เซ็นเซอร์ LiDAR และ ToF: อะไรคือความแตกต่าง

เมื่อเร็ว ๆ นี้เราพบวลี เซ็นเซอร์ LiDAR มากมายในบทความเกี่ยวกับกล้องบนอุปกรณ์ Apple ใหม่ วลีนี้ถูกโยนทิ้งไปมากจนเราลืมไปว่าโทรศัพท์ Augmented Reality สามารถทำงานได้ในทางใดทางหนึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับเครื่องมือ ToF ที่จะยกระดับโทรศัพท์ Samsung ไปอีกระดับ

แล้ว LiDAR และ ToF แตกต่างกันอย่างไร? มาหาคำตอบกับ Quantrimang กันดีกว่า

ToF คืออะไร?

ToF ย่อมาจาก Time of Flight จริงๆ แล้ว ToF เกี่ยวข้องกับความเร็วแสง (หรือแม้แต่เสียง) เพื่อกำหนดระยะทาง โดยจะวัดระยะเวลาที่แสงออกจากเครื่อง ไปถึงวัตถุ และกลับมา โดยทั้งหมดแบ่งออกเป็น 2 ช่วงที่ระบุระยะห่างจากเครื่องถึงวัตถุหรือพื้นผิว

อุปกรณ์ Android ใช้เซ็นเซอร์ ToF

ดังนั้น LiDAR ทั้งหมดจึงเป็นประเภทของ Time of Flight แต่ไม่ใช่ ToF ทั้งหมดที่เป็น LiDAR พูดง่ายๆ ก็คือ ToF หมายถึงการวัดระยะทางด้วยแสง ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับ LiDAR

LiDAR คืออะไร?

LiDAR ย่อมาจาก Light Detection and Ranging เทคโนโลยีนี้ใช้เลเซอร์หรือลำแสงเลเซอร์และแหล่งกำเนิดแสงที่คล้ายกันดังที่กล่าวข้างต้น

เซ็นเซอร์ LiDAR บน iPhone

สามารถใช้เซ็นเซอร์ LiDAR ตัวเดียวในการวัดความกว้างของห้อง แต่สามารถใช้เซ็นเซอร์ LiDAR หลายตัวเพื่อสร้าง "พอยต์คลาวด์" จุดเหล่านี้ใช้เพื่อสร้างแบบจำลอง 3 มิติของวัตถุหรือแผนที่ภูมิประเทศของพื้นที่ทั้งหมด

แม้ว่า LiDAR อาจเป็นสิ่งใหม่สำหรับอุปกรณ์พกพา แต่จริงๆ แล้วเทคโนโลยีนี้มีมาระยะหนึ่งแล้ว เมื่อไม่ได้ติดตั้งบนโทรศัพท์ LiDAR จะถูกใช้เพื่อทำทุกอย่างตั้งแต่การทำแผนที่สภาพแวดล้อมใต้น้ำไปจนถึงแหล่งโบราณคดี

ความแตกต่างระหว่าง LiDAR และ ToF

ความแตกต่างด้านการทำงานระหว่าง LiDAR และ ToF รูปแบบอื่นๆ ก็คือ LiDAR ใช้พัลซ์เลเซอร์เพื่อสร้าง "พอยต์คลาวด์" ซึ่งจากนั้นจะใช้ในการสร้างแผนที่หรือภาพ 3 มิติ แอปพลิเคชัน ToF สร้าง "แผนที่เชิงลึก" ตามการตรวจจับแสง ซึ่งมักจะผ่านกล้อง RGB มาตรฐาน

ข้อดีของ ToF เหนือ LiDAR ก็คือ ToF ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษน้อยกว่า จึงสามารถใช้กับอุปกรณ์ขนาดเล็กและราคาไม่แพงได้ ประโยชน์ของ LiDAR มาจากข้อเท็จจริงที่ว่าคอมพิวเตอร์สามารถอ่าน point cloud ที่เกี่ยวข้องกับแผนที่เชิงลึกได้อย่างง่ายดาย

Depth API ที่ Google สร้างขึ้นสำหรับ Android ทำงานได้ดีที่สุดบนอุปกรณ์ที่รองรับ ToF โดยการสร้างแผนที่เชิงลึกและจดจำ "จุดคุณลักษณะ" จุดสำคัญเหล่านี้มักเป็นอุปสรรคระหว่างความเข้มของแสงที่แตกต่างกัน ซึ่งจากนั้นจะถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดระนาบต่างๆ ในสภาพแวดล้อม สิ่งนี้จะสร้างพอยต์คลาวด์ที่มีความละเอียดต่ำลง

ToF และ LiDAR ทำงานอย่างไรกับ AR บนมือถือ

แผนที่เชิงลึกและพอยต์คลาวด์นั้นดีมาก และสำหรับผู้ใช้บางคนก็เพียงพอแล้ว อย่างไรก็ตาม สำหรับแอปพลิเคชัน AR ส่วนใหญ่ ข้อมูลนี้จะต้องได้รับบริบท ทั้ง ToF และ LiDAR บรรลุเป้าหมายนี้ด้วยการทำงานร่วมกับเซ็นเซอร์อื่นๆ บนอุปกรณ์เคลื่อนที่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แพลตฟอร์มเหล่านี้จำเป็นต้องเข้าใจการวางแนวและการเคลื่อนไหวของโทรศัพท์ของคุณ

LiDAR ดีกว่า ToF หรือไม่

พูดให้ตรงก็คือ LiDAR นั้นเร็วกว่าและแม่นยำกว่า ToF อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้มีความสำคัญมากขึ้นเมื่อมีการใช้งานเทคโนโลยีใหม่ๆ

ตัวอย่างเช่น ToF และ Depth API ของ Google มีปัญหาในการทำความเข้าใจระนาบขนาดใหญ่ที่มีพื้นผิวต่ำ เช่น ผนังสีขาว สิ่งนี้อาจทำให้ยากสำหรับแอปพลิเคชันที่ใช้วิธีนี้ในการวางวัตถุดิจิทัลอย่างแม่นยำบนพื้นผิวบางอย่างในโลกทางกายภาพ แอปพลิเคชันที่ใช้ LiDAR มีโอกาสน้อยที่จะเกิดปัญหานี้

อย่างไรก็ตาม แอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมที่มีโครงสร้างหลากหลายหรือใหญ่กว่านั้นไม่น่าจะประสบปัญหานี้ นอกจากนี้ แอปพลิเคชัน AR สำหรับผู้บริโภคที่ใช้มือถือส่วนใหญ่ยังใช้ฟิลเตอร์ AR บนใบหน้าหรือร่างกายของผู้ใช้ ซึ่งเป็นแอปพลิเคชันที่ไม่น่าจะประสบปัญหาเนื่องจากมีพื้นผิวขนาดใหญ่

เหตุใด Apple และ Google จึงใช้เซ็นเซอร์ความลึกต่างกัน

ในการเปิดตัวอุปกรณ์ที่รองรับ LiDAR นั้น Apple กล่าวว่าได้รวมเซ็นเซอร์เข้ากับฮาร์ดแวร์เพื่อ "เปิดขั้นตอนการทำงานแบบมืออาชีพมากขึ้น รองรับแอปพลิเคชันภาพถ่ายและวิดีโอระดับมืออาชีพ" iPad Pro ที่เข้ากันได้กับ LiDAR คือ "อุปกรณ์ที่ดีที่สุดในโลกสำหรับความเป็นจริงเสริม" และผลิตภัณฑ์เปิดตัวรวมถึงแอปการวัดของ Apple

Google อธิบายอย่างละเอียดว่าเหตุใด Depth API และอุปกรณ์ที่รองรับกลุ่มใหม่จึงไม่ใช้ LiDAR การทำงานร่วมกับ LiDAR ช่วยให้อุปกรณ์ Android มีน้ำหนักเบาและราคาไม่แพง อีกทั้งยังมีข้อได้เปรียบอย่างมากในด้านการเข้าถึงอีกด้วย

เนื่องจากโทรศัพท์ Android ผลิตโดยหลายบริษัท การนำ LiDAR มาใช้จะชอบรุ่นที่รองรับ LiDAR มากกว่าบริษัทอื่นๆ นอกจากนี้ เนื่องจากต้องใช้เพียงกล้องมาตรฐาน Depth API จึงเข้ากันได้แบบย้อนหลังกับอุปกรณ์จำนวนมากขึ้น