LiDAR или ToF камера: что лучше?

Весной этого года Apple представила новые iPad Pro. Как и предсказывали слухи, одним из главных новшеств планшетов стал переработанный блок камер. Однако вместо ожидаемой ToF камеры (Time of Flight – времяпролётная стереокамера) Apple неожиданно использовала другое, прежде не применявшееся в смартфонах и планшетах решение – LiDAR.

По слухам, уже этой осенью Apple задействует LiDAR в iPhone 12 Pro. Более того, в будущем данный сенсор станет ключевым компонентом в первых умных очках яблочной компании. Аббревиатура LiDAR расшифровывается как Light Detection and Ranging – обнаружение и определение дальности при помощи света.

Главное назначение LiDAR и ToF схожее – они весьма точно измеряют расстояние до объектов и строят трёхмерную карту окружающей среды. Это критически важно для приложений и игр в дополненной реальности (AR). К примеру, в Galaxy S20+ и S20 Ultra есть функции 3D-скарена и измерительной рулетки, которые отсутствуют в базовой версии S20, так как там нет ToF.

ToF камеру в своих смартфонах Samsung обозначает как датчик глубины

В одиночку ToF камера, как и LiDAR, не работает. Это система, где должен быть элемент, испускающий свет (как правило, инфракрасный). А камера, в свою очередь, принимает его отражение. Такая схема хорошо видна на примере Galaxy Note 10+

Также обе технологии могут использоваться для улучшения портретной съёмки и, в частности, для улучшения эффекта размытия (боке), делая его гораздо более точным. Например, чтобы размытие ошибочно не накладывалось на волосы человека и так далее. Иные применения ToF и LiDAR: ночное виденье, 3D-сканирование, управление девайсом бесконтактными жестами, трёхмерное распознавание лиц и прочее.

Основной технический смысл и принцип работы у ToF и LiDAR схожи. Часть сенсора проецирует невидимый для человека свет, другая – «ловит» отражение. Исходя из времени, за которое был осуществлён процесс, система может оценить расстояние до объектов.

См. также: список ключевых новинок Apple в 2023-2024 году;
См. также: iPhone 16 – все детали о главном смартфоне 2024.

LiDAR превосходит ToF по своим возможностям?

ToF в тыльных камерах смартфонов ещё в 2018 начали использовать дочерние бренды BBK – Oppo и Vivo. А в 2019 на вооружение такую технологию взяли уже Huawei и Samsung. LiDAR – более современен, его мы впервые увидели только в 2020. Но лучше ли он?

Ответ на этот вопрос недавно дало корейское издание TheElec, сообщив о том, что отказ Samsung от ToF в новых Note 20 и 20 Ultra вовсе не случайность, а тенденция. И в 2021 ToF камеры лишатся уже флагманские Galaxy S. Причин в отказе две: малая востребованность (сценарии использования есть, но их немного) и, самое интересное, техническое отставание ToF на фоне решения Apple.

Описание LiDAR на официальном сайте Apple

Отставание заключается в следующих параметрах:

Главная слабость ToF в актуальных смартфонах – расстояние. Камеры справляются с расстояниями лишь в три метра, в то время как LiDAR вполне хорошо действует и на пяти метрах. Более того, TheElec утверждает, что LiDAR вполне работоспособен в случае анализа объектов на удалении до 6 метров, превосходя ToF, получается, в два раза;
Ещё одна проблема ToF заключается в скорости считывания информации, которая у LiDAR существенно выше. ToF-камеры ограничены в этом и, судя по всему, могут испытывать проблемы и давать некорректные результаты для движущихся объектов;
Кроме того, LiDAR может быть более совершенен в условиях плохого или вовсе отсутствующего освещения.

Apple LiDAR скрывает под собой сразу два сенсора

Если «приоткрыть» защитный слой LiDAR, то окажется что там также, как и в ToF, два компонента. Один создаёт свет, а другой его получает

Таким образом, LiDAR не только новее, но и лучше. Впрочем, долго почивать на лаврах Apple не будет. По данным тех же TheElec, Samsung уже ведёт работы над решением существенно превосходящим ToF, которое составит конкуренцию Apple LiDAR. Однако в первой половине 2021 готово оно ещё не будет, из-за чего будущие флагманы корейцев остались и без ToF и без аналога LiDAR.

P. S. Любопытно, что по сообщениям TheElec как ToF-камеры для Android-производителей, так и ключевые компоненты LiDAR для Apple выпускает японская Sony.