最近，ToF 攝像頭已成為現代旗艦智能手機攝像頭組不可或缺的一部分。 但是它們是如何工作的，為什麼需要它們以及它們可以在哪裡使用？
“他們是，就這樣吧，”大多數用戶會說。 事實上，關於 ToF 傳感器的信息很少公佈。 除非我的記者同行，而且不是所有的記者，甚至是專業的專家，都能清楚地解釋他們的必要性。 讓我們澄清一下這個問題。 也許部分文本會包含很多術語，但我會盡量簡單地解釋什麼是 ToF 相機，您可以在哪裡應用它的功能以及如何在實際中看到它。 好吧，我們走吧！
什麼是 ToF 相機？
還記得那些二戰時期的潛艇電影嗎？ 用於探測敵艦的聲納設備出現在那裡。 設備向水空間發送聲音“ping”並等待信號被反射。 根據聲波返回所需的時間，專家試圖確定敵方潛艇的位置。
就像聲納一樣，ToF 相機測量光線從物體反彈所需的時間。 然後相機使用延遲數據來確定距離。 因此，ToF 傳感器創建了世界的 D 地圖。
這就是為什麼 ToF 相機有時也被稱為“深度相機”的原因。 ToF 相機（飛行時間）是一種傳感器，能夠發射紅外光譜中的某種光，然後記錄其從物體反射的速度。 傳感器本身由兩部分組成：第一部分是發射紅外光的二極管，第二部分是特殊的感光矩陣。
相機測量從物體反射的光返回到它的時間。 基於精確到納秒的計算，該設備不僅能夠準確估計單個物體與傳感器的距離，還能夠確定它們的形狀。 沒錯，它與聲納聲納非常相似。 只有在這種情況下，我們才向對象發送光而不是聲音。
以類似原理工作的傳感器也用於自動駕駛汽車，甚至美國宇航局製造的太空探測器。 逐漸小型化和相對較低的製造成本意味著這項技術今天可以在您的口袋裡。 事實上，ToF 傳感器已經在許多頂級智能手機中。 以下是一些配備 ToF 攝像頭的移動設備：
- Samsung Galaxy S10 5G
- Samsung Galaxy 注意10+
- Samsung Galaxy S20 +
- Samsung Galaxy S20超5G
- LG G8 薄 Q
- OPPO RX17專業版
- 榮譽查看20
- Huawei P30 Pro
- Huawei Mate 30 Pro
- Huawei P40 Pro
- OPPO雷諾
- Sony Xperia XZ4
我確信這個列表每年都會擴大，因為這個傳感器的潛力是巨大的。 也許很快谷歌也會在其 Pixels 中安裝這樣的相機。 還有希望和 Apple 將關注ToF傳感器，為這項技術的大普及做出貢獻，並充分發揮其能力。 類似的傳感器出現在新的 iPad Pro 中並非沒有道理。
好了，理論清楚了，現在讓我們仔細看看ToF相機在實踐中的能力。 應該理解，你不能簡單地拿起並打開這個傳感器，但你仍然可以在某些應用中使用它，即使是在用相機拍攝時也是如此。
如何使用 ToF 相機？
我們測量距離
在某些智能手機上 Samsung （包括 Note10+、S20+ 和 S20 Ultra）和 Huawei （包括 P30 Pro、Mate 30 Pro、 Huawei P40 Pro）您可以安裝一個名為 Measure 的距離測量應用程序。
一切工作都非常簡單，準確度令人印象深刻。 作為測試的一部分，我使用此應用程序和智能手機進行了測量 Samsung Galaxy S20 Ultra 電視和手機屏幕的長度、寬度和對角線將尺寸精確到厘米。
拍照時背景虛化
3D 渲染系統的一種應用可能是創建數字景深，以便您可以為照片或視頻添加模糊背景。 這僅適用於目前的照片，不適用於視頻。 該功能還允許我們擺脫進入框架或背景的不必要的物體，這些物體會破壞圖片的印象。
此外，在某些手機上，ToF 傳感器支持自動對焦或允許您在人像模式下更準確地虛化背景。 簡而言之，它可以幫助您拍出更好的自拍來取悅您的粉絲，例如 Instagram.
運動追踪
LG G8 ThinQ 智能手機的前面板上有一個 ToF 傳感器，除其他外，該傳感器用於檢測在空間中執行的手勢。 我真的不想談論使用這種手勢的可能性，最好自己看看。
Google Play 也有幾款與控制器支援的類似的動作遊戲 Microsoft 體感。
創建 3D 模型和增強現實
借助 ToF 相機創建 3D 模型的可能性可以說不完。 現在，您可以使用不同角度的自拍照片來創建您的臉部模型，如果您手頭有 3D 打印機，甚至可以打印它。 當然，有人會說，這些只是遊戲和娛樂。 但很有可能在未來，ToF 相機將被用於製造汽車或其他機構的零件。
虛擬實境和擴增實境越來越常來敲我們的門。支援擴增實境的遊戲越來越多地出現在智慧型手機中 Android 和iOS。它是令人興奮的、有教育意義的，可以讓你花時間受益匪淺。特別是，在Play Market中您已經可以找到大量支援Google ARCore平台的應用程式和遊戲。下載並安裝 Google Play Services for AR 應用程式就足夠了，這樣的遊戲和應用程式將在擴增實境中為您提供。正是ToF相機的使用，可以讓您充分享受擴增實境的效果。
反過來，在新 Apple iPad Pro 深度傳感器負責在增強現實模式下更準確地將虛擬對象疊加在來自攝像頭的圖像上。
智能手機作為夜視設備？
目前，對於大多數設備而言，ToF 傳感器對用戶來說幾乎是難以察覺的，僅支持需要確定場景深度的功能。
但是，在 Google Play 中，我發現了一個名為 Night Vision 的出色應用程序，它允許您以不尋常的角色使用 3D 掃描儀。 我把它安裝在我的 Huawei P30 Pro。
該應用程序實時顯示 ToF 傳感器捕獲的內容。 因為它使用人眼不可見的紅外光，所以即使在完全黑暗的情況下，深度圖也清晰可見。
我很驚訝這樣一個微型傳感器可以掃描多大的區域。 我原以為它會在幾十厘米後放氣，但實際上你可以在瞬間創建整個房間的 4D 地圖。 ToF 相機可輕鬆檢測 5- 米距離內的小物體形狀。
您的孩子會特別喜歡這樣的夜視儀。 我相信她會立即跑去探索你公寓或房子最黑暗的角落。
ToF 相機作為生物識別傳感器
ToF 相機最常以兩個微型孔的形式實現，其中隱藏了紅外二極管和矩陣。 這裡出現了一個問題：“為什麼 Apple 不想使用這項技術來代替它的 TrueDepth 系統，它的多個傳感器佔據了手機屏幕一半以上的寬度？”
原因可能是掃描質量差。 智能手機中使用的 ToF 相機目前的分辨率非常低（最高 240p），導致圖像高度像素化。
如您所見，這種掃描的細節太小，軟件無法準確識別面部特徵。
但是，就個人而言，我沒有看到任何禁忌症，根據這些禁忌症，面部掃描儀無法在混合模式下工作。 理論上，在自拍相機分析面部特徵並檢測睜眼的同時，ToF 傳感器會檢查它是否真的在處理具有一定形狀和大小的 D 物體，而不是照片。
這種掃描儀可能很難被欺騙，同時它又快、便宜且無創。 所以如果在不久的將來我不會感到驚訝 Apple 將使用 ToF 技術打造下一代 Face ID 掃描儀，因此這種 3D 面部識別將變得更加普遍。
我設法在 Huawei P40 Pro就安裝了這樣一個ToF傳感器，它位於雙前置攝像頭之間，參與人臉解鎖過程。 我仍然想知道為什麼人臉解鎖是開啟的 Huawei P40 Pro 比其前身 P30 Pro 快得多。 此外，絕對不可能憑藉一張照片來欺騙新旗艦。 剛剛被我查過了。
面向移動電影製作人的未來應用
如果 3D ToF 技術可用於為背景添加淺景深，任何使用智能手機拍攝視頻的人都會非常感興趣。 特別是如果該過程可以轉移到後期製作，因為它提供了更大的靈活性。
ToF 功能對於那些在視頻中添加計算機效果的人來說也具有潛在的興趣。 例如，在視頻中跟踪運動時，最好盡可能精確地聚焦在對像上。 使用 3D 地圖應該可以讓我們拍攝所有焦點，然後在需要時添加必要的背景模糊和特殊效果。
這只是我個人的猜測，但 3D 掃描確實具有改進視頻捕獲過程的巨大潛力。 現代電影已經證明了這一點，我希望很快就會出現在消費領域。
在拍攝視頻時，智能手機相機中尚不具備這些功能的原因可能與需要提高處理能力有關。 測試證明，智能手機在使用 ToF 傳感器時會發熱。 而且由於他們沒有主動冷卻，這可能是個問題。
但隨著移動處理器功率的增加，我認為 ToF 相機將在照片和視頻應用中得到更廣泛的應用。
可以肯定地說一件事——ToF 潛力巨大
智能手機可以用作超精確距離測量設備或夜視設備這一事實意味著我永遠不會再購買沒有 ToF 傳感器的手機。 這是近年來最有趣的技術之一，而它的旅程才剛剛開始。
這麼小的傳感器能做這麼多，真是太神奇了。 我希望製造商和應用程序開發人員將繼續努力利用其功能。 我相信我們會不止一次聽到有關 ToF 相機的新應用的消息。 現在誰會說這是對主要智能手機攝像頭的不必要的補充？
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