Apa Itu Sensor Waktu Penerbangan dan Bagaimana Cara Kerja ToF?

Saat smartphone menjadi lebih canggih, mereka juga mengemas sensor dalam jumlah yang semakin tinggi yang memasukkan data kembali ke perangkat untuk membuat pengalaman pengguna menjadi lebih baik.

Smartphone modern memiliki sensor sidik jari dalam layar, LiDAR, sensor kamera yang lebih baik dan lebih besar dari sebelumnya, dan pada beberapa perangkat, bahkan sensor Time of Flight (ToF). Tetapi dari semua sensor berbeda yang akan Anda lihat di ponsel Anda, sensor ToF menonjol, terutama karena itu memengaruhi hal-hal yang kami lakukan di ponsel cerdas kami dengan cara yang sangat khusus dan tanpa disadari.

Apa itu Sensor Waktu Penerbangan (ToF)?

Sensor Time of Flight (ToF), juga disebut kamera ToF, adalah sensor khusus yang mengukur kedalaman atau jarak ke objek dengan memancarkan sinar infra merah dan mengukur waktu itu pengembalian. Oleh karena itu namanya, Time of Flight.

Ini sangat mirip dengan kamera LiDAR yang ditemukan pada jajaran iPhone Pro dan bahkan pada beberapa sistem deteksi wajah smartphone (termasuk iPhone), di mana perangkat membuat peta inframerah dari wajah pemilik dan menggunakannya sebagai referensi terhadap orang yang dilihatnya untuk menentukan apakah akan membuka kunci perangkat atau bukan. Yang mengatakan,

Sensor ToF dan LiDAR memang memiliki perbedaan.

Menggunakan pantulan cahaya (atau suara) untuk mengukur jarak juga bukan ide baru. Perangkat serupa seperti sensor ultrasonik dan IR telah ada lebih lama, pada dasarnya menyediakan fungsionalitas yang sama, meskipun dengan detail yang jauh lebih sedikit. Keunggulan sensor ToF mencakup pengukuran yang akurat dan cepat, jangkauan yang lebih jauh, dan keamanan penggunaan.

Dibandingkan dengan teknologi pengukuran kedalaman 3D lainnya, sensor ToF relatif murah untuk diproduksi dan digunakan. Mereka juga tidak memerlukan banyak daya pemrosesan, menjadikannya ideal untuk kasus penggunaan seperti smartphone, di mana mengetahui kedalaman objek tertentu dapat membantu memfasilitasi fitur seperti mode potret, dan kekuatan pemrosesan sangat mahal.

Sensor ToF dibuat oleh berbagai produsen, termasuk Sony, yang memberi Apple sensor 3D menggunakan teknologi ToF. Produsen sensor ToF populer lainnya termasuk TeraRanger One, Lucid, Adafruit, dan ASC TigerCub.

Bagaimana Cara Kerja Sensor Waktu Penerbangan (ToF)?

Seperti disebutkan sebelumnya, sensor ToF menggunakan cahaya infra merah untuk mengukur jarak objek dari sensor. Laser infra merah kecil menembakkan cahaya, yang memantul dari objek dan kembali ke sensor. Sensor dapat secara akurat mengukur jarak suatu objek dengan mengukur waktu yang dibutuhkan cahaya untuk memantul kembali dan kembali ke kamera.

Karena kita sudah mengetahui kecepatan cahaya dan fakta bahwa ia menempuh jarak tepat dua kali lipat antara sensor dan objek, menjadi mudah untuk mengetahui jarak menggunakan dasar rumus:

(Kecepatan cahaya x Waktu Terbang)/2

Beberapa kamera ToF juga dapat menggunakan gelombang kontinu untuk mendeteksi pergeseran fase dalam cahaya yang dipantulkan untuk menentukan kedalaman dan jarak. Sekali lagi, bergantung pada jenis sensor yang Anda gunakan, Anda mungkin dapat mengekstrak banyak informasi. Ini dapat digunakan untuk membuat peta 3D dari lingkungan sensor.

Di Mana Sensor ToF Digunakan?

Seperti disebutkan, sensor ToF digunakan di banyak smartphone sebagai kamera "kedalaman" untuk membantu kamera utama perangkat dalam menghasilkan foto mode potret berkualitas lebih tinggi. Foto-foto ini bertujuan untuk menciptakan depth of field yang dangkal untuk mereplikasi lensa kamera. Karena mengetahui kedalaman objek yang berbeda dalam foto semacam itu sangat penting untuk mendapatkan keburaman latar belakang dengan benar, kamera dan sensor ToF dapat membuat perbedaan yang cukup besar.

Selain itu, kamera ToF juga digunakan dalam autentikasi biometrik, di mana perangkat dengan kamera ToF dapat membuat peta wajah 3D untuk digunakan sebagai referensi untuk membuka kunci perangkat. Ini pada dasarnya adalah bagaimana teknologi membuka kunci wajah berfungsi, termasuk ID Wajah Apple. Ini juga lebih aman daripada hanya membandingkan dua gambar untuk menentukan kecocokan, karena ada lebih banyak data untuk dikerjakan dibandingkan dengan tradisional visi komputer algoritma yang beroperasi pada data 2D.

Mereka biasanya digunakan di mobil listrik dan sistem navigasi lainnya berkat kemampuan deteksi objek dan tingkat polling yang tinggi, yang bisa mendekati 160Hz pada beberapa sensor. Ini membuatnya sempurna untuk aplikasi waktu nyata seperti deteksi objek, navigasi, dan bahkan memburamkan latar belakang pada panggilan Zoom Anda.

Kemampuan membedakan antara subjek dan latar belakang ini juga sering diterapkan pada pencetakan 3D. Kamera ToF dapat dengan mudah mereplikasi objek kehidupan nyata dalam ketiga dimensi, sehingga Anda tidak perlu repot mendesainnya dari awal, terutama jika strukturnya rumit.

Sensor ToF juga membantu dalam pencitraan 3D dan meningkatkan pengalaman AR selain pemindaian objek, navigasi gerakan, dan navigasi dalam ruangan.

Anda dapat menemukan sensor ToF di Microsoft Xbox Kinect dan lainnya proyek pengenalan gerakan, drone, dan headset AR. Secara keseluruhan, keserbagunaannya berarti bahwa kasus penggunaannya berkisar dari mana saja antara rangkaian kamera smartphone hingga sistem navigasi mobil otonom.

Apakah Anda Membutuhkan Kamera ToF di Ponsel Anda?

Tidak terlalu.

Fotografi komputasi telah berkembang pesat, dan sebagian besar smartphone modern memiliki perangkat lunak yang cukup baik untuk memisahkan subjek dari latar belakang sepenuhnya menggunakan perangkat lunak. Selain itu, dalam hal fotografi smartphone, jumlah megapiksel dan ukuran sensor kamera dapat membuat perbedaan yang jauh lebih besar.

Meskipun dulunya kamera ToF biasa terlihat di smartphone flagship, sekarang kamera ToF banyak ditemukan perangkat kelas menengah atau pada jajaran iPhone Pro dalam bentuk sensor LiDAR, sebuah konsep yang bekerja pada Time of Flight prinsip.

Namun, memiliki kamera ToF di ponsel Anda terkadang berguna, terutama dalam hal otentikasi biometrik. Itu juga dapat menyediakan utilitas pengukur jarak yang terpasang di telepon Anda dan memberikan data yang lebih mendalam perangkat lunak fotografi perhitungan yang berjalan di ponsel Anda, menghasilkan mode potret yang lebih baik tembakan.

Kenali Sensor Anda

Smartphone dikemas dengan lebih banyak sensor untuk membuat pengalaman Anda jauh lebih baik. Kamera ToF hanyalah salah satu dari sensor di ponsel Anda yang tidak dapat digunakan secara langsung tetapi dapat membuat perbedaan besar pada beberapa fitur lainnya.