ToF vs. LiDAR: Hva er forskjellen?

I det siste har det vært så mye sus rundt LiDAR på nye Apple-enheter at det er lett å glemme at mobil Augmented Reality kan fungere på annen måte. Men det kan og gjør, spesielt med ToF-verktøyene som når nye høyder i Samsung-telefoner.

Enten du er en utvikler, i markedet for en ny enhet eller bare nysgjerrig, er det verdt å ta deg tid til å pakke ut disse akronymerne og lære innspillene til dybdefølelse av mobiltelefoner.

Hva er ToF?

ToF er en forkortelse for Time of Flight.

Teknisk sett refererer ToF til å bruke lysets hastighet (eller til og med lyd) for å bestemme avstand. Den måler tiden det tar for lys (eller lyd) å forlate enheten, sprette av en gjenstand eller et fly, og gå tilbake til enheten, alt delt på to, avslører avstanden fra enheten til objektet eller flyet.

Forholdet er altså at all LiDAR er en type kampstid, men ikke all flytid er LiDAR. For å holde ting enkelt, når vi snakker om "ToF", mener vi optisk avstandsmåling, ikke inkludert LiDAR.

Så hvis LiDAR og optisk ikke-LiDAR ToF begge bruker lys for avstandsbestemmelse og 3D-kartlegging, hvordan er de forskjellige?

Hva er LiDAR?

LiDAR er en forkortelse for Lysregistrering og rangering. Denne teknologien bruker en laser, eller et rutenett av lasere, som lyskilde i ligningen beskrevet ovenfor.

Hva er Lidar og hvordan fungerer det?

Leter du etter en ny smarttelefon? Vil du ha de beste funksjonene? Da vil du kanskje vurdere en smarttelefon med LiDAR.

En enkelt LiDAR-avlesning kan brukes til å måle ting som bredden på et rom, men flere LiDAR-avlesninger kan brukes til å lage "punktskyer." Disse kan brukes til å lage tredimensjonale modeller av objekter eller topografiske kart over helhet områder.

Mens LiDAR kan være nytt for mobile enheter, har selve teknologien eksistert en god stund. I ikke-mobile innstillinger brukes LiDAR til å gjøre alt fra kartlegging av undervannsmiljøer til å oppdage arkeologiske steder.

Hvordan er LiDAR og ToF forskjellige?

Den funksjonelle forskjellen mellom LiDAR og andre former for ToF er at LiDAR bruker pulserende lasere til å bygge en punktsky, som deretter brukes til å konstruere et 3D-kart eller bilde. ToF-applikasjoner lager "dybdekart" basert på lysdeteksjon, vanligvis gjennom et standard RGB-kamera.

Fordelen med ToF over LiDAR er at ToF krever mindre spesialutstyr slik at det kan brukes med mindre og billigere enheter. Fordelen med LiDAR kommer fra hvor enkelt en datamaskin kan lese en punktsky sammenlignet med et dybdekart.

De Dybde-API som Google opprettet for Android-enheter fungerer best på ToF-aktiverte enheter og fungerer ved å lage dybdekart og gjenkjenne "-funksjonen poeng. "Disse funksjonspunktene, ofte barrierer mellom forskjellige lysintensiteter, blir deretter brukt til å identifisere forskjellige plan i miljø. Dette skaper i hovedsak en punktsky med lavere oppløsning.

Hvordan ToF og LiDAR fungerer med Mobile AR

Dybdekart og punktskyer er kule, og for noen mennesker og applikasjoner er de nok. For de fleste AR-applikasjoner må imidlertid disse dataene kontekstualiseres. Både ToF og LiDAR gjør dette ved å samarbeide med andre sensorer på mobilenheten. Spesielt må disse plattformene forstå telefonens orientering og bevegelse.

Å gi mening om enhetens plassering i et kartlagt miljø kalles samtidig lokalisering og kartlegging, eller "SLaM." SLaM brukes til andre applikasjoner som autonome kjøretøyer, men det er mest nødvendig for mobilbaserte AR-applikasjoner å plassere digitale objekter i det fysiske miljøet.

Dette gjelder spesielt for opplevelser som forblir på plass når brukeren ikke kommuniserer med dem, og for å plassere digitale gjenstander som ser ut til å ligge bak fysiske mennesker og gjenstander.

En annen viktig faktor i plasseringen av digitale objekter i både LiDAR- og ToF-baserte applikasjoner innebærer "anker". Ankere er digitale punkter i den fysiske verden som digitale objekter er til "vedlagte."

I applikasjoner på verdensbasis som Pokemon Go gjøres dette gjennom en egen prosess kalt "Geotagging." Imidlertid i mobilbaserte AR-applikasjoner, er det digitale objektet forankret til punkter i en LiDAR-punktsky eller et av funksjonspunktene på en dybdekart.

Er LiDAR bedre enn ToF?

Strengt tatt er LiDAR raskere og mer nøyaktig enn Flytid. Dette blir imidlertid mer viktig med mer teknologisk avanserte applikasjoner.

For eksempel har ToF og Googles dybde-API problemer med å forstå store fly med lav tekstur som hvite vegger. Dette kan gjøre det vanskelig for applikasjoner som bruker denne metoden, å plassere digitale gjenstander på noen overflater i den fysiske verdenen nøyaktig. Det er mindre sannsynlig at applikasjoner som bruker LiDAR har dette problemet.

Imidlertid er applikasjoner som involverer større eller mer varierte miljøer sannsynligvis ikke dette problemet. Videre involverer de fleste mobilbaserte AR-applikasjoner for brukere å bruke en AR-filter på brukerens ansikt eller kropp—En applikasjon som neppe kommer til å støte på problemer på grunn av store uteksturerte overflater.

Hvorfor bruker Apple og Google forskjellige dybdesensorer?

Ved å gi ut sine LiDAR-kompatible enheter, eple sa at de inkluderte sensorene samt annen maskinvare for å "åpne flere pro-arbeidsflyter og støtte pro-foto- og videoapps." Utgivelsen kalte også deres LiDAR-kompatible iPad Pro "verdens beste enhet for utvidet virkelighet" og spionerte Apples måle-apper.

Google har ikke gitt slike direkte forklaringer på hvorfor deres dybde-API og den nye linjen med støttende enheter ikke bruker LiDAR. I tillegg til å jobbe rundt LiDAR, holde Android-enheter lettere og rimeligere, er det også en stor tilgjengelighetsfordel.

Fordi Android fungerer på mobile enheter laget av flere selskaper, vil LiDAR favorisere LiDAR-kompatible modeller på bekostning av alle andre. Videre, fordi det bare krever et standardkamera, er Depth API bakoverkompatibel med flere enheter.

Faktisk er Googles dybde-API enhetsagnostisk, noe som betyr at utviklere bruker Googles AR-opplevelsesbyggende plattform kan utvikle opplevelser som også fungerer på Apple-enheter.

Har du utforsket dybdesensing?

Denne artikkelen har primært fokusert på LiDAR og ToF i mobilbaserte AR-opplevelser. Det er i stor grad fordi disse mer komplekse erfaringene krever mest forklaring. Det er også fordi disse opplevelsene er morsomste og mest lovende.

Imidlertid er dybdefølsomme tilnærminger som disse grunnlaget for mange enklere og mer praktiske opplevelser og verktøy du kan bruke hver dag uten å tenke mye på det. Forhåpentligvis vil du lese mer om ToF og LiDAR noe mer takknemlighet for disse applikasjonene.

De 10 beste verktøyene for din iPhone: Linjal, nivå og avstandsmåling

Trenger du en iPhone-linjal for å måle hverdagsobjekter? Disse iPhone-verktøyappene lar deg måle avstand, lengde og mer.

Om forfatteren