Neue Handy-Kameras: Was sind Time-of-flight-Kameras?

Als Huawei seine Modelle P30 und P30 Pro, das neueste seiner auf Fotografie ausgerichteten Telefonserie, ankündigte, war es die Time-of-Flight-Kamera. Sie haben wahrscheinlich bemerkt, dass dieses Stück Hardware auf mehr Smartphones in letzter Zeit, und der Trend ist nicht im Begriff, dort zu stoppen. Aber was ist eine Time-of-Flight-Kamera und wie funktioniert sie?

Was ist eine Time-of-flight-Kamera?

Eine Time-of-Flight (ToF)-Kamera ist eine Standardfunktion, die auf mehreren kürzlich veröffentlichten Smartphones zu finden ist. ToF-Kameras nutzen die Lichtgeschwindigkeit anstelle von Schall, um Dinge zu erkennen und Entfernungen zu messen, wodurch letztlich schärfere Fotos entstehen.

Sie messen auch die Tiefe in einer Szene und helfen bei der Navigation um Hindernisse herum, während sie die Umgebung kartieren und grundlegende 3D-Darstellungen der Objekte oder alles andere vor ihnen erstellen.

Neben der Verwendung auf Smartphones können ToF-Kameras (oder Tiefenkameras) unter anderem für Gestenerkennung, Objekterkennung und Sicherheitsanwendungen eingesetzt werden. Sie werden auch immer häufiger bei Drohnen und Industrierobotern eingesetzt. Sie sind auch in Augmented- und Virtual-Reality-Anwendungen wie Gaming von entscheidender Bedeutung.

Wie die Kameras funktionieren

ToF-Kameras sind nicht neu. Die Technologie gibt es schon seit einiger Zeit, obwohl die benötigten Verarbeitungsgeschwindigkeiten die Zeit verlangsamten, die benötigt wurde, um die Tiefenmesstechnik in alltägliche Geräte einzubringen. Aber sie sind immer noch topaktuell und werden schnell erschwinglicher, effizienter und zugänglicher.

Durch den Bildsensor schießt eine ToF-Kamera einen Impuls aus Infrarotlichtstrahlen in die Szene, die vom Objekt abprallen und zur Kamera zurückkehren.

Die Kamera misst dann den Abstand zu jedem Pixel in seinem Bereich durch Fotopartikel auf dem CCD-Sensor. Die Szene wird erfasst und vermessen, wodurch eine 3D "Karte" des Raumes entsteht, so dass es keine beweglichen Teile gibt.

All dies geschieht in weniger als einem Wimpernschlag, da das Licht 300.000 km pro Sekunde zurücklegt, so dass es alle benötigten Informationen in nur wenigen Nanosekunden erhält. Kurz gesagt, alles muss sehr schnell funktionieren, mit Lichtgeschwindigkeit.

ToF-Kameras in Handys

Aktuelle ToF-Kameras sind für die neueste Generation von Handys wie Samsung Galaxy S10 5G, Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro und LG G8 ThinQ erhältlich. Diese Mobiltelefone haben nicht nur eine Kamera. Es stehen mehrere Frontkameras mit mindestens zwei und bis zu sechs verschiedenen Objektiven mit jeweils einem Sensor zur Verfügung.

Eine dieser zusätzlichen Frontkameras wird jedoch zunehmend ein ToF-Sensor sein, der zusätzliche Funktionen und Tiefeninformationen liefert. Dies ist besonders nützlich für die Gestenerkennung oder die Defokussierung von Hintergründen, um dem Bokeh Blur-Effekt zu verleihen.

Im Idealfall ermöglichen ToF-Kameras den Benutzern eine bessere Kontrolle über die Darstellung von Objekten auf Fotos. Sie können sie auch zum Messen von Abstand, Höhe und Breite verwenden, insbesondere in Augmented-Reality-Anwendungen.

Im Moment sind diese Kameras auf diese Anwendungen beschränkt. Aber es ist ein guter Zeitpunkt, sich mit der Technologie vertraut zu machen, da sie irgendwann überall sein wird.