ToF-сенсор: как телефон измеряет расстояние светом

ToF-сенсор (Time of Flight, «время полета») - это датчик, который измеряет расстояние до предметов, засекая, сколько времени нужно инфракрасному свету, чтобы долететь до них и вернуться.

ToF-сенсор измеряет расстояние, как эхо в горах, но светом

Простыми словами

Крикни в горах - и услышишь эхо. Чем дальше гора, тем дольше ждать. ToF-сенсор «кричит» невидимым светом и засекает «эхо». Только свет летит так быстро, что время считают в миллиардных долях секунды - и из этого получают расстояние до каждой точки сцены.

Как это работает

Сенсор излучает импульсы или модулированный инфракрасный свет - человек его не видит.
Свет отражается от предметов и возвращается на специальную матрицу.
Каждый пиксель матрицы определяет, сколько летел свет.
По времени полета считают расстояние - получается карта глубины сцены.
Программа использует эту карту для фокуса, размытия фона, измерений или навигации.

Карта глубины, которую строит ToF-сенсор

Где ты это увидишь

В некоторых смартфонах рядом с основной камерой (для быстрого автофокуса и портретного режима), в роботах-пылесосах (датчики препятствий), в дронах (удержание высоты), в игровых сенсорах движения, в системах распознавания лица и жестов, в датчиках приближения.

Важно ли это при выборе

В смартфоне - не критично: современный автофокус и ИИ часто справляются без ToF. В роботе-пылесосе ToF-датчики спереди помогают не врезаться в ножки стульев. Если видишь ToF в характеристиках - это приятный бонус, но не причина выбирать модель.

Мифы

Миф: ToF - это просто еще одна камера для фото. На самом деле: Он не делает обычных снимков, а измеряет глубину.
Миф: ToF и лидар - одно и то же. На самом деле: Принцип похож, но ToF-камера обычно снимает всю сцену сразу на короткой дистанции, а лидар сканирует и видит дальше.

Частые вопросы

Зачем ToF в телефоне, если есть две камеры?

Он быстрее и точнее измеряет глубину в темноте и на однородных поверхностях.

Опасен ли инфракрасный свет ToF?

Нет, мощность очень мала и безопасна для глаз.

Может ли ToF видеть сквозь стекло?

Плохо: стекло пропускает или отражает свет непредсказуемо.

Связанные термины

Лидар, SLAM, Вычислительная фотография, Робот-пылесос: типы навигации