Time-of-flight-camera's verschijnen op een aantal gadgets. Deze ToF-camera's meten de diepte in een scène - en worden gebruikt om de omgeving in kaart te brengen, om obstakels heen te navigeren, en nog veel meer. Laten we eens nader bekijken wat een time-of-flight-camera doet, waarvoor deze wordt gebruikt en welke technische snufjes deze kenmerken …
Wat is Time-of-Flight?
De gemakkelijkste manier om na te denken over vluchttijd is als een sonarsysteem, behalve dat het licht gebruikt in plaats van geluid om dingen te detecteren.
Time-of-flight-camera's, of ToF-camera's, worden een steeds vaker voorkomende functie op mobiele telefoons, drones en industriële robots. Ook bekend als dieptecamera's, brengen ze de omgeving in kaart en creëren ze een eenvoudige driedimensionale weergave van wat zich voor hen bevindt.
De camera kan worden gebruikt op een drone of een auto om bijvoorbeeld obstakels te vermijden. Maar de toepassingen die ToF kan gebruiken, kunnen ook worden gebruikt voor het identificeren van een onderwerp of voor gebarenherkenning. ToF kan worden gebruikt voor beveiligingstoepassingen - om de gebruiker te helpen identificeren - of om simpelweg het verschil te zien tussen de kat van de buren en een menselijke indringer.
Ze spelen ook een belangrijke rol in VR- en augmented reality-toepassingen, waardoor games bijvoorbeeld een virtuele wereld over de echte wereld kunnen leggen.
Hoe werken Time-of-Flight-camera's?
Een time-of-flight camera heeft een beeldsensor op vrijwel dezelfde manier als een normale digitale camera. Maar het is de taak van elke fotosite op de CCD-sensor om de tijd te meten die een straal infraroodlicht, afgevuurd door de camera, nodig heeft om terug te keren naar de camera - nadat deze weerkaatst wordt door de objecten in de scène ervoor. De hele scène wordt vastgelegd en gemeten met een enkele lichtpuls - er zijn dus geen bewegende delen.
Omdat we het hebben over de lichtsnelheid, vindt de meting plaats in veel minder ogenblikken. Zoals elke ondeugende schoolkind je zal vertellen, reist het licht met 300.000 km per seconde. Dus voor een onderwerp dat zich bijvoorbeeld op 5 meter afstand bevindt, is het tijdsverschil tussen het licht dat de camera verlaat en terugkeert slechts 33 nanoseconden. Of 0,000000033sec, als u dat wilt.
Deze tijdsverschillen worden gemeten bij elke afzonderlijke pixel in het beeld - en het is deze 'foto' die de driedimensionale kaart van de scène oplevert. En het kan dit continu doen - met een typische maximale framesnelheid van 60 fps.
De technologie bestaat al een tijdje - maar de benodigde verwerkingssnelheid heeft ertoe geleid dat deze dieptesensortechnologie even heeft geduurd om alledaagse gadgets te bereiken.
Huidige ToF-camera's hebben de neiging om een vrij lage resolutie te hebben. De time-of-flight camera in de onlangs aangekondigde Samsung S10 5G is slechts 240x160 pixels.
Waarom ToF-camera's op telefoons?
De nieuwste generatie mobiele telefoons heeft niet één camera. Ze hebben er al een hele tijd twee: een voor foto's van wat er voor hen ligt en de andere voor selfies. Maar de nieuwste telefoons hebben nu meerdere camera's aan de voorkant - met twee tot zes verschillende lenzen met elk hun eigen sensoren. Sommige hiervan worden gebruikt om een keuze te maken uit verschillende brandpuntsafstanden - zodat u een echt groothoekbeeld krijgt als u dat wilt, of een fatsoenlijke telefoto zonder dat u het beeld hoeft bij te snijden.
Maar steeds vaker zien we dat een van deze extra camera's aan de voorkant van smartphones een ToF-sensor is.
De ToF-sensor kan worden gebruikt om extra functies te geven - en de diepte-informatie die erdoor wordt geregistreerd, kan op verschillende manieren worden gebruikt door verschillende apps op de telefoon.
De ToF-camera kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor gebarenherkenning, zodat u kunt herkennen dat u wilt dat de camera een foto maakt wanneer u uw hand opsteekt.
Evenzo kan de diepte-informatie de AI-software op de telefoon helpen om de achtergrond van een afbeelding onscherp te maken, waardoor de bokeh-onscherpte ontstaat die geliefd is bij professionele portretfotografen.
Welke telefoons hebben ToF-camera's?
Cameratelefoons die tot nu toe al zijn uitgebracht of gelekt met ToF-camera's zijn onder meer:
- Samsung Galaxy S10 5G
- LG G8 Thin Q
- Oppo RX17 Pro
- Eerweergave 20
- Huawei P30 Pro
- Oppo Reno
- Sony Xperia XZ4
Welke andere applicaties gebruiken ToF?
Time-of-flight wordt gebruikt in een breed scala aan toepassingen … en het is niet altijd gemakkelijk te voorspellen hoe ze zullen worden gebruikt. Mobiele telefoons zijn gedeeltelijk voorzien van de technologie, zodat deze kan worden geïntegreerd met software en apps die nog moeten worden geschreven.
Op de werkvloer worden ToF-sensoren en camera's verkocht als componenten. Zo kunnen ze bijvoorbeeld door robots op productielijnen worden ingezet om het juiste onderdeel te kiezen, of om defecte goederen op te sporen.
Met drones is een ToF een geweldige manier om obstakels te zien en te vermijden, maar vooral handig bij het navigeren door gebouwen.
Meer lezen
Wat is 5G? En wat betekent het voor fotografen?
Wat is 8K? En wat betekent het voor fotografen en videografen?
De beste cameratelefoon van 2022-2023: ultieme smartphonecamera's op de proef
