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拉開光學(xué)創(chuàng)新序幕 手機(jī)3D成像全面來襲

究竟是什么因素驅(qū)動結(jié)構(gòu)光方案在手機(jī)3D成像技術(shù)取得重大突破,并成為蘋果新機(jī)的創(chuàng)新功能。
   從iPhone7 Plus 2倍光學(xué)變焦雙攝方案的光學(xué)創(chuàng)新之門到OPPO潛望式5倍變焦方案,計(jì)算光學(xué)在手機(jī)上一直作為創(chuàng)新重頭戲吸引著消費(fèi)者,而iPhone8要推3D成像的傳聞更是引起行業(yè)轟動,行業(yè)普遍認(rèn)為這是2D成像通往3D成像的一次重大變革。

  iPhone8因傳感器延遲發(fā)布的消息更是不絕于耳。查閱資料發(fā)現(xiàn),不管是國外網(wǎng)站還是國內(nèi)科技網(wǎng)站均時(shí)刻緊盯相關(guān)事件發(fā)展最新情況。如今更有媒體報(bào)道,iPhone8不僅會繼續(xù)延續(xù)上一代后置雙攝像頭方案,而且前置也將采用3D攝像頭。

  另據(jù)Zion Research預(yù)計(jì)2015—2021年,3D攝像頭市場以35%的復(fù)合年增長率持續(xù)增長。由此可見3D攝像頭強(qiáng)大的市場爆發(fā)力。

  ? 啥是3D成像

  筆者獲悉,通俗點(diǎn)來講,3D成像就是在二維圖像基礎(chǔ)上增加了景深的信息,也就是三維的位置和尺寸信息,于是整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)就獲得了環(huán)境和對象的三維立體數(shù)據(jù),在拍照的同時(shí),獲取對象的景深數(shù)據(jù),應(yīng)用于人臉識別、3D建模、室內(nèi)導(dǎo)航、3D試衣、VR、AR、MR、物流配貨、虹膜識別、手勢控制,機(jī)器視覺,計(jì)算攝影等多領(lǐng)域。

  簡而言之就是傳感器內(nèi)集成了紅外發(fā)射模組,然后通過紅外模組發(fā)射和反射的時(shí)間差來計(jì)算被拍攝物體的具體及景深信息。

  而3D傳感器的作用在于只用一個(gè)攝像頭就可實(shí)現(xiàn)雙攝像頭的景深效果,據(jù)悉,iPhone8攝像頭模組由索尼提供,富士康負(fù)責(zé)提供記錄景深信息的紅外接收器。

  根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式,目前行業(yè)內(nèi)所采用的主流3D成像方案約有三種,分別為結(jié)構(gòu)光、TOF、雙目立體成像。

  “TOF測量的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性較好,結(jié)構(gòu)光可以做得更小,功耗小,測量分辨率也相對高,奧比中光目前的方案選擇的是結(jié)構(gòu)光。業(yè)界偏向認(rèn)為手機(jī)的前置攝像頭更適合結(jié)構(gòu)光方案,后置攝像頭更適合TOF方案。”一業(yè)內(nèi)資深人士向筆者透露。

  那么究竟是什么因素驅(qū)動結(jié)構(gòu)光方案在手機(jī)3D成像技術(shù)取得重大突破,并成為蘋果新機(jī)的創(chuàng)新功能。

  ? 為何iPhone8會采用結(jié)構(gòu)光方案

  筆者獲悉iPhone8采用結(jié)構(gòu)光主要做3D建模,而實(shí)現(xiàn)3D建模的方案主要有兩種,一種是結(jié)構(gòu)光方案,另一種是TOF方案。那么究竟為何,頻頻傳出iPhone8會選擇采用結(jié)構(gòu)光方案?

  帶著疑問,筆者查閱了大量資料和詢問行業(yè)人士獲悉,首先從廣義來看,蘋果選用3D成像作為創(chuàng)新“一角”和其前期布局有著密切的聯(lián)系,蘋果有產(chǎn)品鏈中的各個(gè)環(huán)節(jié),相對其他手機(jī)廠商有先天的優(yōu)勢。

  在芯片領(lǐng)域,早在2013年11月蘋果公司以 3.45 億美元的價(jià)格收購了以色列傳感器公司 PrimeSense。這次收購是蘋果公司史上最大手筆的收購之一,筆者獲悉,該公司的3D掃描技術(shù)已經(jīng)北極應(yīng)用在超過2000萬臺設(shè)備上并且可被植入與智能手機(jī)及平臺電腦上。

  PrimeSense有一顆獨(dú)立的PS1080景深算法芯片,該芯片除了能高效的處理3D景深算法,也為降低手機(jī)功耗起到舉足輕重的作用,更值得一提的是,該公司研發(fā)的3D傳感器為結(jié)構(gòu)光方案。

  而在 2015 年,蘋果收購了另外一家攝像頭技術(shù)公司 LinX,這家公司不僅提供了畫質(zhì)增強(qiáng)的技術(shù),還有基于單張照片的部分 3D 建模和景深映射。2017年年初,蘋果又收購了面部識別技術(shù)公司 RealFace,簡言之,這一切,都和臉、3D 有關(guān)。

  很顯然在芯片領(lǐng)域,蘋果芯片的布局為其結(jié)構(gòu)光方案提供了強(qiáng)有力的支撐。

  從狹義來看,采用結(jié)構(gòu)光和其自身的原理、供應(yīng)鏈有著直接關(guān)系。

  “從技術(shù)上看普通雙目做3D并不靠譜,而TOF的面陣傳感器尚未出,結(jié)構(gòu)光相對來說技術(shù)較為成熟,而且蘋果3年前收購了一家最大的結(jié)構(gòu)光公司,所以結(jié)構(gòu)光使用概率更大一些”另一位傳感器相關(guān)人士表示。

  筆者獲悉,結(jié)構(gòu)光采用的紅外CMOS傳感器,主流廠家三星、OV、國內(nèi)廠家格科微,產(chǎn)品線豐富,大Pixel,小尺寸,高動態(tài),各大平臺也有驅(qū)動的適配,制程經(jīng)過手機(jī)行業(yè)大規(guī)模制造和批量出貨檢驗(yàn)。

  而圖像傳感器的分辨率和尺寸是制約TOF在手機(jī)端的應(yīng)用。

  “TOF相對于結(jié)構(gòu)光方案,精度高,可以達(dá)到mm級別,處理速度快,可以同時(shí)捕捉整幅畫面的深度信息,但是在實(shí)際應(yīng)用中攝像想過僅幾百萬像素,它和目前市面上1300萬像素的拍照效果相差甚遠(yuǎn),而且功耗非常大。”上述業(yè)內(nèi)資深人士繼續(xù)補(bǔ)充道“對于TOF方案來說,光源是限制其另一個(gè)因素.”

  筆者獲悉,結(jié)構(gòu)光還有一大優(yōu)勢,它可通過延長快門時(shí)間來捕捉足夠的光信息,而TOF是通過調(diào)制的高頻脈沖來技術(shù)飛行時(shí)間的,要讓傳感器在這么短時(shí)間捕捉足夠的光信息,把傳感器單個(gè)像素的感光面積做得足夠大是一大技術(shù)瓶頸。

  更值得注意的是,針對3D攝像,國內(nèi)外巨頭都已經(jīng)做相關(guān)布局,且雛形已經(jīng)初現(xiàn),例如意法半導(dǎo)體、濱松、歐司朗、艾邁斯、博通等元器件及歐菲光、舜宇、丘鈦等模組生產(chǎn)廠商,蘋果、微軟、英特爾、三星、谷歌、索尼等綜合系統(tǒng)方案商,都在搶食這塊“肥肉”。
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