越來越多的手機製造商開始宣傳其設備配備了飛行時間 (ToF) 攝像頭。但是，ToF攝像頭究竟是什麼？它們的工作原理如何？又為什麼要在智能手機中搭載這種攝像頭呢？
ToF 攝像頭帶來額外的深度解析度
從最基本的層面來說，ToF 攝像頭只是一種具有更高深度解析度的普通高清攝像頭。事實上，例如2019年的華為P30 Pro等手機，其深度解析度是傳統攝像頭的四倍。「深度解析度」這個詞聽起來像是一個令人困惑的攝影術語，但實際上很容易理解。具有高深度解析度的攝像頭可以區分附近（前景）和遠處（背景）的物體。
在攝影中，這種前景和背景的概念被稱為景深。景深是創造真實感或對焦效果的關鍵。附近的物體看起來清晰銳利，輪廓分明，而遠處的物體則顯得有些模糊。
有了ToF攝像頭，攝影師可以有更多的選擇來控制景深。當然，即使你不是攝影師，也能受益於ToF攝像頭帶來的更高深度解析度。當自動相機設定與ToF攝像頭配合使用時，應能產生具有清晰前景和背景的驚人圖像。ToF攝像頭還可以被用於製作具有高級圖像穩定功能的出色影片，或提高Instagram濾鏡的準確性。
此外，手機的ToF攝像頭還可以用於高級人臉識別、手勢控制和AR視頻遊戲。還記得Pokemon Go是如何利用你的攝像頭在你的環境中放置寶可夢的嗎？ToF攝像頭可以使這項功能更具沉浸感。
這項技術並非新興
令人驚訝的是，ToF攝像頭自70年代末就已出現。這項技術只是花了一些時間才變得足夠便宜和方便，可以應用於消費級產品。
過去，ToF攝像頭被用於地形測繪、工業機器自動化和自動門。但這項技術早在2014年就進入了許多家庭（可能包括你的家庭）。Xbox One的Kinect使用ToF攝像頭來識別面部並準確追蹤手勢。
截至2019年4月，只有少數手機內建了ToF攝像頭，例如LG G8 ThinQ、榮耀V20、華為P30 Pro和OPPO RX17 Pro。這些手機主要面向攝影愛好者和科技發燒友銷售，但它們正在為未來的智能手機設定標準，包括三星和蘋果在2019年和2020年的版本。
好的，ToF攝像頭非常酷，它們自《星球大戰》上映以來就已存在。但它們是如何工作的呢？為什麼它們具有如此高的深度解析度？
ToF攝像頭使用激光雷達測量深度
你知道蝙蝠和海豚是如何利用聲音「看」到周圍環境的嗎？我們借鑒了這個技巧，並將其應用於一些潛艇中，稱之為聲納。ToF攝像頭使用類似的技術來測量深度，但它被稱為激光雷達，它依賴紅外光脈衝而不是聲音。
當你使用手機的ToF攝像頭拍照時，它會發射一束不可見的紅外光脈衝，並從附近的物體反射回來。其中一些光線會散射到遠處，但大部分會返回到手機的ToF攝像頭。
就像蝙蝠的聲納波一樣，激光雷達波以片段的形式返回。從附近物體反射回來的紅外光會很快返回到ToF攝像頭，而從遠處物體反射回來的光則需要更長的時間。你的手機會測量每條光線返回所需的時間，進行計算，並創建一個詳細的3D深度圖。
這有點像你把臉壓進去的針板玩具。這些玩具具有「3D效果」，因為靠近板子的鼻子會比離板子相對較遠的眼睛和臉頰產生更大的凹痕。
當然，紅外光的反射只會為你的手機提供深度信息。這就是為什麼ToF攝像頭將紅外功能與傳統的高解析度攝像頭相結合的原因。你的手機使用軟體將傳統照片與紅外3D深度圖混合，最終得到具有清晰前景和背景的圖像。
ToF攝像頭的未來應用
在接下來的幾年裡，ToF攝像頭將徹底改變我們使用手機拍攝照片和影片的方式。但是，讓我們更宏觀地來看待這個問題。我們談論的是一種可以以光速創建環境深度圖的技術形式。它的應用遠遠超出了攝影的範疇。
事實上，你對手機ToF攝像頭的第一次體驗可能不僅僅是攝影。 三星Galaxy S10 5G將配備正面和背面的ToF攝像頭。眾所周知，蘋果對其未來的iPhone計劃守口如瓶，但有傳言稱2019年的iPhone也可能配備ToF攝像頭。是的，這項升級會讓你的自拍照看起來很棒，但它也會提高Face ID和其他安全措施的準確性。如果你在設定手機時啟用了人臉識別，它會在你有機會自拍之前安靜地捕捉你面部的3D地圖。
手勢控制是ToF攝像頭的另一個令人興奮（但可以說是有些傻氣）的應用。是的，Kinect的手勢系統值得我們關注，但在未來幾年裡，你可能會發現自己使用類似的技術來控制手機、電腦、智能助手或智能手錶。目前，像Elliptic Labs這樣的公司正在為台式電腦開發ToF應用程式，而像谷歌這樣的製造商正在使用雷達和激光雷達系統來創建免提、手勢控制的智能手錶和智能助手。
除了手勢控制，ToF攝像頭也是虛擬實境和擴增實境應用的理想選擇。從基本層面來說，Instagram濾鏡和Pokemon Go之類的東西在與ToF攝像頭一起使用時會顯得更加「真實」。但對於更複雜的應用，如VR，ToF攝像頭可用於記錄遊戲玩家的手勢和腳步。它們還可以被用於快速映射物理環境並將其轉換為VR世界，這可以加速專業遊戲開發或為獨立遊戲開發者打開VR市場。
但ToF攝像頭也有實際用途。過去，它們被用於工廠的機器自動化。這一點不會改變。隨著ToF攝像頭變得更好（更便宜），它們將進入更多的工業和消費級AI產品。許多智能汽車已經使用一種激光雷達技術來「看」到周圍環境（有趣的是，特斯拉汽車不使用激光雷達）。
儘管新手機中的ToF攝像頭目前僅限於攝影、AR和人臉識別應用，但現在是熟悉這項技術的好時機。最終，ToF攝像頭將會無處不在。
資料來源：贸泽