Time of Flight senzor

Co je to Time-of-Flight (ToF) senzor?

Time-of-Flight je typ senzoru, který měří vzdálenost mezi sebou samým a všemi předměty, jež spadají do jeho úhlu záběru, a to pomocí světelných paprsků nebo ultrazvuku. Častěji se však pro tuto metodu měření využívá právě světelné záření, protože oproti ultrazvuku nabízí vyšší rychlost a širší přenosové pásmo. Při použití infračervené části spektra se rovněž snižuje množství šumu, a tím je snazší oddělit paprsek od běžného denního světla.

Time-of-Flight senzor má velký rozsah použití napříč mnoha obory. Využívá se pro skenování předmětů, navigaci uvnitř budovy, k detekci překážek, rozpoznání gest i pro 3D vizualizace a rozšířenou realitu, nebo dokonce pro úpravu digitální fotografie v real-time režimu. Time-of-Flight senzor mají tedy ve vínku nejen oblíbená IoT zařízení a drony, ale také chytré mobilní telefony.

Jak funguje Time-of-Flight senzor?

Time-of-Flight senzor vyšle signál, který se odrazí od předmětů spadajících do úhlu záběru čidla a vrátí se zpět do přijímače v senzoru. Porovnáním času vyslání a času přijetí se pro každý pixel získá konkrétní hodnota vzdálenosti od senzoru, ve které došlo k odražení signálu. Takových signálů je v případě pohyblivých zařízení obrovské množství. Mnoho senzorů je proto schopno úspory energie v době nečinnosti v podobě režimu spánku.

Time-of-Flight pro vylepšení fotografie

Time-of-Flight senzor je klíčový pro další navyšování kvality mobilních fotografií. Díky velmi přesně změřené vzdálenosti každého pixelu od čidla může dojít ke kvalitnějšímu rozostření pozadí. Stále však bude potřeba mimořádně odladěný software, který tuto funkci zajišťuje a vhodně používá senzorem získaná data. Proto v tuto chvíli záleží především na výrobcích jednotlivých telefonů.

Jaký je rozdíl oproti dalším 3D technologiím?

Na rozdíl od ostatních metod 3D skenování, jakými jsou třeba stereo snímání nebo strukturované světlo, poskytuje Time-of-Flight senzor možnosti real-time aplikace díky frekvenci až 160 snímků za sekundu. Tato technologie je navíc poměrně levná a není příliš složitá na zpracování. Ze všech dosavadních 3D metod nabízí i nejlepší rozlišení.

Mobilní telefony s ToF senzorem

ToF není žádná převratná novinka. S tímto senzorem se experimentuje již poměrně dlouhou dobu. Naleznete jej například už v pohybovém senzoru Kinect druhé generace od společnosti Microsoft. Běžně se využívá pro snímání zemského povrchu metodou LIDAR, pro autonomní vozidla nebo drony.

V poslední době se ToF kamera postupně dostává i do celé řady mobilních zařízení, a to s cílem razantního vylepšení fotografií nebo pro rozšířenou realitu. Spekuluje se i o umístění ToF do iPhonu. Několik mobilních zařízení však již Time-of-Flight má ve své výbavě. Jedná se například o tyto vybrané kousky z poslední doby:

• Honor View 20
• Huawei P30 Pro
• Samsung Galaxy S10 5G / Ultimate Edition
• Oppo RX17 Pro
• LG G8 ThinQ

Time-of-Flight (ToF) senzor se používá tam, kde je potřeba přesně změřit hloubku nebo vzdálenost objektu. Nově se ale začíná objevovat i v chytrých telefonech, v nichž pomáhá vylepšit celkový požitek z fotografování nebo používání virtuální či rozšířené reality. V budoucnu o ToF senzoru ještě hodně uslyšíme.