Датчики LiDAR и ToF: в чем разница?

В последнее время мы часто встречаем словосочетание «датчик LiDAR» в статьях о камерах на новых устройствах Apple. Эту фразу так часто используют, что мы забываем, что телефоны дополненной реальности могут работать как угодно, особенно с инструментами ToF, которые выводят телефоны Samsung на новый уровень.

Так в чем же разница между LiDAR и ToF? Давайте выясним это с помощью Квантриманга.

Что такое ТоФ?

ToF означает время полета. На самом деле, ToF использует скорость света (или даже звука) для определения расстояния. Он измеряет время, необходимое свету, чтобы покинуть устройство, достичь объекта и вернуться, и все это разделено на два периода, которые указывают расстояние от устройства до объекта или поверхности.

Устройства Android используют датчики ToF

Таким образом, все LiDAR — это тип Time of Flight, но не все ToF — это LiDAR. Проще говоря, ToF означает оптическое измерение расстояния, которое не имеет отношения к LiDAR.

Что такое ЛиДАР?

LiDAR означает «Обнаружение света и определение дальности». В этой технологии используется лазер или лазерный луч, а также источник света, аналогичный описанному выше.

Датчик LiDAR на iPhone

Один датчик LiDAR можно использовать для измерения ширины комнаты, но несколько датчиков LiDAR можно использовать для создания «облака точек». Эти точки используются для создания 3D-модели объекта или топографической карты всей местности.

Хотя LiDAR может быть новой технологией для мобильных устройств, на самом деле эта технология существует уже некоторое время. Если LiDAR не установлен на телефоне, он используется для всего: от картографирования подводной среды до археологических памятников.

Разница между LiDAR и ToF

Функциональное отличие LiDAR от других форм ToF заключается в том, что LiDAR использует импульсный лазер для построения «облака точек», которое затем используется для построения карты или трехмерного изображения. Приложения ToF создают «карты глубины» на основе обнаружения света, часто с помощью стандартной камеры RGB.

Преимущество ToF перед LiDAR заключается в том, что ToF требует менее специализированного оборудования, поэтому его можно использовать с небольшими и менее дорогими устройствами. Преимущество LiDAR заключается в том, что компьютеры могут легко считывать облака точек относительно карт глубины.

API глубины, созданный Google для Android, лучше всего работает на устройствах, поддерживающих ToF, создавая карту глубины и распознавая «функциональные точки». Эти характерные точки часто являются барьерами между светом разной интенсивности, которые затем используются для определения разных плоскостей окружающей среды. По сути, это создает облако точек с более низким разрешением.

Как ToF и LiDAR работают с мобильной дополненной реальностью

Карты глубины и облака точек великолепны, и для некоторых пользователей этого достаточно. Однако для большинства приложений AR эти данные должны быть контекстуализированы. И ToF, и LiDAR достигают этого, работая совместно с другими датчиками на мобильных устройствах. В частности, эти платформы должны понимать ориентацию и движение вашего телефона.

LiDAR лучше, чем ToF?

Если быть точным, LiDAR быстрее и точнее, чем ToF. Однако это становится более важным с появлением новых технологических приложений.

Например, API-интерфейсы Google ToF и Depth испытывают трудности с пониманием больших плоскостей с низкой текстурой, таких как белые стены. Это может затруднить приложениям, использующим этот метод, точное размещение цифровых объектов на определенных поверхностях физического мира. Приложения, использующие LiDAR, реже сталкиваются с этой проблемой.

Однако приложения, использующие структурно разнообразные или более крупные среды, вряд ли столкнутся с этой проблемой. Кроме того, большинство мобильных потребительских AR-приложений используют AR-фильтры на лице или теле пользователя — приложение, которое вряд ли столкнется с проблемами из-за больших текстурированных поверхностей.

Почему Apple и Google используют разные датчики глубины?

Выпуская LiDAR-совместимые устройства, Apple заявляет, что объединила датчики с аппаратным обеспечением, чтобы «открыть более профессиональные рабочие процессы, поддерживая профессиональные фото- и видеоприложения». iPad Pro, совместимый с LiDAR, — «лучшее в мире устройство для дополненной реальности», а стартовый продукт включает в себя измерительные приложения Apple.

Google подробно объясняет, почему их Depth API и новая линейка поддерживающих устройств не используют LiDAR. Работа с LiDAR делает устройства Android легче и доступнее, а также дает большое преимущество в доступности.

Поскольку телефоны Android производятся многими компаниями, внедрение LiDAR будет отдавать предпочтение моделям, совместимым с LiDAR, по сравнению с другими. Более того, поскольку для этого требуется только стандартная камера, Depth API обратно совместим с большим количеством устройств.