Flygtidskameror börjar visas på ett antal prylar. Dessa ToF-kameror mäter djupet i en scen - och används för att kartlägga omgivningen, för att navigera runt hinder och mycket mer. Låt oss titta närmare på vad en flygtidskamera gör, vad den används till och vilka bitar av teknik som presenterar dem …
Vad är flygtid?
Det enklaste sättet att tänka på flygtid är att det är som ett ekolodssystem - förutom att det använder ljus snarare än ljud för att upptäcka saker.
Time-of-flight-kameror, eller ToF-kameror, blir en allt vanligare funktion på mobiltelefoner, drönare och på industriella robotar. De kallas också djupkameror och kartlägger omgivningen och skapar en grundläggande tredimensionell representation av vad som finns framför dem.
Kameran kan användas till exempel på en drönare eller en bil för att undvika hinder. Men användningen som ToF kan användas kan också användas för att identifiera ett ämne eller för gestigenkänning. ToF kan användas för säkerhetsapplikationer - hjälper till att identifiera användaren - eller helt enkelt, kanske, berätta skillnaden mellan grannens katt och en mänsklig inkräktare.
De har också en viktig roll att spela i VR och applikationer med förstärkt verklighet - så att spel till exempel kan lägga en virtuell värld på den verkliga världen.
Hur fungerar Time-of-Flight-kameror?
En flygtidskamera har en bildsensor på ungefär samma sätt som en vanlig digitalkamera. Men jobbet för varje fotosite på CCD-sensorn är att mäta den tid det tar för en stråle av infrarött ljus som avfyras från kameran att återvända till kameran - efter att den reflekterar av objekten i scenen framför den. Hela scenen fångas upp och mäts med en enda ljuspuls - så det finns inga rörliga delar.
När vi pratar om ljusets hastighet, sker mätningen i mycket mindre ögonblick. Som varje nördigt skolbarn berättar för dig, rör sig ljuset med 300 000 km per sekund. Så för ett motiv som är 5 m bort är till exempel tidsskillnaden mellan ljuset som lämnar kameran och återkomsten bara 33 nanosekunder. Eller 0.000000033sek, om du föredrar det.
Dessa tidsskillnader mäts vid varje enskild pixel över bilden - och det är denna 'bild' som ger skapar den tredimensionella kartan över scenen. Och den kan göra det kontinuerligt - med en typisk maximal bildfrekvens på 60 fps.
Tekniken har funnits ett tag - men den bearbetningshastighet som behövs har inneburit att den här djupavkänningstekniken har tagit lite tid att göra det till vardagliga prylar.
Nuvarande ToF-kameror tenderar att ha ganska låg upplösning. Flygtidskameran i Samsungs S10 5G som nyligen meddelats är bara 240x160 pixlar.
Varför ToF-kameror på telefoner?
Den senaste generationen mobiltelefoner har inte bara en kamera. Under en lång tid har de haft två - en för foton av vad som ligger framför dem och en för selfies. Men de senaste telefonerna har nu flera främre kameror - med mellan två och sex olika linser var och en med sina egna sensorer. Några av dessa används för att välja olika brännviddar - så att du får en riktigt vidvinkel om du vill, eller en anständig tele utan att behöva beskära bilden.
Men alltmer ser vi att en av dessa ytterligare kameror på framsidan av smartphones är en ToF-sensor.
ToF-sensorn kan användas för att ge ytterligare funktioner - och den djupinformation som registreras av den kan användas på olika sätt av olika appar på telefonen.
ToF-kameran kan till exempel användas för gestigenkänning - så att du kan känna igen att du vill att kameran ska ta en bild när du lyfter upp handen.
På samma sätt kan djupinformationen hjälpa AI-programvaran i telefonen att fokusera bakgrunden på en bild - vilket ger bokeh-oskärpa som professionella porträttfotografer älskar.
Vilka telefoner har ToF-kameror?
Kameratelefoner som redan har släppts eller läckt hittills med ToF-kameror inkluderar:
- Samsung Galaxy S10 5G
- LG G8 tunn Q
- Oppo RX17 Pro
- Honor View 20
- Huawei P30 Pro
- Oppo Reno
- Sony Xperia XZ4
Vilka andra applikationer använder ToF?
Flygtid används i ett brett spektrum av applikationer … och det är inte alltid lätt att förutsäga hur de kommer att användas. Mobiltelefoner innehåller till viss del tekniken så att den kan integreras med programvara och appar som ännu inte har skrivits.
På arbetsplatsen säljs ToF-sensorer och kameror som komponenter. Så de kan till exempel användas på produktionslinjer av robotar för att välja rätt komponent eller för att upptäcka felaktiga varor.
Med drönare är en ToF ett bra sätt att se och undvika hinder - men är särskilt användbart att navigera genom byggnader.
Mer läsning
Vad är 5G? Och vad kommer det att betyda för fotografer?
Vad är 8K? Och vad kommer det att betyda för fotografer och videografer?
Den bästa kameratelefonen 2022-2023: ultimata smarttelefonkameror på test