Eoin English 是資深首席工程師，領導 ADI 公司位於愛爾蘭的歐洲研發中心的消費系統應用團隊。Eoin 於 1997 年加入 ADI，並獲得戈爾韋大學電子工程一等榮譽學士學位。2017年，他在麻省理工學院獲得了系統設計管理證書，目前擁有26項美國授權專利。Eoin 對透過音訊、視覺和人體感應的融合幫助人們生活更舒適、更健康、更有效率、更互動地參與的技術感到非常滿意。
我們都已經習慣使用 Microsoft Teams、Zoom 和 Google Meet 來增強遠端會議體驗。但即便如此，所有這些交互作用仍然是二維的。缺少的是真正身臨其境、栩栩如生的 3D 體驗。
儘管圍繞著 Metaverse 和 AR/VR，甚至 Holoportation（人的高品質 3D 模型，實時重建並傳輸到世界任何地方）進行了大肆宣傳，但我們距離終極的擴展現實耳機還有很長的路要走。
將 2D 互動轉變為沉浸式 3D 互動非常困難，需要將多種技術融合在一起。雖然 3D 顯示器和空間音訊內容已經獨立存在了一段時間，但它們實際上只是靜態的，需要固定的觀看和聆聽位置。3D 飛時測距技術透過將靜態3D 交互轉變為上下文感知、沉浸式交互，在連接物理世界和數位世界方面邁上了新的台階，這種交互可以動態調整以適應所有類型環境中的用戶和機器環境（從人到遠端人、人對機器，或機器對機器）。
從小學到研究生－智慧型設備的進步
Amazon Alexa 和 Google Home 等智慧家庭設備已成為生活的一部分。IDC 分析師稱，2021 年全球智慧家庭設備出貨量成長近12%，同一研究預測到2026 年將實現兩位數成長。消費者現在期望一切都能夠發展並變得智慧和非接觸式，包括燈泡、家用電器、電視、汽車等等。
隨著智慧家庭在過去十年的發展，智慧的定義也不斷發展。基本的智慧型設備通常很簡單——它們連接互聯網並進行控製或監控，就像掃地機器人一樣。更先進的智慧型設備具有上下文感知能力。它們還可能具有 GPS 功能，例如，當您進入一定半徑範圍內時，它們就會打開您家中的暖氣，而無需觸摸按鈕或螢幕。
即使是更聰明的設備，也可以透過聆聽您的聲音並理解您說話的方式來增加個性化程度。例如，您家的智慧揚聲器可以兼作房屋管理員，可以透過降低百葉窗、調暗燈光、調節溫度和播放柔和的音樂來為就寢時間做好準備。
智慧革命的下一個轉變為我們的裝置增加了另一種人類感官——視覺。這些設備可以檢查和分析我們周圍的世界，然後根據該分析做出決策。這些設備背後的技術是深度感測，其中的關鍵推動因素是飛時測距。
什麼是飛時測距？
飛時測距相機透過將光束從物體反射回感測器來測量距離，然後測量發射光和感測器接收反射光之間的時間延遲。這個過程類似於超音波，它使用聲音而不是光來測量距離，而雷達則使用無線電波。飛時測距相機可以更快地產生具有精確深度精度的高解析度深度圖（類似於 RGB 相機的空間解析度），並且可以覆蓋比超音波更大的範圍——畢竟，光速遠大於聲速。雖然雷達的射程更遠，但飛時測距仍然更準確，解析度更高。
測量飛時測距延遲的主要方法有兩種：間接飛時測距 (iToF) 和直接飛時測距 (dToF)：
間接 ToF 和直接 ToF
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在 iToF 系統中，使用連續波 (CW) 方法來測量發送和接收的光脈衝之間的相移。
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在 dToF 相機中，使用基於脈衝的方法，該方法測量發射脈衝和接收光脈衝之間經過的時間。使用 CW iToF 影像感測器的好處之一是它們可以在傳統半導體基礎設施上批量生產，以可承受的成本實現短距離成像的高像素密度。
ToF 能夠實現情境感知，從而做出更明智的決策——從根據房間內人數調整室溫，到識別購物體驗中感興趣的展品。
iToF 和 dToF 深度成像系統之間的選擇取決於應用需求和用例環境。iToF 適用於需要高空間解析度的短距離成像（0.5 m、5 m 和 10 m）用例。dToF 更適用於需要較低空間解析度的長距離成像。人工智慧 (AI) 和光學系統設計正在模糊 iToF 和 dToF 技術選擇之間的界線。在上下文感知智慧邊緣系統中，iToF 和 dToF 感測器在 AI 的幫助下與 RGB 影像和慣性感測器融合，以增強性能並消除偽影。
就像滑鼠徹底改變了電腦互動一樣，觸控螢幕技術推動了智慧型手機和平板電腦的採用，飛時測距也為非接觸式 3D 互動提供了支援。飛時測距技術在推進工業 4.0 方面也發揮類似的作用。從用於品質檢測的工業機器視覺，到用於資產管理的體積檢測，再到用於自主製造的導航，製造業正在採用這些感測技術，並轉向為惡劣工業環境設計的高解析度系統。
但飛時測距在哪裡徹底改變了我們的日常生活呢？今天與彩色電視或個人電腦相當的突破是什麼？
人機介面：飛時測距應用
目前，利用飛時測距技術的應用在我們周圍不斷湧現，從汽車的座艙安全到家庭健身器材，再到遊戲和 3D 逼真的遠端協作。飛時測距的未來應用之一是自動駕駛車輛，作為雷達、光達和其他深度感測器的補充。
以下是飛時測距技術的一些最明智的用途，它們使生活變得更美好、更安全、更愉快：
3D 遠端協作
ToF 結合了先進的硬體和軟體，讓朋友、家人和同事即使相隔數英里，也能感覺就像在一起一樣。借助身臨其境的 3D 會議，您不再受到 2D 圖像平面的限制，因此您可以看到真人大小的三維人物，就好像他們真的與您在同一個房間一樣。
車內/輔助汽車技術
飛時測距可協助您享受先進的駕駛輔助系統 (ADAS)，該系統具有臉部和運動監控功能，可偵測昏昏欲睡的駕駛者或警告您偏離車道。手勢控制技術可協助您接聽電話、更改音訊或調整溫度控制，而無需將視線從路面移開。
家用健身器材
家庭健身產業已經從線上動感單車和瑜珈課程發展到現在包括智慧健身鏡。當內建的虛擬教練為您提供深蹲姿勢的指導時，教練的大腦就會受到飛時測距的驅動。
家庭電影院
飛時測距使您的家庭劇院系統足夠智能，可以動態調整聲音均衡，以補償聽眾位置的變化或環境的物理變化，例如一件新家具。
購物
網上購物變得如此簡單快捷，以至於我們許多人都不敢去商店購買我們想親自看到的商品。飛時測距可讓您使用手機測量空間並重新設計您的家，或在購買衣服之前讓您的頭像試穿衣服。
遊戲和虛擬世界
在 AR/VR 耳機中，飛時測距系統獲得的深度資訊允許人們透過手部追蹤與現實世界中放置的虛擬物件進行交互，更準確地融合物理世界和數位世界，以獲得身臨其境的體驗。
智慧工廠
ToF 技術支援的機器視覺是靈活、適應性強的生產配置的關鍵推動者。這使得人類能夠與機器安全協作地工作，從而提高生產力、提高品質並最大限度地提高工廠利用率。
ADI 飛時測距技術讓創意飛揚
如果創新繼續以目前的速度加速，未來一兩年可能會出現另一項改變生活的創新。深度感測器和成像技術的激增可能會創造出我們從未想像過的智慧型設備，或者可能會出現一種全新的技術，使智慧鏡子和 AR 耳機看起來像機器人吸塵器一樣簡單。
ADI 幫助客戶共同創建和利用來自智慧邊緣的見解，包括飛時測距系統解決方案。ADI 業界領先的飛時測距成像感測器以及完整的系統解決方案將資料處理、雷射驅動器、電源管理和軟體/韌體整合到一個單元中，以實現下一代智慧邊緣解決方案。
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