في الآونة الأخيرة ، كان هناك الكثير من الضجة حول تقنية LiDAR المُضمنة في أجهزة Apple الجديدة لدرجة أنه من السهل نسيان أنَّ الواقع المعزز على الهاتف المحمول يُمكن أن يعمل بأي طريقة أخرى. ولكن يُمكنها القيام بذلك ، ولا سيما مع وصول أدوات ToF إلى آفاق جديدة في هواتف Samsung.
سواء كنت مطورًا ، في السوق للحصول على جهاز جديد ، أو مجرد شخص فضولي ، فإن الأمر يستحق قضاء بعض الوقت في التعرف على هذه الاختصارات وتعلم مداخل استشعار العمق على الهاتف المحمول.
ما هي ToF؟
ToF هي اختصار لـ Time of Flight.
من الناحية الفنية ، تُشير ToF إلى استخدام سرعة الضوء (أو حتى الصوت) لتحديد المسافة. حيث تقيس الوقت الذي يستغرقه الضوء (أو الصوت) لمغادرة الجهاز ، والارتداد عن كائن أو طائرة ، والعودة إلى الجهاز ، وكل ذلك مقسومًا على اثنين يكشف المسافة من الجهاز إلى الكائن أو المستوى.
لذا ، فإنَّ العلاقة هي أنَّ LiDAR هي نوع من ToF ، ولكن ليس كل ToF عبارة عن LiDAR. لتبسيط الأمور ، عندما نتحدث عن “ToF” ، فإننا نعني قياس المسافة البصرية ، وليس بما في ذلك LiDAR.
لذا ، إذا كانت كل من تقنية LiDAR والتقنيات البصرية غير LiDAR تستخدم الضوء لتحديد المسافة ورسم الخرائط ثلاثية الأبعاد ، فكيف تختلف عن بعضها؟
ما هي LiDAR؟
LiDAR هي اختصار لـ “اكتشاف الضوء وتحديد المدى”. تستخدم هذه التقنية الليزر ، أو شبكة الليزر ، كمصدر للضوء في المعادلة المفصلة أعلاه.
يُمكن استخدام قراءة LiDAR واحدة لقياس أشياء مثل عرض الغرفة ، ولكن يمكن استخدام قراءات LiDAR المتعددة لإنشاء “نقاط السحب”. والتي يمكن استخدامها لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد للكائنات أو خرائط طبوغرافية لمناطق بأكملها.
بينما قد تكون LiDAR جديدةً على الأجهزة المحمولة ، إلا أن التكنولوجيا نفسها كانت موجودة منذ فترة طويلة. بالإبتعاد عن الأجهزة المحمولة ، يتم استخدام LiDAR للقيام بكل شيء بدءًا من رسم خرائط للبيئات تحت الماء إلى اكتشاف المواقع الأثرية.
كيف يختلف كل من LiDAR و ToF؟
يتمثل الاختلاف الوظيفي بين LiDAR والأشكال الأخرى من التقنيات البصرية التي تستخدم ToF في أنَّ LiDAR يستخدم الليزر النبضي لبناء سحابة نقطية ، والتي تُستخدم بعد ذلك لإنشاء خريطة أو صورة ثلاثية الأبعاد. تُنشئ تطبيقات ToF “خرائط عمق” بناءً على الكشف عن الضوء ، عادةً من خلال كاميرا RGB قياسية.
تتمثل الميزة التي تُوفرها ToF بالمقارنة مع LiDAR في أن ToF تتطلب معدات أقل تخصصًا بحيث يمكن استخدامها مع أجهزة أصغر وأقل تكلفة. تأتي فائدة LiDAR من السهولة التي يمكن للكمبيوتر من خلالها قراءة سحابة نقطية مقارنة بخريطة العمق.
تعمل واجهة برمجة التطبيقات Depth API التي أنشأتها Google لأجهزة Android بشكل أفضل على الأجهزة التي تدعم ToF وتعمل عن طريق إنشاء خرائط عمق والتعرف على “النقاط المميزة”. هذه النقاط المميزة ، التي غالبًا ما تكون حواجز بين شدة الضوء المختلفة ، تُستخدم بعد ذلك لتحديد مستويات مختلفة في البيئة. يؤدي هذا بشكل أساسي إلى إنشاء سحابة نقطة منخفضة الدقة.
كيف تعمل ToF و LiDAR مع الواقع المعزز على الهاتف
تُعد خرائط العمق وسحب النقاط رائعة ، وبالنسبة لبعض الأشخاص والتطبيقات ، فهي كافية. ومع ذلك ، بالنسبة لمعظم تطبيقات AR ، يجب وضع هذه البيانات في سياقها. تقوم كل من ToF و LiDAR بذلك من خلال العمل مع أجهزة استشعار أخرى على الجهاز المحمول. على وجه التحديد ، تحتاج هذه الأنظمة الأساسية إلى فهم اتجاه هاتفك وحركته.
يُطلق على فهم مكان الجهاز داخل بيئة معينة اسم “التوطين المتزامن ورسم الخرائط” أو “SLaM”. يتم استخدام SLaM في تطبيقات أخرى مثل المركبات ذاتية القيادة ، ولكن من الضروري جدًا لتطبيقات الواقع المعزز القائمة على الهاتف المحمول وضع الأشياء الرقمية في البيئة الفعلية.
ينطبق هذا بشكل خاص على التجارب التي تظل في مكانها عندما لا يتفاعل المستخدم معها ، وكذلك لوضع الأشياء الرقمية التي تبدو وكأنها خلف الأشخاص والأشياء الفعلية.
عامل مهم آخر في وضع الأشياء الرقمية في كل من التطبيقات القائمة على LiDAR و ToF يتضمن “Anchors”. Anchors هي نقاط رقمية في العالم الفعلي “ترتبط” بها الأشياء الرقمية.
في التطبيقات العالمية مثل Pokemon Go ، يتم ذلك من خلال عملية منفصلة تسمى “Geotagging”. ومع ذلك ، في تطبيقات AR المستندة إلى الأجهزة المحمولة ، يتم إرساء الكائن الرقمي على نقاط في سحابة نقطة LiDAR أو إحدى نقاط المعالم على خريطة العمق.
هل LiDAR أفضل من ToF؟
بالمعنى الدقيق للكلمة ، تُعتبر LiDAR أسرع وأكثر دقة من ToF. ومع ذلك ، يصبح هذا أكثر أهمية مع التطبيقات الأكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية.
على سبيل المثال ، تواجه ToF و Depth API صعوبة في فهم الكائنات الكبيرة منخفضة الملمس مثل الجدران البيضاء. هذا يمكن أن يجعل من الصعب على التطبيقات التي تستخدم هذه الطريقة وضع الأشياء الرقمية بدقة على بعض الأسطح في العالم الفعلي. التطبيقات التي تستخدم LiDAR أقل عرضة لحدوث هذه المشكلة.
ومع ذلك ، من غير المحتمل أن تواجه التطبيقات التي تتضمن بيئات أكبر أو أكثر تنوعًا من حيث التركيب هذه المشكلة. علاوة على ذلك ، تتضمن معظم تطبيقات AR للمستهلكين المستندة إلى الأجهزة المحمولة استخدام مرشح AR على وجه المستخدم أو جسمه — وهو تطبيق من غير المحتمل أن يواجه مشكلات بسبب الأسطح الكبيرة غير المنسوجة.
لماذا تستخدم Apple و Google مستشعرات عمق مختلفة؟
عند إطلاق أجهزتها المتوافقة مع LiDAR ، قالت Apple إنها تضمنت المستشعرات بالإضافة إلى أجهزة أخرى من أجل “فتح المزيد من مهام سير العمل الاحترافية ودعم تطبيقات الصور والفيديو الاحترافية.” وصف الإصدار أيضًا جهاز iPad Pro المتوافق مع LiDAR بأنه “أفضل جهاز في العالم للواقع المعزز” وتم الترويج لتطبيق “القياس” من Apple.
لم تقدم Google تفسيرًا واضحًا لسبب عدم استخدام LiDAR على كل من Depth API والإصدار الجديد من الأجهزة المدعومة. إلى جانب العمل مع LiDAR ، والحفاظ على أجهزة Android أخف وزناً وبأسعار معقولة ، هناك أيضًا ميزة كبيرة في إمكانية الوصول.
نظرًا لأن Android يعمل على الأجهزة المحمولة التي تصنعها شركات متعددة ، فإنَّ استخدام LiDAR سيُفضل النماذج المتوافقة مع LiDAR على حساب جميع الشركات الأخرى. علاوة على ذلك ، نظرًا لأنه لا يتطلب سوى كاميرا قياسية ، فإن Depth API متوافقة مع الإصدارات السابقة مع المزيد من الأجهزة.
في الواقع ، فإن Depth API من Google لا تعتمد على الأجهزة ، مما يعني أن المطورين الذين يستخدمون منصة بناء تجربة الواقع المعزز من Google يمكنهم تطوير تجارب تعمل على أجهزة Apple أيضًا.
هل استكشفتَ استشعار العمق؟
ركزت هذه المقالة بشكل أساسي على LiDAR و ToF في تجارب الواقع المعزز القائمة على الأجهزة المحمولة. هذا إلى حد كبير لأنَّ هذه التجارب الأكثر تعقيدًا تتطلب معظم التفسير. هذا أيضًا لأن هذه التجارب هي الأكثر متعة والأكثر تطلعًا.
ومع ذلك ، فإن مناهج استشعار العمق مثل هذه هي الأساس للعديد من التجارب والأدوات الأبسط والأكثر عملية التي قد تستخدمها كل يوم دون التفكير فيها كثيرًا. نأمل أن تمنحك القراءة على ToF و LiDAR المزيد من التقدير لهذه التطبيقات. يُمكنك الإطلاع الآن على استفد من تقنية LiDAR على الـ iPhone: أفضل الاستخدامات المُثيرة.
