为什么说ToF 3D技术是手机圈的下一个风口?

2020-04-30 dpeng 46

来源:ifanr

  

虽说目前已经有很多机型,只需要简单的前置摄像头,就能实现2D层面上的面部识别。但就准确性和安全性而言,基于2D平面的面部识别,可以轻易被平面图像所破解。要想提高安全性,还是要在硬件和技术层面上入手,将平面2D图像往立体3D图像方向进发。

ToF是什么?为何要选择ToF?

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目前可应用在智能手机上的3D深度摄像有三种方案可选:双目成像、结构光、ToF。

首先“双目成像”相对难以在智能手机上应用,该技术的缺点在于算法非常复杂、容易受到环境因素干扰、依赖环境光源,暗光场景表现不佳,造价成本高,微型化困难。

另外,iPhone X所领衔的FaceID——3D结构光技术,在可用性上已得到了验证。但其高昂的成本和硕大的传感器,都与智能手机行业需要批量生产和微型化方向不符,而且容易受到强光光照影响。

而vivo选择的ToF则是一种相对稳定高效的方案。ToF是TimeOfFlight(飞行时间)的缩写,这是一项深度摄像技术。测算近红外光线自发射后遇到对象后反射到传感器的时间,配合恒定光速可轻易得出传感器与对象之间的距离和深度信息。

在投射了一整面近红外光幕后,接收反射光来计算出每个点的深度,就能还原物体表面形貌,形成3D立体视觉。

虽然ToF技术早已在物流、安防、医疗乃至无人驾驶等领域大显身手,但量产应用在消费级电子产品上仍不多见。

事实上,ToF原本就是一项快速、易于安装、简单且成本效益高的技术,相比起3D结构光技术来说,有着更多优势可言。

首先是功耗和效率上的表现。

ToF在机器视觉应用中有较为广泛的应用,区别于传统相机,ToF传感器能够直接获得深度和强度信息。由于深度信息和物体的颜色无关,光速等物理信息均为已知,因此通过相对简单的算法就可以将对象从背景当中分离出来,准确地呈现对象,同时降低了对于性能和功耗的需求。

相比起结构光技术,ToF有着更低的功耗和更快的反应速度。按照vivo官方所述,vivo ToF 3D超感应技术的有效深度信息点达到了30万个,为结构光技术(Structured light)的10倍,成像深度更加精确细致。

除此以外,ToF摄像头的体积相比结构光的组件更加小巧,无需再留出“刘海”和更多的机身内部空间来获得3D深度摄像功能,从而达到“鱼与熊掌均可兼得”的理想效果。

毕竟,我们从NEX当中就可以看出,vivo对全面屏手机的理解,仍然是“不以破坏形态的完整性为代价”。

ToF不仅是解个那么简单

其实vivo决心要研发ToF 3D超感应技术,并不是为了解个锁那么简单,包括未来应用相同技术的智能手机,都不只是为了解锁一个功能而去用上ToF。

实际上,由于ToF具备有效深度信息高、工作距离远、结构布局灵活、应用场景丰富等优势,在功能上除了能提升3D深度摄像所带来的安全性以外,还能满足用户对于立体视觉体验的更多期待,带来更多新玩法。

得益于更低的功耗,ToF能够在低功耗的情况下实时回传清晰准确地3D立体图像。以vivo为例的ToF 3D超感应技术的工作距离长达3米,这无形中也进一步拓展了智能手机在AR和MR的场景应用。

例如在发布会上,vivo就举出了ToF方案的三个场景应用案例:3D试衣、MR体感游戏以及3D拍照。这三项功能,都是ToF技术特性在生活场景化当中的延伸引用。

近期较为火爆的MR类游戏,透过vivo ToF技术来实现也变得简单许多。把ToF传感器放置在玩家身前一段距离,就能实时追踪到玩家的活动状态。

同样地,映射识别用户的全身范围后,概念中的“云试衣”也能够变为现实,但要普及这项功能还需要商家和平台方面的支持才能落地。

而主打AI美颜的自拍功能也能借助ToF 3D超感应技术,来提供更加“精修”的美颜效果。首先要做的就是为用户的头部进行3D建模,获得了面部信息后,再通过AI美颜算法提供更为精细的美颜和背景虚化效果。在ToF的加持下,调整人像光效、加入背景虚化甚至在全身美体方面,都能变得更加精准好用。

但回过头来看,正如每个新技术刚推出时的窘境,就目前的体验而言,vivo ToF技术虽然在硬件方面基本完善并即将投入量产,可软件端的适配和交互体验上还是刚刚起步而已。

不过所幸的是,从vivo在去年MWCS的发布会上看,vivo ToF 3D超感应技术再次获得了微信团队的认可,并成功支持微信人脸识别支付功能,成为国内首家支持微信人脸识别支付的手机厂商。

虽然vivo ToF 3D超感光技术在MWCS上,是以“魔改”的原型机的姿态亮相,但从以往的经验来看,vivo在推动屏幕指纹的效率还是非常惊人的。从去年的首发展示到今年多款产品的商用量产,从概念到量产中间所耗费的时间并不算多,相信ToF也会拥有类似的节奏。

在发布会后,vivo软件部门的技术专家臧亚奎,在专访中透露,vivo的ToF 3D超感应技术已经达到了可量产的状态,而拥有ToF技术的新品最快将会在今年下半年与消费者见面。

ToF会引领新一轮的“军备竞赛”吗?

智能手机除了追求更好的交互体验以外,带来一些“差异化”特性,才能在线上线下市场当中,给予消费者们更深刻的印象。vivo的“屏幕指纹识别”和“零界全面屏”就是很好的例子,为智能手机行业引入了不一样的东西。

如今,vivo的屏幕指纹技术已经发展到第三代,识别速度和准确率都趋向成熟,不但vivo旗下已有多款产品搭载了这项技术,当下其他厂商也开始逐步跟进屏下指纹,以提升自家全面屏产品的竞争力。

而围绕面部识别功能,从2D平面化转向3D立体应该是大势所趋的表现。vivo选择ToF为3D视觉领域的到来提前布局,可以算得上又是一次大胆的尝试,试图避开iPhone已经走过的路,并寻找更优解决方案,这样激进的举动对于vivo和看客来说都并不陌生。

至于结构光和ToF这两种方案,究竟哪一种更适用于消费级智能手机市场?那就要看下半年vivo发布量产新品后,由市场和消费者去进行判断了。

诚然,消费者的需求已经非常明显,他们不但想要差异化强个性化足的产品,而且还希望拥有提升体验效率的表现。由此可见,继屏幕指纹之后,3D面部识别技术或许也将引起智能手机新一轮的“技术博弈”。



激埃特在窄带滤光片领域已经有10多年经验,对于ToF所摄像头必备的窄带滤光片生产有独有的优势。能批量化标准化进行量产。

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