Czujniki LiDAR i ToF: jaka jest różnica?

Ostatnio w artykułach poświęconych aparatom w nowych urządzeniach Apple’a często spotykamy się z określeniem czujnik LiDAR. To zdanie jest tak często powtarzane, że zapominamy, że telefony z Rzeczywistością Rozszerzoną mogą działać w dowolny sposób, zwłaszcza z narzędziami ToF, które przenoszą telefony Samsung na wyższy poziom.

Gdzie więc jest różnica między LiDAR i ToF? Przekonajmy się z Quantrimangiem.

Co to jest ToF?

ToF oznacza czas lotu. W rzeczywistości ToF wykorzystuje prędkość światła (lub nawet dźwięku) do określenia odległości. Mierzy czas potrzebny światłu na opuszczenie urządzenia, dotarcie do obiektu i powrót, wszystko podzielone na dwa okresy wskazujące odległość od urządzenia do obiektu lub powierzchni.

Urządzenia z Androidem korzystają z czujników ToF

Zatem cały LiDAR jest rodzajem Time of Flight, ale nie każdy ToF jest LiDAR. W uproszczeniu ToF oznacza optyczny pomiar odległości, który nie ma nic wspólnego z LiDAR-em.

Co to jest LiDAR?

LiDAR oznacza wykrywanie i określanie zasięgu światła. Technologia ta wykorzystuje laser lub wiązkę lasera oraz podobne źródło światła jak powyżej.

Czujnik LiDAR w iPhonie

Do pomiaru szerokości pomieszczenia można użyć jednego czujnika LiDAR, ale do utworzenia „chmury punktów” można użyć wielu czujników LiDAR. Punkty te służą do stworzenia modelu 3D obiektu lub mapy topograficznej całego obszaru.

Chociaż LiDAR może być nowością w urządzeniach mobilnych, technologia ta istnieje już od jakiegoś czasu. Gdy nie jest zainstalowany na telefonie, LiDAR służy do wszystkich zadań, od mapowania środowisk podwodnych po stanowiska archeologiczne.

Różnica między LiDAR i ToF

Różnica funkcjonalna między LiDAR a innymi formami ToF polega na tym, że LiDAR wykorzystuje laser impulsowy do zbudowania „chmury punktów”, która jest następnie wykorzystywana do tworzenia mapy lub obrazu 3D. Aplikacje ToF tworzą „mapy głębi” w oparciu o detekcję światła, często za pomocą standardowej kamery RGB.

Przewaga ToF nad LiDAR polega na tym, że ToF wymaga mniej specjalistycznego sprzętu, dzięki czemu można go używać z małymi i tańszymi urządzeniami. Korzyści z LiDAR wynikają z faktu, że komputery mogą łatwo odczytać chmury punktów w odniesieniu do map głębokości.

Interfejs Depth API stworzony przez Google dla Androida działa najlepiej na urządzeniach obsługujących ToF, tworząc mapę głębi i rozpoznając „punkty charakterystyczne”. Te punkty charakterystyczne często stanowią bariery pomiędzy różnymi intensywnościami światła, które następnie wykorzystuje się do zdefiniowania różnych płaszczyzn w otoczeniu. Zasadniczo tworzy to chmurę punktów o niższej rozdzielczości.

Jak ToF i LiDAR współpracują z mobilnym AR

Mapy głębi i chmury punktów są świetne i dla niektórych użytkowników to wystarczy. Jednak w przypadku większości aplikacji AR dane te muszą być kontekstualizowane. Zarówno ToF, jak i LiDAR osiągają to, współpracując z innymi czujnikami na urządzeniach mobilnych. W szczególności platformy te muszą rozumieć orientację i ruch Twojego telefonu.

Czy LiDAR jest lepszy od ToF?

Mówiąc ściślej, LiDAR jest szybszy i dokładniejszy niż ToF. Staje się to jednak ważniejsze w przypadku zastosowań nowych technologii.

Na przykład interfejsy API ToF i Depth firmy Google mają trudności ze zrozumieniem dużych płaszczyzn o niskiej teksturze, takich jak białe ściany. Może to utrudniać aplikacjom korzystającym z tej metody dokładne umieszczanie obiektów cyfrowych na określonych powierzchniach w świecie fizycznym. W aplikacjach korzystających z LiDAR ryzyko wystąpienia tego problemu jest mniejsze.

Jednak w zastosowaniach obejmujących środowiska zróżnicowane strukturalnie lub większe jest mało prawdopodobne, aby wystąpił ten problem. Co więcej, większość konsumenckich aplikacji AR na urządzenia mobilne wykorzystuje filtry AR na twarzy lub ciele użytkownika – jest to aplikacja, która raczej nie spowoduje problemów ze względu na duże powierzchnie.

Dlaczego Apple i Google używają różnych czujników głębokości?

Apple twierdzi, że wypuszczając na rynek urządzenia kompatybilne z LiDAR, połączył czujniki ze sprzętem, aby „umożliwić bardziej profesjonalny przepływ pracy, obsługując profesjonalne aplikacje do zdjęć i wideo”. iPad Pro zgodny z LiDAR to „najlepsze na świecie urządzenie obsługujące rzeczywistość rozszerzoną”, a produkt wprowadzany na rynek zawiera aplikacje pomiarowe Apple.

Google szczegółowo wyjaśnia, dlaczego ich interfejs Depth API i nowa linia urządzeń obsługujących nie korzystają z LiDAR. Współpraca z LiDAR sprawia, że ​​urządzenia z Androidem są lżejsze i tańsze, a ponadto istnieje duża zaleta w postaci dostępności.

Ponieważ telefony z Androidem są produkowane przez wiele firm, przyjęcie LiDAR będzie faworyzowało modele kompatybilne z LiDAR w stosunku do innych. Co więcej, ponieważ wymaga tylko standardowej kamery, Depth API jest wstecznie kompatybilne z większą liczbą urządzeń.