小霸王
06-18
随着华为P30系列的发布，智能手机在拍照方面的极限被进一步突破；尤其是华为P30 Pro手机，在高达DXO的评分中也让人们看到了后置四颗摄像头（百万像素广角镜头+百万像素超广角镜头+百万像素长焦镜头+ToF深度感应摄像头）的强大；当然，其中，ToF深度感应摄像头给华为P30 Pro带来的不仅仅是拍照方面的提升。
事实上，ToF技术的加持已经成为华为P30 Pro的新亮点，也将3D视觉技术在整个智能手机行业的应用推向了新的高潮。
据外界传言，苹果还在现有前置3D摄像头的基础上积极开发后置ToF技术，让人们对智能手机3D视觉的未来有了更大的期待。
从结构光到ToF，3D视觉如何走向智能手机？目前3D视觉技术主流的解决方案有结构光方案、ToF方案和双目立体成像方案三种。
其中，结构光和ToF受到了智能手机行业的广泛关注。
结构光和ToF的工作原理为： 结构光技术：通过近红外激光器，将具有一定结构特征的光投射到被摄物体上，然后由专门的红外相机采集。
这种具有一定结构的光线会因被摄体的不同深度区域而采集不同的图像相位信息，然后通过计算单元将这种结构变化转化为深度信息，从而获得三维结构。
TOF是Time of Flight技术的缩写。
其原理是：传感器发射调制脉冲红外光，遇到物体后反射。
传感器计算光发射和反射的距离或相位差，以转换拍摄场景的距离。
，生成深度信息。
此外，结合传统摄像拍摄，可以以地形图的形式呈现物体的三维轮廓，不同的颜色代表不同的距离。
欧倍德中光手机事业部总经理胡克峰告诉雷锋网，在上述两种解决方案中，目前结构光技术无论是技术还是生产都相当成熟。
业界甚至开发出了各种高低层次的解决方案。
适合各档次手机需求的中端方案——仅就成熟度而言，其实并不亚于现在的大面积光学指纹。
他认为，与结构光相比，ToF方案在智能手机上的实现还有很多问题需要解决：ToF方案的分辨率没有结构光高，功耗也比较大；在扫描应用中，目前的TOF解决方案实际上对不同的颜色、纹理和材料有一些影响。
这是由它的原理决定的。
结构光在这方面会更好。
如果同时使用两种方案扫描熊猫，结构光方案受颜色影响较小，因此结果会更加真实；而在ToF方案下，可能会出现这种情况：白色部分出来还可以，但是黑色部分可能会出现一些影响。
当前的TOF解决方案面临一个问题：在长距离时，其深度完整性往往不如结构光解决方案。
Obi Medium Light的一些对比测试表明了这一点。
在体感游戏中，体感的原理是提取相关的骨骼点作为特征点；如果深度完整性好，这些特征点就不会消失。
ToF原理 不过，胡克峰表示，适合智能手机的3D解决方案有一些重要的要求——小型化、低功耗、易于量产。
从这些需求来看，TOF和结构光方案各有优缺点；如果是以增加功耗或者增大体积为代价，很多问题都可以解决。
但放在智能手机上，就需要平衡各个方面，做到机器小、功耗低、量产起来非常容易。
综合以上几点，相对而言，这两种技术都还存在一些需要克服的困难。
不过，胡克峰告诉雷锋网：相对而言，结构光在长距离时相对精度会差一些。
基本上，ToF的精度曲线是非常平坦的。
结构光的精度曲线的线性率会更高，因此结构光在短距离的相对精度会更好。
长距离时，它会从1.5米上升到3米、4米和5米。
事实上，这种结构光的精度会下降得比较快。
解决一个问题，准确性和深度都很重要，否则无法应用。
因此，综上所述，ToF需要解决如何提高深度完整性和降低功耗的问题（其实ToF的功耗是一个大问题）；而结构光需要解决远距离情况的问题。
接下来是如何提高相对精度的问题。
关于智能手机结构光和ToF的前后方案问题，目前比较常见的是ToF放在后面，结构光放在前面。
对此，胡克峰表示，其实ToF前端和结构光后端也是可以的，要看技术发展程度和手机厂商的实际选择。
他表示，事实上，有传言称苹果已经考虑过后置结构光解决方案；但事实上，无论是结构光还是ToF，它们都在为整个3D阵列造势，这是非常受欢迎的；事实上，除了结构光之外，奥比中光在ToF技术上也有自己的布局。
一般来说，在目前的智能手机上，结构光多采用前置方案，主要应用于解锁、安全支付、3D人脸建模等；而ToF解决方案主要用于后置智能手机；从应用场景来看，总体来说，ToF技术除了用于后置摄影之外，在AR等领域（包括3D摄影、体感游戏等）也发挥着一定的作用。
当然，值得强调的是3D视觉技术对AR领域的推动。
SLAM将有助于解决右图中AR游戏不合理的问题。
对于AR来说，3D视觉将帮助智能手机更好地实现SLAM（同步定位和建图，实时定位和地图构建）技术——而SLAM技术是AR实现的核心。
雷锋网曾报道称，苹果ARKit的一大特点是仅通过手机的单目摄像头和IMU就可以在智能手机上实现SLAM技术；依靠普通相机无法比拟的深度信息和建模能力，3D视觉技术可以帮助智能手机实现更先进的视觉SLAM（也称为VSLAM），从而在手机上实现各种复杂的AR应用。
对此，胡克峰也表示，通过3D和IMU的结合，智能手机应用层面的最终方向一定是AR，一定要和5G结合，让AR变得非常方便，最终融入到用户的日常使用中。
继苹果的 Face ID 之后，Android 旗舰机“率先”推出了后置 3D 摄像头。
2018年9月，随着iPhone的发布，它非常重视用户体验。
iPhone X利用3D结构光技术打造出可直接用于面部识别的Face ID，并迅速取代了Touch ID。
因此，围绕消费级智能手机，各大安卓厂商都开始发力3D视觉，基于技术与应用场景的结合，主要是结构光和ToF。
第一个迈出这一步的就是荣耀。
2019年11月28日，荣耀V10发布，搭载“点云深度相机”散斑结构光手机配件，具备3D人脸识别解锁、3D人脸建模等功能。
今年5月底，小米发布了小米8透明探索版，该机搭载3D结构光技术，号称是Android首款Face ID手机。
小米8透明探索版采用了编码结构光技术，该技术由以色列公司Mantis Vision开发。
据了解，Mantis Vision的编码结构光系统、点阵投影仪和泛光照明器中的VCSEL均由ams提供；近红外相机中的全局快门图像传感器由OmniVision供应。
2019年6月，OPPO Find合作。
从应用场景来看，OPPO Find X的3D结构光主要用于人脸识别解锁、3D美颜等——而且Find比iPhone X更薄。
此外，前置3D结构光技术也被安装在了华为Mate 20 Pro机型于10月发布。
功能上，还实现了人脸解锁和人脸支付，还可以通过3D结构光的3D深度传感功能实现实时3D建模；比如拍摄自己的面部表情，生成3D表情包。
雷锋网获悉，华为结构光机型的发射器VCSEL由Lumentum供应；准直器G+P由联创电子和舜宇光学提供； DOE 由 AMS 和 DNP 提供；接收器感光芯片由豪威科技供应；华为自研3D结构光算法；整个3D结构光模组由欧菲光和舜宇提供。
不过，在积极探索3D结构光的同时，整个行业也在不断探索更适合后置摄像头的ToF技术（当然，有报道称苹果也在积极部署ToF技术）；同时，随着整个行业在屏幕指纹识别技术上的一步步进步，3D结构光带来的解锁便利似乎正在逐渐被淘汰——由此，ToF技术在Android阵营中受到欢迎。
首款推出ToF的机型是OPPO于2020年8月发布的R17 Pro；基于ToF的加持，它在3D摄影、立体游戏、AR应用等方面有了一些新的玩法。
雷锋网从供应链获悉，R17 Pro上的3D TOF相机供应商是舜宇光学。
2019年12月21日，vivo NEX双屏版发布。
该型号还配备了ToF技术。
由于采用了前后双屏方案，该机型还可以实现ToF技术辅助的三摄自拍，并且可以实现ToF人脸识别。
这个人脸识别功能可以实现24小时人脸解锁，甚至可以支持支付宝支付。
功能。
雷锋网获悉，vivo NEX双屏版的相机模组由信利国际、欧菲光科技、三星电机供货。
其中，3D ToF模组由信利国际独家供应；另外两个摄像头模组由欧菲光科技和三星电机提供。
供应，三星电机是主要供应商。
在vivo NEX双屏版发布几天后，华为品牌荣耀也为年底的V20旗舰机型配备了ToF技术。
发布会上，荣耀展示了体感游戏、3D建模、视频瘦身塑身等功能。
据了解，在3D图像传感器方面，荣耀V20和OPPO R17 Pro均采用索尼IMX传感器，其模组处理由欧菲光科技和舜宇光学科技完成——与华为P30 Pro的供应商类似。
持续的。
值得一提的是，在2月份的三星S10发布会上，三星还宣布了S10 5G版本，一款配备四个摄像头的手机，其中包括一个可以实现ToF技术的3D摄像头。
由于三星在3D图像传感器领域的自研优势，ToF技术极有可能出现在其他三星手机上，比如下半年的三星Note 10。
三星的韩国“姐妹”LG不想落后，走了一条不同的路：在前置摄像头上使用ToF 3D模块，而不是像苹果和其他Android制造商那样使用结构光。
据官方介绍，2月份发布的LG G8 THINQ配备了采用ToF技术的前置摄像头，传感器为英飞凌的REAL3。
当然，华为在新发布的P30 Pro上选择了ToF技术。
据华为介绍，华为P30 Pro搭载的ToF镜头可以实现以下功能：准确捕捉景深信息，使拍摄的照片更具层次感；实现专业级的人像虚化，甚至到发际线；实现3D体感游戏、3D魔术师等功能；利用深度感知功能测量物体的长度、高度和面积。
可以看出，华为P30 Pro对ToF技术的应用主要体现在两个方面。
一是手机拍照过程中画面分层和人像虚化功能的加持，二是基于3D成像技术开发的其他技术。
应用场景，比如3D体感游戏、AR等。
但本质上，这两方面都离不开ToF技术的基本原理，即对画面中深度信息的感知和利用。
根据雷锋网从供应链了解到的信息，华为P30 Pro的ToF模组主要供应商信息如下：VCSEL来自Lumentum；陶瓷盒来自京瓷； Diffuser 扩散器来自 Viavi Solutions。
镜头模组由舜宇和欧菲光提供。
尽管如此，华为 P30 Pro 中实现 ToF 技术的其他一些关键组件（例如 3D 图像传感器）背后的供应商尚不清楚。
另外，不得不关注的一件事是苹果在ToF技术方面的动向。
今年11月，美国专利商标局（USPTO）公布了苹果公司的新专利申请。
该专利显示，苹果可能会使用VCSEL和ToF、单光子雪崩二极管（SPAD）等光学电子元件。
基于激光LiDAR改进深度相机。
这样一来，苹果何时在iPhone上推出ToF就成为了业界的另一个焦点。
有了Tango的教训，这次3D视觉会在智能手机上流行吗？ 2019年9月，苹果为最新的iPhone 5s机型配备了指纹识别技术，立即引爆了指纹识别行业供应链；短短几年时间，指纹识别已经从旗舰机型延伸至入门机型。
，最终在智能手机上实现全面普及，成为智能手机的标配功能。
那么，3D视觉技术会像指纹识别一样在智能手机上变得普遍吗？胡克峰表示，仅从解锁和支付的角度来看，如果说指纹技术的出现让解锁体验提升了60到80分，那么3D视觉带来的面部解锁或支付的提升可能会在85到95??分。
分数甚至提升了99分。
前者是“吃饱”，后者是“吃好”。
显然，前者的需求更强烈，所以它的普及速度更快。
胡克峰表示，对于智能手机来说，除了解锁支付（甚至解锁支付也只是一个加分功能）之外，3D视觉解决方案场景还有很多应用潜力，比如AR游戏、AR视频通话等，但这些应用目前尚未落地。
全面发展，必须与AI、5G等技术结合。
如果发展到一定阶段，3D视觉将会逐渐普及。
毫无疑问，3D视觉已经成为整个智能手机行业积极拥抱的技术趋势。
它还蕴藏着很多应用潜力，将随着AI、5G的发展，焕发出更大的生命力； 3D视觉技术无疑将走向更多的智能手机，但目前仍以旗舰机型为主。
可能需要很长时间才能实现更低的产品定位和价格。
另外，从目前的发展趋势来看，智能手机厂商对3D视觉的选择已经逐渐从前置3D结构光转向后置ToF技术。
这让雷锋网想起了之前已经宣告死亡的Project Tango。
——事实上，谷歌力推的Project Tango量产机型Phab 2 Pro就采用了ToF技术。
华硕也曾尝试过，但并未获得良好的市场反响。
最终，谷歌不得不终止Project Tango，转而采用ARCore来推广AR。
那么，最后一个问题来了。
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