Time of Flight Sensor - ein Durchbruch beim 3D-Scannen?
Obwohl das Prinzip des Flugzeitsensors (Time-of-Flight, ToF) in der Praxis eine seit langem verwendete 3D-Methode ist, gerät es jetzt mit hochwertigen Kameras in das Unterbewusstsein von Mobiltelefonbesitzern. Wozu dient diese Art der Erfassung von 3D-Daten und welche Neuigkeiten bringt sie in die Welt der intelligenten Geräte?
Was ist ein Time of Flight Sensor (ToF)?
Der Time of Flight Sensor ist ein Sensor, der mithilfe von Lichtstrahlen oder Ultraschall den Abstand zwischen sich und allen Objekten misst, die in den Betrachtungswinkel fallen. Lichtstrahlung wird jedoch häufiger für diese Messmethode verwendet, da sie im Vergleich zu Ultraschall eine höhere Geschwindigkeit und ein breiteres Transmissionsband bietet. Durch die Verwendung des Infrarotbereichs des Spektrums wird auch das Rauschen reduziert, wodurch der Strahl leichter vom normalen Tageslicht getrennt werden kann.
Der Flugzeitsensor ist in vielen Bereichen vielseitig einsetzbar. Es wird verwendet, um Objekte zu scannen, innerhalb eines Gebäudes zu navigieren, Hindernisse zu erkennen, Gesten für die 3D-Visualisierung und Augmented Reality zu erkennen oder sogar digitale Fotos im Echtzeitmodus zu bearbeiten. Mit dem Flugzeitsensor sind nicht nur beliebte IoT- Geräte und Drohnen, sondern auch über Smartphones ausgestattet.
Wie funktioniert der Flugzeitsensor?
Der Flugzeitsensor sendet ein Signal, das von Objekten abprallt, die in den Betrachtungswinkel des Sensors fallen, und zum Empfänger im Sensor zurückkehrt. Durch Vergleichen der Sendezeit und der Empfangszeit für jedes Pixel wird der spezifische Wert der Entfernung von dem Sensor erhalten, bei dem das Signal reflektiert wurde. Bei beweglichen Geräten gibt es eine Vielzahl solcher Signale. Viele Sensoren können daher Strom sparen, wenn das Gerät nicht benutzt wird.
Die Entfernungsberechnung basiert auf der obigen Formel.
Time-of-Flight zur Fotoverbesserung
Der Time-of-Flight Sensor ist der Schlüssel zur weiteren Verbesserung der Qualität mobiler Fotos. Aufgrund des sehr genau gemessenen Abstands jedes Pixels vom Sensor kann die Hintergrundunschärfe besser berechnet werden. Es wird jedoch eine äußerst fein abgestimmte Software benötigt, um diese Funktion anwenden zu können und die Sensordaten entsprechend zu verwenden. Daher kommt es derzeit vor allem auf die Produkte einzelner Hersteller an.
In diesem Bild ist der Abstand der Motive farblich gekennzeichnet.
Was ist der Unterschied zu anderen 3D-Technologien?
Im Gegensatz zu anderen 3D-Scanmethoden wie Stereoaufnahmen oder strukturiertem Licht bietet der Time-of-Flight Sensor Echtzeit-Anwendungsfunktionen mit bis zu 160 Bildern pro Sekunde. Darüber hinaus ist diese Technologie relativ kostengünstig und nicht zu kompliziert herzustellen. Sie bietet die beste Auflösung aller 3D-Methoden.
Handys mit ToF-Sensor
ToF ist keine revolutionäre Neuheit. Mit diesem Sensor wurde schon lange experimentiert. Ee befindet sich im Kinect-Bewegungssensor der zweiten Generation von Microsoft. Er wird üblicherweise zum LIDAR-Scannen der Erdoberfläche, für autonome Fahrzeuge oder Drohnen verwendet .
Das Ergebnis der LIDAR-Abtastung der Erdoberfläche.
In jüngster Zeit hat die ToF-Kamera schrittweise eine breite Palette mobiler Geräte erreicht, mit dem Ziel einer intensiven Fotoverbesserung oder Augmented Reality. Es gibt auch Spekulationen über die Integration von ToF in das iPhone. Einige mobile Geräte sind jedoch bereits mit Time-of-Flight ausgestattet. Zum Beispiel diese ausgewählten Geräte:
- Honor View 20
- Huawei P30
- Samsung Galaxy S10 5G
- Oppo RX17 Pro
- LG G8 ThinQ
Der Honor P30 Pro kombiniert einen Flugzeitsensor mit einer Leica-Kamera.
- Samsung Galaxy S20
- Samsung Galaxy S10 Lite (VORSCHAU): neues Design und schöne Ausstattung
- Samsung Galaxy Note10 Lite (VORSCHAU): Leichter Arbeiter mit Stift und 6,7-Zoll-Bildschirm
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Der Time of Flight Sensor (ToF) wird verwendet, wenn die Tiefe oder Entfernung eines Objekts genau gemessen werden muss. Er taucht aber auch allmählich in Smartphones auf und trägt dazu bei, den allgemeinen Spaß an der Fotografie oder die Verwendung von virtueller oder erweiterter Realität zu verbessern. In Zukunft werden wir viel mehr über den ToF-Sensor hören.