ToF vs. LiDAR: Aký je rozdiel?

V poslednej dobe sa okolo LiDAR točilo toľko rozruchu na nových zariadeniach Apple, že je ľahké zabudnúť, že mobilná rozšírená realita môže fungovať aj inak. Ale môže a robí, najmä s nástrojmi ToF dosahujúcimi v telefónoch Samsung nové výšky.

Či už ste vývojár, hľadáte nové zariadenie alebo ste zvedaví, stojí za to venovať nejaký čas rozbaleniu týchto skratiek a osvojeniu si podrobností hĺbkového snímania mobilných telefónov.

Čo je ToF?

ToF je skratka pre Time of Flight.

Technicky ToF označuje použitie rýchlosti svetla (alebo dokonca zvuku) na určenie vzdialenosti. Meria čas, ktorý trvá, kým svetlo (alebo zvuk) opustí zariadenie, odrazí sa od predmetu alebo roviny, a návrat do prístroja, všetko vydelené dvoma odhalí vzdialenosť od prístroja k objektu resp lietadlo.

Existuje teda vzťah, že všetok LiDAR je typom Času boja, ale nie všetok Čas letu je LiDAR. Aby sme to zjednodušili, keď hovoríme o „ToF“, máme na mysli optické meranie vzdialenosti, bez LiDAR.

Takže ak LiDAR aj optické iné ako LiDAR ToF používajú na určovanie vzdialenosti a 3D mapovanie svetlo, v čom sú odlišné?

Čo je LiDAR?

LiDAR je skratka Detekcia svetla a rozsah. Táto technológia využíva ako zdroj svetla vo vyššie uvedenej rovnici laser alebo mriežku laserov.

Čo je Lidar a ako funguje?

Hľadáte nový smartphone? Chcete najlepšie funkcie? Potom možno budete chcieť zvážiť smartphone s LiDAR.

Jediné odčítanie LiDAR možno použiť na meranie vecí, ako je šírka miestnosti, ale je možné použiť viac odčítaných údajov LiDAR vytvoriť „mračná bodov“. Môžu byť použité na vytvorenie trojrozmerných modelov objektov alebo topografických máp celku oblastiach.

Aj keď môže byť LiDAR pre mobilné zariadenia nový, samotná technológia existuje už pomerne dlho. V iných ako mobilných nastaveniach sa LiDAR používa na všetko od mapovania podmorského prostredia po objavovanie archeologických lokalít.

Ako sa líšia LiDAR a ToF?

Funkčný rozdiel medzi LiDAR a inými formami ToF je v tom, že LiDAR používa pulzné lasery na vytvorenie mračna bodov, ktoré sa potom používajú na konštrukciu 3D mapy alebo obrazu. Aplikácie ToF vytvárajú „hĺbkové mapy“ na základe detekcie svetla, zvyčajne prostredníctvom štandardnej kamery RGB.

Výhodou ToF oproti LiDAR je, že ToF vyžaduje menej špecializované vybavenie, aby ho bolo možné používať s menšími a lacnejšími zariadeniami. Výhodou LiDAR je ľahkosť, s akou dokáže počítač prečítať mračno bodov v porovnaní s hĺbkovou mapou.

The Hĺbkové API ktoré Google vytvoril pre zariadenia s Androidom, funguje najlepšie na zariadeniach s povoleným ToF a funguje tak, že vytvára hĺbkové mapy a rozpoznáva funkciu "Tieto charakteristické body, často bariéry medzi rôznymi intenzitami svetla, sa potom používajú na identifikáciu rôznych rovín v prostredie. Takto sa v podstate vytvára oblak bodov s nižším rozlíšením.

Ako fungujú ToF a LiDAR s Mobile AR

Hĺbkové mapy a mračná bodov sú v pohode a pre niektorých ľudí a aplikácie to stačí. Pre väčšinu aplikácií AR však musia byť tieto údaje kontextualizované. ToF aj LiDAR to robia spoluprácou s ostatnými senzormi na mobilnom zariadení. Konkrétne tieto platformy musia rozumieť orientácii a pohybu vášho telefónu.

Zistenie polohy zariadenia v mapovanom prostredí sa nazýva Simultánna lokalizácia a mapovanie alebo „SLaM“. SLaM sa používa na iné aplikácie, ako sú autonómne vozidlá, ale pre aplikácie AR založené na mobilných zariadeniach je najdôležitejšie umiestňovať digitálne objekty do fyzického prostredia.

To platí najmä pre zážitky, ktoré zostávajú na svojom mieste, keď s nimi používateľ nie je v interakcii, a pre umiestňovanie digitálnych objektov, ktoré sa zdajú byť za fyzickými ľuďmi a objektmi.

Ďalším dôležitým faktorom pri umiestňovaní digitálnych objektov do aplikácií založených na LiDAR aj ToF zahŕňa „kotvy“. Kotvy sú digitálne body vo fyzickom svete, v ktorom sa nachádzajú digitálne objekty „pripojený.“

V svetových aplikáciách, ako je Pokemon Go, sa to deje prostredníctvom samostatného procesu s názvom „Geotagging“. Avšak v mobilných AR aplikácií je digitálny objekt ukotvený k bodom v mračne bodov LiDAR alebo v jednom z funkčných bodov na hĺbková mapa.

Je LiDAR lepší ako ToF?

Presne povedané, LiDAR je rýchlejší a presnejší ako Time of Flight. Pri technologicky vyspelejších aplikáciách sa to však stáva významnejším.

Napríklad ToF a Google Depth API majú problém porozumieť veľkým rovinám s nízkou textúrou, ako sú biele steny. To môže sťažiť aplikáciám používajúcim túto metódu presného umiestnenia digitálnych objektov na niektoré povrchy vo fyzickom svete. Je menej pravdepodobné, že tento problém budú mať aplikácie využívajúce LiDAR.

Je však nepravdepodobné, že by tento problém mali aplikácie, ktoré zahŕňajú väčšie alebo textúrnejšie rozmanité prostredia. Väčšina mobilných spotrebiteľských aplikácií AR okrem toho zahŕňa použitie súboru AR filter na tvári alebo tele používateľa—Aplikácia, pri ktorej je nepravdepodobné, že by narazila na problémy kvôli veľkým povrchom bez textúry.

Prečo Apple a Google používajú rôzne snímače hĺbky?

Pri uvoľňovaní svojich zariadení kompatibilných s LiDAR Apple uviedli, že zahŕňali senzory a ďalší hardvér kvôli „otvoreniu ďalších profesionálnych pracovných tokov a podpore profesionálnych aplikácií pre fotografie a videá“. Toto vydanie sa nazýva tiež kompatibilné s LiDAR iPad Pro „najlepšie zariadenie na svete pre rozšírenú realitu“ a propagované meracie aplikácie spoločnosti Apple.

Google neposkytol také priame vysvetlenie, prečo ich rozhranie Depth API a nový rad podporných zariadení nepoužívajú LiDAR. Okrem práce okolo LiDAR, ktorá zaisťuje ľahšiu a dostupnejšiu dostupnosť zariadení so systémom Android, existuje aj veľká výhoda dostupnosti.

Pretože Android funguje na mobilných zariadeniach od viacerých spoločností, použitie LiDAR by uprednostnilo modely kompatibilné s LiDAR na úkor všetkých ostatných. Pretože vyžaduje iba štandardnú kameru, je rozhranie Depth API spätne kompatibilné s viacerými zariadeniami.

Google Depth API je v skutočnosti zariadenie-agnostické, čo znamená, že vývojári používajú Platforma na vytváranie AR skúseností spoločnosti Google môže rozvíjať skúsenosti, ktoré fungujú aj na zariadeniach Apple.

Preskúmali ste hĺbkovú detekciu?

Tento článok sa primárne zameral na LiDAR a ToF v mobilných AR zážitkoch. Je to hlavne preto, lebo tieto zložitejšie skúsenosti si vyžadujú najviac vysvetlenia. Je to aj preto, že tieto zážitky sú najzábavnejšie a najsľubnejšie.

Takéto hĺbkové prieskumy sú však základom mnohých jednoduchších a praktickejších skúseností a nástrojov, ktoré môžete používať každý deň bez toho, aby ste na to veľmi mysleli. Dúfajme, že prečítanie ToF a LiDAR vám prinesie ďalšie ocenenie pre tieto aplikácie.

10 najlepších nástrojov pre váš iPhone: pravítko, meranie úrovne a vzdialenosti

Potrebujete pravítko iPhone na meranie predmetov každodennej potreby? Tieto aplikácie pre zariadenia iPhone vám umožňujú merať vzdialenosť, dĺžku a ďalšie.

O autorovi