मोबाइल फोन कैमरे में ToF क्या है?

कुछ साल पहले तक हमने ToF के बारे में मुश्किल से ही सुना था और अब इस प्रकार का सेंसर कई मिड-रेंज और हाई-एंड स्मार्टफोन्स की तकनीकी विशेषताओं में दिखाई देने लगा है। अगर आपने सैमसंग, हुआवेई, हॉनर, एलजी या ओप्पो के हालिया फोन देखे हैं, तो आपने शायद "ToF कैमरा" या "ToF डेप्थ सेंसर" जैसे शब्द सुने होंगे, लेकिन आपको यह पूरी तरह से समझ नहीं आया होगा कि यह वास्तव में क्या कर रहा है। कैमरा मॉड्यूल.

दिलचस्प बात यह है कि टाइम-ऑफ-फ़्लाइट तकनीक बिल्कुल भी नई नहीं है।टाइम-ऑफ-फ़्लाइट (ToF) तकनीक का इस्तेमाल औद्योगिक क्षेत्रों, शोध और यहाँ तक कि लिविंग रूम में भी माइक्रोसॉफ्ट के किनेक्ट जैसे उपकरणों की बदौलत काफी समय से किया जा रहा है, लेकिन मोबाइल फ़ोन में इसका व्यापक रूप से इस्तेमाल अब ही हो रहा है। आइए, मोबाइल फ़ोन कैमरे में टाइम-ऑफ-फ़्लाइट (ToF) तकनीक के बारे में विस्तार से जानें, यह वास्तव में कैसे काम करती है, इसके फायदे और नुकसान क्या हैं, और निर्माता इसे फ़ोटोग्राफ़ी, सुरक्षा, जेस्चर और ऑगमेंटेड रियलिटी के एक प्रमुख घटक के रूप में क्यों अपना रहे हैं।

मोबाइल फोन में ToF कैमरा या सेंसर वास्तव में क्या है?

TOF का तात्पर्य टाइम ऑफ फ्लाइट है।स्मार्टफोन के संदर्भ में, हम एक ऐसे कैमरे या डेप्थ सेंसर की बात कर रहे हैं जो दृश्य में प्रत्येक बिंदु की दूरी को मापने में सक्षम है। अवरक्त किरणेइस प्रकार के कैमरों को डेप्थ कैमरा, 3D ToF कैमरा या टाइम-ऑफ-फ़्लाइट कैमरा के नाम से भी जाना जाता है।

यह विचार सोनार या रडार के काम करने के तरीके से बहुत मिलता-जुलता है।हालाँकि, यह ध्वनि के बजाय प्रकाश का उपयोग करता है। फ़ोन अपने सामने मौजूद किसी भी चीज़ की ओर एक इन्फ्रारेड किरण उत्सर्जित करता है। यह प्रकाश वस्तुओं से टकराता है, वापस लौटता है और सेंसर पर वापस लौटता है। भेजे गए पल्स के पता लगने और वापस लौटने के बीच के समय को मापकर, और प्रकाश की गति जानकर, सिस्टम दूरी की गणना करता है।

यह गणना दृश्य में हजारों या लाखों बिंदुओं के लिए की जाती है।इस तरह सेंसर न सिर्फ़ यह जानता है कि उसके सामने क्या है, बल्कि यह भी कि हर हिस्सा कितनी दूरी पर है। इस सारी जानकारी का इस्तेमाल एक सेंसर बनाने के लिए किया जाता है। 3D गहराई मानचित्रअर्थात्, दृश्य का एक प्रतिनिधित्व जहां प्रत्येक पिक्सेल का एक संबद्ध दूरी मान होता है।

महत्वपूर्ण बात यह है कि ToF कैमरा "सामान्य" तस्वीरें लेने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है।बल्कि फ़ोन के दूसरे कैमरों के साथ मिलकर काम करता है। इसका मुख्य काम सटीक गहराई और स्थिति डेटा प्रदान करना है, जिसे प्रोसेसर RGB इमेज के साथ जोड़कर बेहतर बनाता है। पोर्ट्रेट मोड, फोकस, संवर्धित वास्तविकता या उन्नत चेहरे की पहचान।

स्मार्टफ़ोन में ToF कैमरे के प्रमुख घटक

मोबाइल फोन का ToF कैमरा रियर मॉड्यूल पर केवल "एक अतिरिक्त बिंदु" नहीं हैलेकिन यह एक छोटी, पूर्ण प्रणाली है जो कई तत्वों से बनी है जो 3D गहराई मानचित्र प्राप्त करने के लिए एक साथ काम करते हैं।

सबसे पहले, ToF सेंसर ही है।यह एक पिक्सेल ऐरे है जो पारंपरिक सीसीडी या सीएमओएस सेंसर जैसा ही है, लेकिन इसे न केवल आने वाली इन्फ्रारेड लाइट को रिकॉर्ड करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, बल्कि इसके चरण, आयाम और तीव्रता की जानकारी भी रिकॉर्ड करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्रत्येक छोटा सेल यह मापता है कि फ़ोन द्वारा उत्सर्जित प्रकाश सिग्नल वस्तुओं से टकराने के बाद कैसे बदलता है।

सेंसर के बगल में ऑप्टिकल मॉड्यूल है।यानी वह लेंस जो परावर्तित किरण को सेंसर पर केंद्रित करता है। हालाँकि यह आमतौर पर मुख्य कैमरे के प्रकाशिकी से ज़्यादा सरल होता है, लेकिन यह वही मूल कार्य करता है: दृश्य से प्रकाश को उचित कोण और तीक्ष्णता के साथ सेंसर की ओर निर्देशित करना।

तीसरा आवश्यक तत्व अवरक्त प्रकाश स्रोत है, आमतौर पर एक एलईडी या लेज़र के रूप में जो 850 और 940 नैनोमीटर के बीच की विशिष्ट तरंगदैर्ध्य के साथ NIR (निकट अवरक्त) प्रकाश उत्सर्जित करता है। कई डिज़ाइनों में, सिग्नल को लगभग 20 मेगाहर्ट्ज की आवृत्तियों पर मॉड्यूलेट किया जाता है ताकि इसे परिवेशी प्रकाश से स्पष्ट रूप से अलग किया जा सके और चरण-स्थानांतरण तकनीकों का उपयोग किया जा सके जो अधिक सटीक दूरी की गणना की अनुमति देती हैं।

अंत में, गहराई प्रोसेसर काम में आता है।यह फ़ोन के SoC के इमेज सिग्नल प्रोसेसर (ISP) के भीतर एक समर्पित चिप या ब्लॉक हो सकता है। इसका काम कच्चे सेंसर सिग्नल (पिक्सेल और फेज़ डेटा) को एक उपयोगी डेप्थ मैप में बदलना, नॉइज़ फ़िल्टर करना, ज़रूरत पड़ने पर 2D IR इमेज बनाना और ऑपरेटिंग सिस्टम और ऐप्स के इस्तेमाल के लिए डेटा तैयार करना है।

ToF चरण दर चरण कैसे काम करता है

यद्यपि इसके अन्दर बहुत सारा गणितीय जादू होता है, परन्तु भौतिक सिद्धांत सरल है।ToF सेंसर मापता है कि अवरक्त प्रकाश की एक स्पंद को उत्सर्जक से निकलने, किसी वस्तु से टकराने और डिटेक्टर तक वापस लौटने में कितना समय लगता है। इस "राउंड ट्रिप" को उड़ान का समय कहा जाता है।

मूल प्रक्रिया को कई चरणों में विभाजित किया जा सकता है जो ToF कैमरा सक्रिय होने पर लगातार दोहराए जाते हैं:

• उत्सर्जनएकीकृत आईआर उत्सर्जक (एलईडी या लेजर) दृश्य की ओर मॉड्युलेटेड इन्फ्रारेड प्रकाश की एक पल्स या पल्स श्रृंखला लॉन्च करता है।
• वस्तुओं के साथ अंतःक्रियाप्रकाश फैलता है, लोगों, दीवारों, फर्नीचर या अन्य उपस्थित तत्वों पर प्रभाव डालता है, और उस प्रकाश का कुछ भाग फोन की दिशा में परावर्तित होता है।
• खोजToF सेंसर परावर्तित अवरक्त प्रकाश को कैप्चर करता है। प्रत्येक पिक्सेल दृश्य में एक विशिष्ट बिंदु से प्राप्त सिग्नल को रिकॉर्ड करता है।
• समय मापनयह प्रणाली प्रत्येक पिक्सेल के लिए उत्सर्जित और प्राप्त सिग्नल के बीच समय (या चरण) अंतर को मापती है।
• दूरी की गणनासूत्र दूरी = (प्रकाश की गति × उड़ान का समय) / 2 से आपको पता चल जाएगा कि प्रत्येक बिंदु फोन से कितनी दूरी पर है।
• गहराई मानचित्र का निर्माण: उन सभी मानों को एक मैट्रिक्स में व्यवस्थित किया जाता है जो मोबाइल द्वारा देखे जाने वाले दृश्य को 3D में दर्शाता है।

मुख्य बात यह है कि यह प्रक्रिया पूरे दृश्य के लिए एक ही बार में की जाती है।यानी, एक ही शॉट में। कई प्लेन पर क्रमिक रूप से फ़ोकस करने या कैमरा घुमाने की ज़रूरत नहीं: ToF अपने दृश्य क्षेत्र में मौजूद हर चीज़ से गहराई से जानकारी एक साथ कैप्चर करता है, जिससे गति मिलती है और 3D पुनर्निर्माण के लिए एक मज़बूत आधार मिलता है।

व्यवहार में, यह इसके व्यवहार को किनेक्ट जैसे उपकरणों के करीब लाता है।इसमें एक इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोत और एक समर्पित सेंसर भी शामिल है जो लोगों, हाव-भावों और वस्तुओं को बड़ी सटीकता से पहचानता है। यही सिद्धांत अब मोबाइल फ़ोन निर्माता अपने स्मार्टफ़ोन के आगे और पीछे दोनों तरफ़ लागू कर रहे हैं।

अन्य गहराई विधियों की तुलना में ToF प्रौद्योगिकी के लाभ

गहराई से पढ़ना केवल ToF तक सीमित नहीं हैअन्य तकनीकें भी मौजूद हैं, जैसे स्टीरियोस्कोपिक विज़न (दो कैमरों द्वारा लंबन अंतर की गणना), संरचित प्रकाश (प्रक्षेपित पैटर्न), या पारंपरिक लेज़र रेंजफ़ाइंडर। लेकिन टाइम-ऑफ़-फ़्लाइट के कई फ़ायदे हैं जो इसे मोबाइल उपकरणों के लिए विशेष रूप से आकर्षक बनाते हैं।

सबसे महत्वपूर्ण में से एक है कम ऊर्जा खपतएक ही इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोत से, प्रत्येक पिक्सेल के लिए गहराई और आयाम की जानकारी सीधे प्राप्त की जा सकती है, जिससे जटिल एल्गोरिदम की आवश्यकता कम हो जाती है जो प्रोसेसर पर लंबे समय तक दबाव डालते हैं। एक स्मार्टफोन में, जहाँ हर मिलीएम्पियर मायने रखता है, यह महत्वपूर्ण है।

उच्च परिशुद्धता इसकी एक और ताकत हैउचित रूप से कैलिब्रेट किए गए ToF कैमरे बहुत कम माप त्रुटियाँ दे सकते हैं, जिनकी सटीकता डिज़ाइन और दूरी के आधार पर मिलीमीटर या सेंटीमीटर तक हो सकती है। यह उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है जहाँ खराब गहराई गणना अनुभव को खराब कर सकती है, जैसे कि पोर्ट्रेट मोड या विस्तृत ऑब्जेक्ट स्कैनिंग की मांग।

वास्तविक समय संचालन भी फर्क डालता हैये सेंसर उच्च गति पर, फ्रेम दर फ्रेम, सम्पूर्ण गहराई मानचित्रों को कैप्चर करने में सक्षम हैं, जिससे लोगों की ट्रैकिंग, हावभाव पहचान, नेविगेशन और संवर्धित वास्तविकता अनुभव संभव होते हैं, जो लगभग तुरंत प्रतिक्रिया देते हैं।

इसके अलावा, ToF एक विस्तृत गतिशील रेंज और विभिन्न प्रकाश स्थितियों के लिए अच्छी सहनशीलता प्रदान करता है।अपने स्वयं के अवरक्त प्रकाश का उपयोग करके, कैमरा मंद रोशनी वाले घर के अंदर और मजबूत विरोधाभासों वाले वातावरण में स्थिर माप बनाए रख सकता है, जहां तक ​​तीव्र परिवेशीय प्रकाश से हस्तक्षेप की अनुमति है।

एक और दिलचस्प कारक लंबी दूरी तक मापने की क्षमता है।विशिष्ट लेजर या आईआर एलईडी पर निर्भर करते हुए, टीओएफ सेंसर बहुत छोटी दूरी से लेकर अपेक्षाकृत व्यापक दूरी तक को कवर कर सकते हैं, जिससे चेहरे को खोलने के लिए निकट की वस्तुओं से लेकर संवर्धित वास्तविकता या रोबोटिक्स के लिए अधिक दूर की बाधाओं का पता लगाना संभव हो जाता है।

अंततः, अन्य 3D प्रौद्योगिकियों की तुलना में, ToF अपेक्षाकृत सस्ती होती है। और कॉम्पैक्ट। संरचित प्रकाश व्यवस्था या लंबी दूरी के LiDAR समाधानों की तुलना में, इसकी लागत और आकार, स्मार्टफोन, टैबलेट या एक्शन कैमरा जैसे उपभोक्ता उपकरणों के लिए बेहतर हैं।

ToF सेंसर की सीमाएँ और नुकसान

यह केवल फायदे ही नहीं हैं, बल्कि ToF प्रौद्योगिकी की अपनी कमियां भी हैं। मोबाइल फोन या किसी अन्य डिवाइस को डिजाइन करते समय निर्माताओं को इन बातों को ध्यान में रखना चाहिए।

पहली बड़ी सीमा संकल्प में निहित हैस्मार्टफ़ोन में एकीकृत टाइम-ऑफ़-फ़्लाइट (ToF) कैमरों में आमतौर पर पारंपरिक कैमरा सेंसर की तुलना में अपेक्षाकृत कम पिक्सेल होते हैं। इसका मतलब है कि डेप्थ मैप कम विस्तृत होता है और धुंधलापन या हाव-भाव के लिए पर्याप्त होते हुए भी, बहुत बारीक 3D पुनर्निर्माण के लिए अपर्याप्त हो सकता है।

बिखरे हुए प्रकाश की कलाकृतियाँ भी दिखाई दे सकती हैं।बहुत चमकदार सतहें या सेंसर के बहुत करीब स्थित सतहें रिसीवर की ओर बहुत अधिक प्रकाश को परावर्तित कर सकती हैं, जिससे गहराई माप में धब्बे, प्रभामंडल या कभी-कभी त्रुटियां हो सकती हैं, जिन्हें बाद में सॉफ्टवेयर का उपयोग करके ठीक करना पड़ता है।

एकाधिक प्रतिबिंब एक और सिरदर्द पैदा करते हैंकोनों, अवतल सतहों या बहुत जटिल वातावरण में, प्रकाश सेंसर पर लौटने से पहले कई बार उछल सकता है, जिससे अनिश्चितता और गलत डेटा उत्पन्न हो सकता है, यदि इसे ठीक से फ़िल्टर न किया जाए।

तीव्र परिवेशीय प्रकाश, विशेषकर प्रत्यक्ष सूर्य का प्रकाश भी मदद नहीं करता।धूप वाली बाहरी परिस्थितियों में, ToF सेंसर पिक्सल बड़ी मात्रा में मौजूद अवरक्त प्रकाश से आसानी से संतृप्त हो सकते हैं, जिससे उत्सर्जित पल्स का सटीक पता लगाना मुश्किल हो जाता है और सिस्टम की सीमा या विश्वसनीयता कम हो जाती है।

उत्पाद डिजाइन स्तर पर, भौतिक स्थान की समस्या पर भी विचार किया जाना चाहिए।टाइम-ऑफ़-फ़्लाइट (ToF) मॉड्यूल लगभग उतनी ही जगह घेरता है जितनी एक पारंपरिक कैमरा: इसके लिए अपने ऑप्टिक्स, IR एमिटर और सेंसर की ज़रूरत होती है। एक आधुनिक स्मार्टफ़ोन जैसे भीड़-भाड़ वाले इंटीरियर में, अतिरिक्त जगह की कमी हमेशा दूसरे कंपोनेंट्स के लेआउट को प्रभावित करती है।

ToF और LiDAR के बीच अंतर

ToF और LiDAR प्रकाश के साथ दूरी मापने का एक ही मूल विचार साझा करते हैंहालांकि, इन्हें आमतौर पर अलग-अलग तरीके से क्रियान्वित किया जाता है और आंशिक रूप से अलग-अलग क्षेत्रों को लक्ष्य बनाया जाता है, हालांकि दोनों प्रौद्योगिकियों के बीच अधिकाधिक ग्रे क्षेत्र उभर रहे हैं।

पारंपरिक LiDAR प्रणालियाँ लगभग हमेशा लेज़रों का उपयोग करती हैं ये अत्यधिक केंद्रित सेंसर पर्यावरण को स्कैन करने के लिए विशिष्ट तंत्रों या सरणियों का उपयोग करते हैं, जिससे लंबी दूरी और उत्कृष्ट सटीकता प्राप्त होती है। यही कारण है कि ये स्वचालित वाहनों, मानचित्रण और औद्योगिक अनुप्रयोगों में इतने आम हैं जहाँ मीटर या दसियों मीटर की सीमा महत्वपूर्ण होती है।

इसके विपरीत, उपभोक्ता ToF सेंसर आमतौर पर अधिक कॉम्पैक्ट होते हैं।ऑप्टिक्स और एमिटर को एक ही, बहुत छोटे मॉड्यूल में एकीकृत करके, ये मोबाइल फ़ोन, कंसोल, लैपटॉप या होम ऑटोमेशन उपकरणों के लिए उपयुक्त हैं। इनकी रेंज सीमित ज़रूर है, लेकिन सामान्य स्मार्टफ़ोन इस्तेमाल के लिए ये पर्याप्त से भी ज़्यादा हैं।

लागत अंतर भी प्रासंगिक हैयद्यपि दोनों ही उड़ान के समय के आंकड़ों पर आधारित हैं, लेकिन उच्च स्तरीय LiDAR आमतौर पर फोन में एकीकृत ToF मॉड्यूल की तुलना में काफी महंगा होता है, इसलिए उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रदर्शन/मूल्य अनुपात के कारण संतुलन आमतौर पर ToF की ओर झुकता है।

मोबाइल फोन कैमरों में ToF का उपयोग

दैनिक उपयोग में, हमें सबसे अधिक दिलचस्पी इस बात में होती है कि ToF सेंसर मोबाइल फोन में क्या सुधार करता है। बनाम न होना। और यहाँ इसके अनुप्रयोग अनगिनत हैं, हालाँकि सबसे ज़्यादा दिखाई देने वाले चार मुख्य क्षेत्रों में केंद्रित हैं: फ़ोटोग्राफ़ी, वीडियो, बायोमेट्रिक्स और हावभाव नियंत्रण / संवर्धित वास्तविकता।

फ़ोटोग्राफ़ी: फ़ील्ड की गहराई और पोर्ट्रेट मोड

एक क्षेत्र जहां ToF सबसे अधिक चमकता है, वह है पोर्ट्रेट फोटोग्राफी।उच्च परिशुद्धता गहराई मानचित्र के कारण, सिस्टम काफी सटीकता से जानता है कि अग्रभूमि में क्या है और पृष्ठभूमि में क्या है, जिससे अधिक स्वच्छ और अधिक प्राकृतिक बोकेह (पृष्ठभूमि धुंधला) प्रभाव प्राप्त होता है।

जबकि केवल सॉफ्टवेयर या दोहरे कैमरे वाले अन्य मोबाइल फोन भ्रमित करने वाले होते हैं बालों के रेशों, जटिल किनारों या पतली वस्तुओं के साथ, एक अच्छी तरह से इस्तेमाल किया गया ToF सेंसर विषय को ज़्यादा विश्वसनीय रूप से अलग कर सकता है। इसके अलावा, एक ही शॉट में सारी गहराई की जानकारी कैप्चर करके, यह प्रक्रिया बहुत तेज़ है और कुछ गति वाले दृश्यों के लिए उपयुक्त है।

हुआवेई और हॉनर जैसे निर्माताओं ने इस बारे में खुलेआम दावा किया है जैसे मॉडलों में Huawei P30 प्रो या फिर HONOR View 20, जहां ToF उच्च-रिज़ॉल्यूशन कैमरों के एक सेट के साथ आता है, जो "अतिरिक्त" परिशुद्धता प्रदान करता है, जो सबसे कठिन पोर्ट्रेट में भी ध्यान देने योग्य है।

सुधार केवल लोगों तक ही सीमित नहीं हैयह वस्तुओं, पालतू जानवरों या क्लोज-अप की तस्वीरें लेते समय भी उपयोगी है, जहां हम अग्रभूमि के महत्वपूर्ण विवरणों में तीक्ष्णता खोए बिना एक हल्की धुंधली पृष्ठभूमि चाहते हैं।

वीडियो और निरंतर फोकस

वीडियो में, ToF ऑटोफोकस का सहयोगी बन जाता है।वास्तविक समय गहराई मानचित्र फोन को स्पष्ट रूप से यह भेद करने की अनुमति देता है कि कौन सा विषय फोकस में रहना चाहिए और जब वह हिलता है या कोई अन्य वस्तु दृश्य में प्रवेश करती है तो बिना किसी हिचकिचाहट के उसे समायोजित कर लेता है।

यह विशेष रूप से तीव्र गति वाले परिदृश्यों में उपयोगी है।जैसे दौड़ते हुए बच्चे, पालतू जानवर, खेल आयोजन या संगीत कार्यक्रम। यह प्रणाली विषय की दूरी को फ्रेम दर फ्रेम ट्रैक कर सकती है और उसे पृष्ठभूमि से लगातार अलग रख सकती है।

कुछ निर्माता इस जानकारी को चेहरे या वस्तु ट्रैकिंग प्रणालियों के साथ भी जोड़ते हैंकेवल कंट्रास्ट या पारंपरिक चरण पहचान पर निर्भर रहने की तुलना में अधिक मजबूत अनुवर्ती दृष्टिकोण प्राप्त करना।

उन्नत चेहरे की पहचान और सुरक्षा

मोबाइल उपकरणों में ToF का एक अन्य प्रमुख क्षेत्र बायोमेट्रिक प्रमाणीकरण हैसामने की ओर लगा टाइम-ऑफ-फ्लाइट सेंसर तीन आयामों में चेहरे को स्कैन करने में सक्षम है, तथा एक ही शॉट में सैकड़ों-हजारों गहराई बिंदुओं को पढ़ सकता है, जिससे इसे एक साधारण 2D फोटो की तुलना में अधिक निश्चितता के साथ संग्रहीत पैटर्न से तुलना करने की अनुमति मिलती है।

इससे चेहरे की पहचान तेज हो जाती है और उसे पहचानना कठिन हो जाता है। तस्वीरों, वीडियो या अन्य बुनियादी स्पूफिंग विधियों के साथ। वीवो जैसे ब्रांड्स ने ToF सेंसर्स के बारे में बात की है जो चेहरे पर 300.000 पॉइंट्स तक पढ़ने में सक्षम हैं, और वास्तव में विस्तृत मैपिंग प्रदान करते हैं।

इसके अलावा, इन्फ्रारेड का उपयोग करके, यह प्रणाली अंधेरे वातावरण में भी अच्छी तरह से काम करती है।यह दृश्य प्रकाश पर निर्भर विधियों की तुलना में स्पष्ट लाभ प्रदान करता है। सामने की ओर लगे टाइम-ऑफ़-फ़्लाइट (ToF) सेंसर वाले कई आधुनिक फ़ोन रात में या कम रोशनी वाले कमरों में भी, उपयोगकर्ता को बहुत तेज़ स्क्रीन से रोशन किए बिना, अनलॉक कर सकते हैं।

कुछ निर्माता तो एक कदम और आगे बढ़ गए हैंउदाहरण के लिए, एलजी जी8 थिनक्यू, हाथ की हथेली में शिरा पैटर्न को पढ़ने के लिए टीओएफ सेंसर का उपयोग करता है और इसे वैकल्पिक अनलॉकिंग विधि के रूप में उपयोग करता है, जो गहराई और अवरक्त प्रतिक्रिया के आधार पर बायोमेट्रिक्स की एक अलग परत भी जोड़ता है।

स्क्रीन को छुए बिना हावभाव नियंत्रण

ToF वाले मोबाइल फोन की सबसे खास विशेषताओं में से एक है एयर जेस्चर कंट्रोलनिकट गहराई से पढ़ने की क्षमता के कारण, स्मार्टफोन उपयोगकर्ता के हाथ की स्थिति, उनकी बुनियादी गतिविधियों का पता लगा सकता है, तथा उन्हें कमांड में परिवर्तित कर सकता है।

उदाहरण के लिए, एलजी ने G8 ThinQ के साथ एयर मोशन फीचर की शुरुआत की।यह सुविधा आपको बिना शीशे को छुए, स्क्रीन पर एक साधारण इशारे से कॉल उठाने, गाने बदलने, वॉल्यूम एडजस्ट करने या ऐप्स लॉन्च करने की सुविधा देती है। सामने की ओर लगा टाइम-ऑफ-फ़्लाइट (ToF) सेंसर उंगली और हथेली की गति की दूरी और दिशा का पता लगाता है।

इसके काम करने के लिए आपको अपना हाथ सेंसर से एक निश्चित दूरी पर रखना होगा।, आमतौर पर लगभग 15-20 सेंटीमीटर, और विशिष्ट गतिविधियाँ (घुमाना, स्लाइड करना, ज़ूम इन या आउट करना) करते हैं। फ़िलहाल, संभावित क्रियाएँ कुछ हद तक सीमित हैं, लेकिन ये भविष्य में और अधिक महत्वाकांक्षी हावभाव नियंत्रण की नींव रखती हैं।

अपने मोबाइल फोन को बिना छुए नियंत्रित करने के विचार के कई संभावित अनुप्रयोग हैं।गीले या गंदे हाथों से बैंक या म्यूज़िक प्लेयर इस्तेमाल करने से लेकर, फ़ोन को होल्डर में रखे बिना, ज़्यादा पास जाए इस्तेमाल करने तक। यह सब ToF सेंसर द्वारा दी गई सटीक हाथ की स्थिति रीडिंग की बदौलत संभव है।

संवर्धित वास्तविकता, 3D स्कैनिंग और मापन

टाइम-ऑफ-फ़्लाइट (ToF) संवर्धित वास्तविकता (AR) अनुभव को भी महत्वपूर्ण रूप से बेहतर बनाता है।विश्वसनीय गहराई मानचित्र होने से, मोबाइल डिवाइस पर्यावरण की ज्यामिति को बेहतर ढंग से "समझ" सकता है और आभासी वस्तुओं को अधिक स्थिरता के साथ रख सकता है, जिससे उन्हें अजीब तरीके से तैरने या दीवारों और मेजों से गुजरने से रोका जा सकता है।

ओप्पो और ऑनर जैसे ब्रांडों ने AR में ToF की भूमिका पर जोर दिया है ओप्पो आरएक्स17 प्रो या हॉनर व्यू 20 जैसे मॉडलों में, ऐसे गेम और एप्लिकेशन दिखाए जाते हैं, जहां उपयोगकर्ता आभासी तत्वों के साथ इंटरैक्ट करता है, जो कमरे की वास्तविक गहराई का सम्मान करते हैं।

एक अन्य व्यावहारिक अनुप्रयोग दूरी, क्षेत्रफल और आयतन का मापन हैToF कैमरे के साथ, ऐसे ऐप्स बनाना संभव है जो गणना करते हैं, उदाहरण के लिए, किसी व्यक्ति की ऊंचाई, एक बॉक्स का आकार, या दीवार का सतह क्षेत्र काफी सटीकता के साथ, बस अपने मोबाइल फोन को इंगित करके और उसे अपना काम करने देकर।

3D स्कैनिंग के क्षेत्र में, ToF वस्तुओं के मॉडलिंग के लिए एक आधार के रूप में कार्य करता है और संपूर्ण दृश्य: फोन विभिन्न कोणों से वस्तु को स्कैन करता है और गहराई मानचित्रों को संयोजित करके त्रि-आयामी मॉडल प्राप्त करता है, जिसका उपयोग डिजाइन, 3डी प्रिंटिंग, वीडियो गेम या वास्तुकला में किया जा सकता है।

मोबाइल फोन से परे: ToF कैमरों के अन्य उपयोग

यद्यपि यह लेख स्मार्टफोन पर केंद्रित है, लेकिन ToF तकनीक इससे कहीं आगे जाती है। और इसका प्रयोग अन्य क्षेत्रों में भी बड़े पैमाने पर किया जा रहा है, तथा सटीकता, वास्तविक समय और उचित लागत जैसे गुणों से लाभ उठाया जा रहा है।

उदाहरण के लिए, औद्योगिक रोबोटिक्स में, वास्तविक समय 3D गहराई मानचित्र ये रोबोट को अपने परिवेश को समझने, पुर्जों का पता लगाने, टकरावों से बचने और मनुष्यों के साथ सहयोग करने में सक्षम बनाते हैं। टाइम-ऑफ-फ़्लाइट (ToF) कैमरे वाला रोबोट वस्तुओं और उनकी स्थिति को बेहतर ढंग से पहचान सकता है, उन्हें सटीक रूप से पकड़ सकता है, और उन्हें उनकी जगह पर रख सकता है।

3D मॉडलिंग और आभासी वास्तविकता में, ToF कैमरों का उपयोग स्थानों को कैप्चर करने के लिए किया जाता है और यथार्थवादी पुनर्निर्माण उत्पन्न करते हैं, जिन्हें फिर वीआर चश्मे के साथ खोजा जाता है या विनिर्माण से लेकर निर्माण तक पेशेवर अनुप्रयोगों में एकीकृत किया जाता है।

इसके अलावा, इसमें घरेलू स्वचालन और सुरक्षा अनुप्रयोग भी हैंजैसे कि 3D में उपस्थिति और गति का पता लगाने में सक्षम कैमरे, गहराई से लोगों को उनके चेहरे से पहचानने वाले स्मार्ट दरवाजे, या टेलीविजन और सार्वजनिक स्क्रीन पर हवा में संकेतों पर प्रतिक्रिया देने वाली इंटरैक्टिव प्रणालियां।

अंततः, यह मोबाइल फोन ToF प्रौद्योगिकी के लिए एक बेहतरीन प्रदर्शन के रूप में कार्य करता है।लेकिन हम अपनी जेबों में जो कुछ देखते हैं, वह उस बहुत बड़े पारिस्थितिकी तंत्र का एक हिस्सा मात्र है, जिसमें वास्तविक समय गहराई संवेदन साल दर साल प्रमुखता प्राप्त कर रहा है।

स्मार्टफोन में ToF कैमरों के आगमन ने संभावनाओं की एक विशाल श्रृंखला खोल दी है इसमें ज़्यादा विश्वसनीय बैकग्राउंड ब्लर वाली तस्वीरों और ज़्यादा शार्प वीडियो से लेकर ज़्यादा सुरक्षित 3D फेशियल अनलॉकिंग, जेस्चर कंट्रोल और कहीं ज़्यादा मज़बूत ऑगमेंटेड रियलिटी अनुभव शामिल हैं। अपनी सीमित रिज़ॉल्यूशन और परिवेशी प्रकाश या आंतरिक स्थानों से उत्पन्न चुनौतियों के बावजूद, यह संकेत मिलता है कि ये सेंसर बेहतर एल्गोरिदम, नए उपयोगों और LiDAR जैसी अन्य तकनीकों के साथ संयोजन के साथ विस्तारित और एकीकृत होते रहेंगे, जो मोबाइल फ़ोनों द्वारा अपने आसपास की दुनिया को त्रि-आयामी रूप से "समझने" के तरीके में एक महत्वपूर्ण मोड़ साबित होगा।