Le telecamere del tempo di volo stanno iniziando a comparire su una serie di gadget. Queste telecamere ToF misurano la profondità di una scena e vengono utilizzate per mappare i dintorni, per navigare intorno agli ostacoli e molto altro ancora. Diamo un'occhiata più da vicino a cosa fa una fotocamera del tempo di volo, a cosa viene utilizzata e quali aspetti tecnologici le presentano …
Cos'è il tempo di volo?
Il modo più semplice di pensare al tempo di volo è che è come un sistema sonar, tranne per il fatto che utilizza la luce anziché il suono per rilevare le cose.
Le telecamere Time-of-flight, o telecamere ToF, stanno diventando una caratteristica comune crescente su telefoni cellulari, droni e robot industriali. Conosciute anche come telecamere di profondità, mappano l'ambiente circostante creando una rappresentazione tridimensionale di base di ciò che si trova di fronte a loro.
La fotocamera può essere utilizzata su un drone o un'auto per evitare ostacoli, ad esempio. Ma gli usi che ToF può essere utilizzato possono essere utilizzati anche per identificare un soggetto o per il riconoscimento dei gesti. ToF può essere utilizzato per applicazioni di sicurezza - aiutando a identificare l'utente - o semplicemente, forse, per dire la differenza tra il gatto del vicino e un intruso umano.
Hanno anche un ruolo importante da svolgere nelle applicazioni VR e di realtà aumentata, consentendo ai giochi, ad esempio, di sovrapporre un mondo virtuale al mondo reale.
Come funzionano le telecamere Time-of-Flight?
Una fotocamera del tempo di volo ha un sensore di immagine più o meno allo stesso modo di una normale fotocamera digitale. Ma il compito di ogni photosite sul sensore CCD è misurare il tempo impiegato da un raggio di luce a infrarossi sparato dalla fotocamera per tornare alla fotocamera, dopo che si riflette sugli oggetti nella scena di fronte ad esso. L'intera scena viene catturata e misurata con un singolo impulso di luce, quindi non ci sono parti in movimento.
Dato che stiamo parlando della velocità della luce, la misurazione avviene in molto meno di un battito di ciglia. Come ti dirà ogni scolaretto disadattato, la luce viaggia a 300.000 km al secondo. Quindi, per un soggetto che si trova a 5 m di distanza, ad esempio, la differenza di tempo tra la luce che esce dalla fotocamera e quella che ritorna è di soli 33 nanosecondi. O 0,000000033 sec, se preferisci.
Queste differenze di tempo vengono misurate su ogni singolo pixel dell'immagine - ed è questa "immagine" che crea la mappa tridimensionale della scena. E può farlo continuamente, con un tipico frame rate massimo di 60 fps.
La tecnologia è in circolazione da un po 'di tempo, ma la velocità di elaborazione necessaria ha significato che questa tecnologia di rilevamento della profondità ha impiegato un po' di tempo per arrivare sui gadget di tutti i giorni.
Le attuali fotocamere ToF tendono a una risoluzione piuttosto bassa. La fotocamera del tempo di volo nell'S10 5G di Samsung recentemente annunciata è di soli 240x160 pixel.
Perché le fotocamere ToF sui telefoni?
L'ultima generazione di telefoni cellulari non ha solo una fotocamera. Per molto tempo ne hanno avuti due: uno per le foto di ciò che è davanti a loro e l'altro per i selfie. Ma i telefoni più recenti hanno ora diverse fotocamere frontali, con da due a sei obiettivi diversi, ciascuno con i propri sensori. Alcuni di questi sono usati per dare una scelta di diverse lunghezze focali, in modo da ottenere una visione veramente grandangolare se lo desideri, o un teleobiettivo decente senza la necessità di ritagliare l'immagine.
Ma sempre più spesso vediamo che una di queste fotocamere aggiuntive sulla parte anteriore degli smartphone è un sensore ToF.
Il sensore ToF può essere utilizzato per fornire funzionalità aggiuntive e le informazioni sulla profondità registrate possono essere utilizzate in modi diversi da diverse app sul telefono.
La fotocamera ToF potrebbe essere utilizzata per il riconoscimento dei gesti, ad esempio, in modo che tu possa riconoscere che vuoi che la fotocamera scatti una foto quando alzi la mano.
Allo stesso modo, le informazioni sulla profondità possono aiutare il software AI sul telefono a sfocare lo sfondo di un'immagine, dando la sfocatura bokeh amata dai fotografi ritrattisti professionisti.
Quali telefoni hanno fotocamere ToF?
I telefoni con fotocamera che sono già stati rilasciati o trapelati finora con le fotocamere ToF includono:
- Samsung Galaxy S10 5G
- LG G8 Thin Q
- Oppo RX17 Pro
- Honor View 20
- Huawei P30 Pro
- Oppo Reno
- Sony Xperia XZ4
Quali altre applicazioni utilizzano ToF?
Il tempo di volo viene utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni … e non è sempre facile prevedere come verranno utilizzati. I telefoni cellulari incorporano in parte la tecnologia in modo che possa essere integrata con software e app che devono ancora essere scritti.
Sul posto di lavoro, i sensori e le telecamere ToF vengono venduti come componenti. Così possono, ad esempio, essere utilizzati su linee di produzione da robot per scegliere il componente giusto o per individuare merci difettose.
Con i droni, un ToF è un ottimo modo per vedere ed evitare gli ostacoli, ma è particolarmente utile per navigare tra gli edifici.
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