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3D结构光还没来得及在手机上普及,TOF又来了

导读: 3D 结构光本身是优点颇多的,精度高、功耗低、全天候、环境适应性好,非常适合用作人脸识别、支付,以及对自拍美颜进行细节补充。

TOF,听说过吗?

一年前,iPhone X 发布前夕,业界传出了“全新 iPhone 会用上 3D 传感器和深度摄像头”的消息。

在这则传闻中,当时还没有发布的 iPhone X 可以通过深度摄像头实现 AR 建模,3D 换装等功能。

但实际上,正式发布的 iPhone X 并没有通过深度摄像头实现 AR 功能,甚至与深度相关的功能——比如面部识别和 Animoji——也仅限于前置摄像头。

这一切的根源不难理解,皆因 iPhone X 所搭载的 3D 结构光模块。

3D 结构光的“近”

3D 结构光本身是优点颇多的,精度高、功耗低、全天候、环境适应性好,非常适合用作人脸识别、支付,以及对自拍美颜进行细节补充。所以,在 iPhone X 搭载这项技术后,有的 Android 旗舰也开始搭载这项技术。OPPO Find X 就是 Android 阵营的 3D 结构光代表。

只不过,正如上文所说的那样,3D 结构光目前的用途略局限,而且仅限于前置摄像头。

这都和原理有关。

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以散斑结构光为基础原理的 3D 结构光,发射衍射光斑到物体上,传感器接收到发生形变的光斑,从而根据光斑形变的量来判断深度信息。它所发射的衍射光斑在一定距离外能量密度会降低,所以不适用于远距离的深度信息采集。

3D 结构光的工作距离范围很短,仅 0.2m-1.2m。这让设想中的“AR 应用、3D 建模”等功能难以实现。需要长距离信息的后置摄像头也与 3D 结构光无缘。

TOF 的“远”

实际上,在 iPhone X 相关传闻出现的时候,TOF 就是一个和 3D 结构光并行出现的词。

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TOF,Time of Flight,直译为飞行时间。其具体原理是通过给被测目标连续发送光信号,然后在传感器端接收从被测目标返回的光信号,再通过计算发射和接收光信号的往返飞行时间来得到被测目标的距离。

这是一段技术门槛略高的阐述,大部分用户只要明白:和 3D 结构光一样,TOF 是一个用以补充图像 Z 轴深度信息的技术。

不过,和 3D 结构光不同的是,TOF 技术是发射的不是散斑,而是面光源,所以在一定距离内,TOF 的光信息不会出现大量的衰减,同时 TOF 感光元件的单位像素非常大,为 10μm,对于光的采集有足够的保障,理论上只要提高发射端的功率,TOF 的使用距离会非常远。一般情况下,TOF 的工作距离范围是 0.4m-5m。因此整体上来看,TOF 更适合用在后置摄像头上。

为什么搭载 TOF 的终端还没有被量产?

3D 结构光和 TOF 都能记录深度信息为智能手机带来更多交互的可能性,为什么 3D 结构光已经有了普及的趋势,而 TOF 还没有量产的机型?

无他,TOF 的功耗是一个大问题。

此前,TOF 的解决方案里,用的图像传感器是 CCD,功耗颇高,这对于电池续航本就捉襟见肘的手机不啻为一个大问题。

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好在,索尼在 2017 年 12 月推出的 IMX456QL CMOS 解决了功耗问题,其功耗仅为 CCD 方案的 1/5~1/3。

并且据索尼的说法,该传感器结合了两种像素技术,一是提高反射光信号读取精度的像素技术,二是背照式 CMOS 影像传感器的像素技术,从而大幅提升了光线收集率和测距速度。该传感器搭载了高感光度的驱动模式,即使远距离也可实现高精度测距。

搭载 TOF 的手机终端即将与大家见面

索尼 IMX456QL 传感器的资料提到,这款传感器样品到货时间是 2018 年 4 月,预计的批量到货时间是 2018 年 11 月。

所以,首发 TOF 的手机要等到 11 月之后了?

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非也,OPPO 已经于 8 月 6 日在北京召开了媒体沟通会,宣布 OPPO 下款主力产品将会用上采用了背照式 CMOS 方案的 TOF 技术。

按照他们在发布会上所表示的“沟通会不展示 DEMO,技术已经准备量产”的说法,搭载 TOF 的新机已经触手可及了。

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