Kun puhumme valon nopeudesta, mittaus tapahtuu paljon vähemmän kuin silmänräpäyksessä. Kuten jokainen nörtti koulupoika kertoo sinulle, valo kulkee 300 000 km sekunnissa. Joten esimerkiksi 5 metrin päässä olevalle kohteelle aikaero kamerasta lähtevän ja palaavan valon välillä on vain 33 nanosekuntia. Tai 0,000000033 sekuntia, jos haluat.
Nämä aikaerot mitataan jokaisella kuvan pikselillä - ja juuri tämä 'kuva' luo kohtauksen kolmiulotteisen kartan. Ja se voi tehdä tämän jatkuvasti - tyypillisellä enimmäisnopeudella 60 kuvaa sekunnissa.
Tekniikka on ollut käytössä jonkin aikaa - mutta vaadittu käsittelynopeus on tarkoittanut, että tämä syvyyden tunnistustekniikka on ottanut jonkin aikaa, jotta se pääsee jokapäiväisiin laitteisiin.
Nykyisten ToF-kameroiden resoluutio on melko matala. Äskettäin julkistetun Samsungin S10 5G: n lentoaika on vain 240x160 pikseliä.
Miksi ToF-kamerat puhelimissa?
Uusimman sukupolven matkapuhelimissa ei ole vain yhtä kameraa. Heillä on pitkään ollut kaksi - yksi valokuville heidän edessään olevista valokuvista ja toinen selfieille. Mutta uusimmilla puhelimilla on nyt useita etukameroita - 2–6 erilaista linssiä, joista jokaisella on omat anturit. Joitakin näistä käytetään erilaisten polttovälien valintaan - jotta saat todella laajakulmanäkymän haluttaessa tai kunnollisen teleobjektiivin ilman, että kuvaa on rajattava.
Mutta yhä useammin näemme yhden näistä lisäkamerista älypuhelinten edessä olevan ToF-anturi.
ToF-anturia voidaan käyttää lisäominaisuuksien tarjoamiseen - ja puhelimen eri sovellukset voivat käyttää sen rekisteröimiä syvyystietoja eri tavoin.
ToF-kameraa voidaan käyttää esimerkiksi eleiden tunnistamiseen - joten se tunnistaa, että haluat kameran ottavan kuvan, kun nostat kättäsi.
Vastaavasti syvyystiedot voivat auttaa puhelimen tekoälyohjelmistoa tarkentamaan kuvan taustan - antaen ammattimaisten muotokuvaajien rakastaman bokeh-sumennuksen.
Missä puhelimissa on ToF-kamerat?
Kamerapuhelimiin, jotka on jo vapautettu tai vuotanut ToF-kameroiden kanssa, kuuluvat:
- Samsung Galaxy S10 5G
- LG G8 Thin Q
- Oppo RX17 Pro
- Honor View 20
- Huawei P30 Pro
- Oppo Reno
- Sony Xperia XZ4
Mitä muut sovellukset käyttävät ToF: ää?
Lentoaikaa käytetään monissa sovelluksissa … eikä ole aina helppoa ennustaa niiden käyttöä. Matkapuhelimet sisältävät jossain määrin tekniikkaa, jotta se voidaan integroida vielä kirjoittamattomien ohjelmistojen ja sovellusten kanssa.
Työpaikalla ToF-antureita ja kameroita myydään komponentteina. Joten robotit voivat käyttää niitä tuotantolinjoilla esimerkiksi oikean komponentin valitsemiseksi tai viallisten tuotteiden havaitsemiseksi.
Droonien kanssa ToF on loistava tapa nähdä ja välttää esteitä - mutta on erityisen hyödyllistä navigoida rakennusten läpi.
Lisää lukemista
Mikä on 5G? Ja mitä se tarkoittaa valokuvaajille?
Mikä on 8K? Ja mitä se tarkoittaa valokuvaajille ja videokuvaajille?
Paras kamerapuhelin vuonna 2022-2023: testattavissa olevat älypuhelinkamerat