最近，ToF 相机已成为现代旗舰智能手机相机组中不可或缺的一部分。 但是它们是如何工作的，为什么需要它们以及在哪里可以使用它们？
“他们是，就这样吧，”大多数用户会说。 事实上，很少有关于 ToF 传感器的信息发布。 除非我的记者同行，不是所有人，甚至是专业专家，都能清楚地解释他们的必要性。 让我们澄清一下这个问题。 也许文本的一部分会包含很多术语，但我会尽可能简单地解释什么是 ToF 相机、您可以在哪里应用它的功能以及如何在实际中看到它。 好吧，我们走吧！
什么是 ToF 相机？
还记得那些二战时期的潜艇电影吗？ 用来探测敌舰的声纳设备出现在那里。 该设备向水空间发出“砰”的声音，并等待信号被反射。 根据声波返回所需的时间，专家试图确定敌方潜艇的位置。
就像声纳一样，ToF 相机测量光线从物体反弹所需的时间。 然后相机使用延迟数据来确定距离。 因此，ToF 传感器创建了世界的三维地图。
这就是 ToF 相机有时也被称为“深度相机”的原因。 ToF 相机（飞行时间）是一种传感器，能够发射某种红外光谱中的光，然后记录其从物体反射的速度。 传感器本身由两部分组成：第一部分是发射红外线的二极管，第二部分是特殊的光敏矩阵。
相机测量从物体反射的光返回到它的时间。 基于精度高达纳秒的计算，该设备不仅能够准确估计单个物体与传感器的距离，还能确定它们的形状。 没错，它与声纳声纳非常相似。 只有在这种情况下，我们才会向物体发送光而不是声音。
以类似原理工作的传感器也被用于自动驾驶汽车，甚至是美国宇航局建造的太空探测器。 逐步小型化和相对较低的制造成本意味着这项技术今天可以放在您的口袋里。 事实上，ToF 传感器已经出现在许多顶级智能手机中。 以下是一些配备 ToF 摄像头的移动设备：
- Samsung Galaxy S10 5G
- Samsung Galaxy 注意10+
- Samsung Galaxy S20+
- Samsung Galaxy S20超5G
- LG G8 薄 Q
- OPPO RX17 Pro
- 荣誉观看20
- Huawei P30 Pro
- Huawei Mate 30 Pro
- Huawei P40 Pro
- OPPO雷诺
- Sony 的Xperia XZ4
我相信每年这个名单只会扩大，因为这种传感器的潜力是巨大的。 也许很快 Google 也会在其 Pixel 中安装这样的摄像头。 也有希望和 Apple 将关注ToF传感器，为这项技术的广泛普及做出贡献，并充分利用其能力。 类似的传感器出现在新款 iPad Pro 中也不是没有原因的。
嗯，理论很清楚，现在让我们仔细看看 ToF 相机在实践中的能力。 应该理解的是，您不能简单地拿起并打开此传感器，但您仍然可以在某些应用程序中使用它，即使是在使用相机拍摄时也是如此。
如何使用 ToF 相机？
我们测量距离
在某些智能手机上 Samsung （包括 Note10+、S20+ 和 S20 Ultra）和 Huawei （包括P30 Pro、Mate 30 Pro、 Huawei P40 Pro），您可以安装一个名为 Measure 的距离测量应用程序。
一切都非常简单，而且非常准确。 作为测试的一部分，我使用此应用程序和智能手机进行了测量 Samsung Galaxy S20 Ultra 电视屏幕的长度、宽度和对角线，手机给出的尺寸精确到厘米。
拍照时背景虚化
3D 渲染系统的一个应用可能是创建数字景深，这样您就可以为照片或视频添加模糊背景。 目前这仅适用于照片，不适用于视频。 该功能还允许我们摆脱进入框架或破坏图片印象的背景的不必要的对象。
此外，在某些手机上，ToF 传感器支持自动对焦或允许您在人像模式下更准确地虚化背景。 简而言之，它可以帮助您拍出更好的自拍来取悦您的粉丝，例如 Instagram.
运动追踪
LG G8 ThinQ 智能手机的前面板上有一个 ToF 传感器，除其他外，用于检测在空间中执行的手势。 我真的不想谈论使用这种手势的可能性，最好自己看看。
Google Play 也有几款与控制器支持的类似的动作游戏 Microsoft 动感。
创建 3D 模型和增强现实
借助 ToF 相机创建 3D 模型的可能性可以说不完。 现在，您可以使用不同角度的自拍照片来创建您的面部模型，如果您手边有 3D 打印机，甚至可以打印出来。 当然，有人会说这些只是游戏和娱乐。 但很有可能在未来，ToF 相机将用于制造汽车或其他机械部件。
虚拟现实和增强现实越来越频繁地来敲我们的门。支持增强现实的游戏越来越多地出现在智能手机中 Android 和iOS。它是令人兴奋的、有教育意义的，可以让你花时间受益匪浅。特别是，在Play Market中您已经可以找到大量支持Google ARCore平台的应用程序和游戏。下载并安装 Google Play Services for AR 应用程序就足够了，这样的游戏和应用程序将在增强现实中为您提供。正是ToF摄像头的使用，可以让您充分享受增强现实的效果。
反过来，在新 Apple iPad Pro 深度传感器负责在增强现实模式下将虚拟对象更准确地叠加在来自相机的图像上。
智能手机作为夜视仪？
目前，对于大多数设备，ToF 传感器的工作对用户而言几乎是不知不觉的，仅支持需要确定场景深度的功能。
然而，在 Google Play 中，我发现了一个名为 Night Vision 的出色应用程序，它允许您以不同寻常的方式使用 3D 扫描仪。 我把它安装在我的 Huawei P30 Pro。
该应用程序实时显示 ToF 传感器捕获的内容。 因为它使用了人眼不可见的红外线，即使在完全黑暗的情况下，深度图也清晰可见。
我很惊讶这么小的传感器可以扫描多大的区域。 我预计它会在几十厘米后缩小，但实际上你可以在瞬间创建整个房间的三维地图。 ToF 相机可轻松检测 4-5 米距离内的小物体形状。
您的孩子会特别喜欢这样的夜视仪。 我相信她会立即跑去探索你公寓或房子里最黑暗的角落。
ToF 相机作为生物识别传感器
ToF 相机通常以两个微型孔的形式实现，红外二极管和矩阵隐藏在其中。 这里出现了一个问题：“为什么 Apple 不想使用这项技术而不是其 TrueDepth 系统，其多个传感器占据手机屏幕宽度的一半以上？”
原因可能是扫描质量差。 目前智能手机中使用的 ToF 相机分辨率非常低（最高 240p），导致图像像素化程度高。
如您所见，此类扫描的细节太小，软件无法准确识别面部特征。
但是，就我个人而言，我没有看到任何禁忌症，据此面部扫描仪无法在混合模式下工作。 从理论上讲，在自拍相机分析面部特征并检测睁眼的同时，ToF 传感器会检查它是否真的在处理具有特定形状和大小的三维物体，而不是照片。
这样的扫描仪可能很难被愚弄，同时它又快又便宜，而且是非侵入性的。 所以如果在不久的将来我不会感到惊讶 Apple 将使用 ToF 技术打造下一代 Face ID 扫描仪，因此这种 3D 面部识别将变得更加普遍。
我设法发现了 Huawei P40 Pro就搭载了这样一颗ToF传感器，它位于双前置摄像头之间，参与人脸解锁过程。 而且我仍然想知道为什么通过面部解锁 Huawei P40 Pro 比其前身 P30 Pro 快得多。 另外，想靠一张照片骗过新旗舰是绝对不可能的。 刚被我检查过。
移动电影制作人的未来应用程序
如果 3D ToF 技术可以用来为背景添加浅景深，任何使用智能手机拍摄视频的人都会非常感兴趣。 特别是如果该过程可以转移到后期制作，因为它提供了更大的灵活性。
此外，那些将计算机效果添加到视频中的人可能会对 ToF 功能感兴趣。 例如，在跟踪视频中的运动时，最好尽可能准确地聚焦在对象上。 使用 3D 地图应该可以让我们拍摄清晰的一切，然后在需要时添加必要的背景模糊和特殊效果。
这只是我的猜测，但 3D 扫描无疑具有改进视频捕获过程的巨大潜力。 现代电影已经证明了这一点，我希望它很快就会出现在消费领域。
拍摄视频时智能手机相机尚不具备这些功能的原因可能与需要提高处理能力有关。 测试证明，智能手机在使用 ToF 传感器时会发热。 而且由于它们没有主动冷却，这可能会有点问题。
但随着移动处理器的功率增加，我认为 ToF 相机将在照片和视频应用中得到更广泛的应用。
有一件事可以肯定——ToF 具有巨大的潜力
智能手机可以用作超精确距离测量设备或夜视设备这一事实意味着我再也不会购买没有 ToF 传感器的手机。 这是近年来最有趣的技术之一，它才刚刚开始。
这么小的传感器能做这么多事情真是太神奇了。 我祈祷制造商和应用程序开发人员将继续致力于利用其功能。 我相信我们会不止一次听到有关 ToF 相机新应用的消息。 现在谁会说这是对主要智能手机相机的不必要补充？
有趣的信息