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领跑安卓阵营,国内3D摄像头模组已做好量产准备

作为AI手机之眼的3D摄像头/视觉模块,目前正备受关注和热捧。3D视觉模块的加持为手机大大加分:人脸识别、手势与肢体识别、3D美颜/拍照美化、3D建模、丰富的AR应用……AI功能为主、3D视觉为辅的设计趋势,将是2018年下半安卓阵营品牌手机厂商的新共识。

安卓阵营手机总体出货总量大大高于苹果,在安卓阵营全面跟进iPhone X新增3D摄像头功能的趋势下,有望引爆新一波的3D视觉模块需求成长,类似指纹传感器在消费类电子上井喷式爆发的场景或将再次出现。国内包括三安光电、乾照光电、华芯半导体、光迅科技、微奥科技、励德微系统、创微电子、舜宇光学、华捷艾米、奥比中光等等上下游企业纷纷导入新技术、布局3D摄像头,整个产业链正在紧锣密鼓的积极跟进。

“在苹果的带动下,3D视觉打开消费级市场,行业进入加速趋势。”华捷艾米联合执行副总裁周晓军说道,“3D领域之前遇到的问题主要是供应商少,或者是有些技术实现了,量产却出现问题。但值得高兴的是,从去年下半年开始,国内相关厂商已经慢慢跟进,因此行业对供应链的未来也就比较有信心了,预计今年国内供应链将会达到相对稳定成熟的状态。”

“毫无疑问,苹果作为全球手机产业的引领者,将带动安卓阵营全面跟进手机3D视觉技术。”奥比中光副总裁陈挚博士同样看好3D摄像头在安卓市场的进展。“预计在2018年Q4季度TOP手机厂商推出的大于3000元的旗舰机都会加载3D摄像头模块。”他说道。

调研数据预测,随着今年下半年具备3D视觉功能的安卓手机陆续出货,到2019年将有1.5亿部手机采用3D传感摄像头,到2020年,将有超过3亿部手机采用3D传感摄像头,甚至渗透到千元机型,也意味着到2020年,3D传感摄像头在手机中将得到普及。

陈挚透露,奥比中光的手机3D传感摄像头方案也经做好量产准备,今年下半年就会有搭载奥比中光3D摄像头方案的国产旗舰手机上市。得益于与联发科的合作(2016年联发科入股奥比中光,其平台参考设计与奥比中光的3D传感技术的完整适配),在全年iPhone X发布两个月之后,奥比中光便将模组送样至联发科及国内TOP 3的手机厂商,由此,奥比中光也成为我国第一个送样手机前置3D摄像头的厂商,也是目前继苹果、微软、英特尔之后全球第四家可以量产消费级 3D 结构光深度摄像传感器的厂商。

前不久,OPPO在深圳举行媒体沟通会正式公布了其基于结构光的3D视觉技术的进展,据OPPO介绍,相比传统的2D面部识别,OPPO的3D结构光技术可更好的应用于安全支付、三围重建、AR、游戏等众多场景,其3D人脸识别已经具备量产条件,预计在未来6个月内推出相应终端产品。虽然并为说出采用哪家的方案,不过不少业内人士推测,此款手机就是采用了奥比中光的模块。

华捷艾米应用于手机中的3D视觉技术亦取得了实质性的进展,据了解,该公司的芯片小型化方案以及完成了手机RGB-D实验性方案,正在进行批量化生产技术研发,手机3D传感芯片预计5月份可实现量产,手机3D Camera模组,则将在Q3季度量产。

此外安卓阵营中,高通和奇景Himax其实早在去年下半年就宣布了3D感测技术方案的合作。由高通提供算法技术,奇景提供模组。之前有消息显示,高通与奇景的这款3D感测模组有望将在今年上半年量产,不过至今尚未有确切消息公布。随着奥比中光和华捷艾米量产方案的推出,给安卓阵营手机厂商进入3D视觉领域带来加速动力,同时也打破了之前一些华尔街分析师的预言:安卓手机厂商可能无法在2019年——即iPhone X发布后大约两年——之前大规模部署3D感应技术。

性能与苹果接近,国内结构光技术比拼

3D摄像头工作原理简单来说首先是激光投影模组投射红外散斑场到物体上,然后IR CMOS模组采集黑白pattern,送入ASIC芯片中进行深度计算,最后芯片输出深度视频流信息,传输到手机中进行处理。而其中的技术环节包括了光学系统设计、视觉测量算法设计、FPGA原型开发、ASIC设计嵌入式开发、驱动开发、以及SDK开发,三维重建计算机视觉、机器学习算法研究以及云端应用算法研发等。“上述环节我们均为自主研发。我们不光是提供硬件上的光学模组,包括算法,SDK我们也能提供有力的支持。”陈挚说道。

目前奥比中光已推出的3D传感摄像头包括Astra 、Astra Mini、Astra P等,均为散斑结构光技术。其中Astra P是专为手机研发发前置摄像头3D视觉模组,参数见表1。 陈挚表示:“Astra P和苹果iPhone X相比,不仅在精度、抗强光方面,在功耗、分辨率、帧速、体积方面也与iPhone X十分接近。目前已经实现3D人脸解锁、支付、AR表情、拍照优化等功能,可以快速的集成到手机中进行应用。”

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图1:奥比中光Astra P和苹果iPhone X 3D摄像头性能对比

华捷艾米手机3D摄像头模组量产时间比奥比中光稍稍延迟,对合作厂商也没有透露,不过公开了部分3D摄像头参数(见表1)。模组采用的是该公司自主设计的3D ASCII计算芯片,尺寸大小5mm*5mm,功耗仅为100-150mW。该司官方宣传,其3D摄像头采用最适合手机的高精度结构光,拥有可有Iphone X相媲美的低功耗、低延迟、抗变形、抗干扰、支持远近距离等性能优势;搭配的自研算法,可实现支付级人脸识别、手势识别、3D测量、环境感知、3D建图等功能。

由于关键组件VCSEL技术门槛高,拥有量产能力的供应商仍相当有限,而且VCSEL主要供应商Lumentum与苹果之间存在专利协议,使得安卓阵营供应商有时不得舍VCSEL而选择其他替代技术,华捷艾米则选择了DFB。“因为VCSEL设计到苹果专利问题,涉及范围非常广,任何一家公司都绕不过去,而且VCSEL做不到远距离。我们采用DFB的可用于手机终端的小型化模组可以做到测距范围4米(后置),而且可以在稳定的在4米范围测出全身骨架。”周晓军解释道。

华捷艾米在3D视觉的战略规划上更趋向于结合AR应用以实现技术落地。“苹果的3D摄像头主要是Face ID,还有一些辅助照相和简单的AR应用,但是这些功能到底够不够?到底3D摄像头能有哪些用处?我认为目前人脸识别,体感交互是3D突破的关键点,同时AR也是极有潜力的应用领域。”周晓军说道,“那么到底在体感交互、AR应用等方面要做到什么程度呢?目前在整个业界来说是比较模糊,包括苹果也没有推出合适的AR应用,仅仅是去年的WWDC上推出ARkit,但也只是一个2D SLAM算法的展示,还没有达到3D SLAM的程度。”

众所周知AR可以为用户提供真实与虚拟叠加的全新体验,前景非常令人期待。依托于3D摄像头能提供普通摄像头无法比拟的景深信息和建模能力,可以想象,随着3D视觉在手机应用上的成熟,手机AR也将获得突飞猛进的发展。基于这些考虑,华捷艾米将手机3D/AR方案作为重点推进项目,除今年5月量产一款3D传感芯片外,还开发了集成了ISP、DSP内核、视觉处理加速器,并整合华捷艾米最核心的V-SLAM、骨架跟踪、人脸&手势识别、远场语音识别等技术的AR/AI芯片,计划于10月实现量产。有了3D摄像头和AR/AI芯片的加持,手机上实现各种各样复杂的AR应用成为可能。(责编:振鹏)

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