هل تساءلت يومًا كيف يعمل الوضع الرأسي أو كيف يتعرف هاتفك الذكي على وجهك؟
نظرًا لأن الهواتف الذكية أصبحت أكثر تقدمًا ، فإنها تحزم أيضًا عددًا كبيرًا بشكل متزايد من المستشعرات التي تغذي البيانات مرة أخرى إلى الجهاز لتحسين تجربة المستخدم.
تحتوي الهواتف الذكية الحديثة على مستشعرات بصمات الأصابع ، LiDAR ، ومستشعرات كاميرا أفضل وأكبر من أي وقت مضى ، وعلى بعض الأجهزة ، حتى مستشعرات Time of Flight (ToF). ولكن من بين جميع المستشعرات المختلفة التي ستراها على هاتفك ، يظهر مستشعر ToF ، غالبًا لأنه يؤثر على الأشياء التي نقوم بها على هواتفنا الذكية بطريقة خاصة للغاية وغير ملحوظة.
ما هو مستشعر وقت الرحلة (ToF)؟
مستشعر وقت الرحلة (ToF) ، المعروف أيضًا باسم كاميرا ToF ، هو مستشعر متخصص يقيس العمق أو المسافة إلى كائن عن طريق إصدار شعاع من الضوء بالأشعة تحت الحمراء وقياس الوقت فيه عائدات. ومن هنا جاء اسم زمن الرحلة.
هذا مشابه جدًا لكاميرات LiDAR الموجودة في تشكيلة iPhone Pro وحتى على بعض الهواتف الذكية (بما في ذلك iPhone) أنظمة الكشف عن الوجه ، حيث ينشئ الجهاز خريطة الأشعة تحت الحمراء لوجه المالك ويستخدمها كمرجع ضد الشخص الذي يراه لتحديد ما إذا كان سيتم إلغاء قفل الجهاز أو لا. هكذا قال،
هناك اختلافات بين مستشعرات ToF و LiDAR.استخدام الضوء المنعكس (أو الصوت) لقياس المسافة ليس فكرة جديدة أيضًا. الأجهزة المماثلة مثل أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية والأشعة تحت الحمراء كانت موجودة لفترة أطول ، وتوفر نفس الوظيفة بشكل أساسي ، وإن كان ذلك بتفاصيل أقل بكثير. تشمل مزايا مستشعر ToF قياسات دقيقة وسريعة ومدى أطول وسلامة الاستخدام.
مقارنةً بتقنيات القياس ثلاثية الأبعاد الأخرى ، فإن مستشعرات ToF رخيصة نسبيًا في الإنتاج والاستخدام. كما أنها لا تتطلب الكثير من قوة المعالجة ، مما يجعلها مثالية لحالات الاستخدام مثل الهواتف الذكية ، حيث يمكن أن تساعد معرفة عمق كائن معين في تسهيل ميزات مثل الوضع الرأسي، وقوة المعالجة أعلى من سعرها.
يتم تصنيع مستشعرات ToF بواسطة العديد من الشركات المصنعة ، بما في ذلك Sony ، التي تزود Apple بأجهزة استشعار ثلاثية الأبعاد باستخدام تقنية ToF. تشمل الشركات المصنعة الأخرى لأجهزة استشعار ToF المشهورة TeraRanger One و Lucid و Adafruit و ASC TigerCub.
كيف يعمل مستشعر وقت الرحلة (ToF)؟
كما ذكرنا سابقًا ، تستخدم مستشعرات ToF ضوء الأشعة تحت الحمراء لقياس مسافة الجسم عن المستشعر. يطلق ليزر الأشعة تحت الحمراء الصغير الضوء ، الذي يرتد عن الجسم ويعود إلى المستشعر. يمكن لجهاز الاستشعار قياس مسافة الجسم بدقة عن طريق قياس الوقت الذي يستغرقه الضوء للارتداد والعودة إلى الكاميرا.
بما أننا نعرف بالفعل سرعة الضوء وحقيقة أنه يسافر ضعف المسافة بالضبط بين المستشعر والجسم ، يصبح من السهل معرفة المسافة باستخدام الأساسي معادلة:
(سرعة الضوء × زمن الرحلة) / 2
يمكن لبعض كاميرات ToF أيضًا استخدام موجات مستمرة لاكتشاف تحولات الطور في الضوء المنعكس لتحديد كل من العمق والمسافة. مرة أخرى ، بناءً على نوع المستشعر الذي تستخدمه ، قد تتمكن من استخراج الكثير من المعلومات. يمكن استخدام هذا لإنشاء خرائط ثلاثية الأبعاد لمحيط المستشعر.
أين تستخدم مستشعرات ToF؟
كما ذكرنا سابقًا ، تم استخدام مستشعرات ToF في العديد من الهواتف الذكية ككاميرا "عمق" لمساعدة الكاميرا الرئيسية للجهاز في إنتاج صور ذات جودة أعلى في الوضع الرأسي. تهدف هذه الصور إلى إنشاء عمق مجال ضحل لتكرار عدسة الكاميرا. نظرًا لأن معرفة عمق الكائنات المختلفة في مثل هذه الصور أمر بالغ الأهمية للحصول على تشويش الخلفية بشكل صحيح ، يمكن لكاميرات ومستشعرات ToF أن تحدث فرقًا كبيرًا.
بالإضافة إلى ذلك ، تُستخدم كاميرات ToF أيضًا في المصادقة البيومترية ، حيث يمكن لجهاز مزود بكاميرا ToF إنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد للوجه لاستخدامها كمرجع لإلغاء قفل الجهاز. هذا هو في الأساس كيف تعمل تقنية فتح الوجه، بما في ذلك معرف الوجه من Apple. كما أنها أكثر أمانًا من مجرد مقارنة صورتين لتحديد تطابق ، حيث يوجد المزيد من البيانات للعمل عليها مقارنة بالصور التقليدية رؤية الكمبيوتر الخوارزميات التي تعمل على بيانات ثنائية الأبعاد.
يتم استخدامها بشكل شائع في السيارات الكهربائية وأنظمة الملاحة الأخرى بفضل قدراتها في اكتشاف الأشياء ومعدل الاقتراع المرتفع ، والذي يمكن أن يصل إلى ما يقرب من 160 هرتز في بعض أجهزة الاستشعار. وهذا يجعلها مثالية لتطبيقات الوقت الفعلي مثل اكتشاف الأشياء والتنقل وحتى تعتيم الخلفية على مكالمات Zoom.
غالبًا ما يتم تطبيق هذه القدرة على التمييز بين الموضوع والخلفية على الطباعة ثلاثية الأبعاد. يمكن لكاميرات ToF نسخ كائن واقعي بسهولة في جميع الأبعاد الثلاثة ، مما يوفر عليك متاعب تصميمه من البداية ، خاصةً إذا كان هيكلًا معقدًا.
تساعد مستشعرات ToF أيضًا في التصوير ثلاثي الأبعاد وتحسين تجارب الواقع المعزز بالإضافة إلى مسح الكائنات والتنقل بالإيماءات والتنقل الداخلي.
يمكنك العثور على مستشعرات ToF على أجهزة Xbox Kinect من Microsoft وغيرها مشاريع التعرف على الإيماءاتوالطائرات بدون طيار وسماعات الرأس AR. بشكل عام ، تعني تعدد استخداماتها أن حالات استخدامها تتراوح من أي مكان بين مجموعة كاميرا الهاتف الذكي إلى نظام الملاحة في السيارة المستقلة.
هل تحتاج إلى كاميرا ToF على هاتفك؟
ليس حقيقيًا.
لقد قطع التصوير الفوتوغرافي الحاسوبي شوطًا طويلاً ، وتحتوي معظم الهواتف الذكية الحديثة على برامج جيدة بما يكفي لفصل الموضوع عن الخلفية تمامًا باستخدام البرنامج. بالإضافة إلى ذلك ، عندما يتعلق الأمر بالتصوير بالهواتف الذكية ، يمكن أن يُحدث عدد الميجابكسل وحجم مستشعر الكاميرا فرقًا أكبر بكثير.
بينما كان هناك وقت كانت تُشاهد فيه كاميرات ToF بشكل شائع على الهواتف الذكية الرائدة ، إلا أنها موجودة الآن في الغالب الأجهزة متوسطة المدى أو على تشكيلة iPhone Pro على شكل مستشعرات LiDAR ، وهو مفهوم يعمل على Time of Flight مبدأ.
ومع ذلك ، فإن وجود كاميرا ToF على هاتفك يمكن أن يكون مفيدًا في بعض الأحيان ، خاصة فيما يتعلق بالمصادقة البيومترية. يمكن أن يوفر أيضًا أداة قياس المسافة المضمنة في هاتفك وتوفر المزيد من بيانات العمق لـ برنامج التصوير الفوتوغرافي الحسابي الذي يعمل على هاتفك ، مما يؤدي إلى وضع عمودي أفضل طلقات.
تعرف على أجهزة الاستشعار الخاصة بك
تمتلئ الهواتف الذكية بالمزيد والمزيد من المستشعرات لجعل تجربتك أفضل بكثير. تعد كاميرا ToF مجرد واحدة أخرى من تلك المستشعرات الموجودة على هاتفك والتي لا يمكن استخدامها مباشرة ولكن يمكن أن تحدث فرقًا كبيرًا في العديد من الميزات الأخرى.
