這陣子大家一定很常聽到一個詞——3D 傳感,打從去年蘋果 iPhone X 問世,提供 Face ID人臉解鎖的 3D 立體影像感測技術,就成了大熱門,直到近幾個月安卓陣營包括小米、OPPO 也終于跟上,發布了支持 3D 傳感的產品。小米搶在 5 月公布了一款小米 8 透明探索版,強調是安卓陣營第一款 3D 傳感手機,使用以色列公司 ManTIs Vision 的 3D 編碼結構光方案、奧地利公司 AMS 則提供紅外光(IR)垂直腔面發射雷射器(VCSEL)陣列等,有網友放上開售的海報照片,顯示將在 7 月 24 人開賣,一度遭網友訕笑是“PPT 造機”,反倒讓 OPPO Find X 后發先至,搶了開賣的先機。
中國第一個實現 3D 傳感模組量產的公司
早在去年 iPhone X 問世時,蘋果供應鏈就已經傳出,蘋果與關鍵元件 VCSEL 供應商 Lumentum 簽有一紙專利協議,在專利高墻的保護下,其他公司很難繞過蘋果設下的門檻而使用類似的方案,知名的法國調研機構 Yole Developpement 的 MEMS 與成像技術研究主管 Pierre Cambou 就曾表示,蘋果 TrueDepth 攝像機技術設立了高門檻,預計其他競爭對手可能需要超過 1 年時間才能提供可匹敵 iPhone X 的 3D 傳感技術。
2018傳感新技術之3d傳感
不過,這個詛咒已經被打破,OPPO Find X 于日前正式銷售,讓安卓陣營量產的時間提前了不少,身為供應商的奧比中光也在這一波 3D 傳感浪潮中一戰成名,讓國內的手機公司能夠在一年之內就推出實現 3D 傳感的手機,斷了蘋果專美于前的路,更值得注意的是,在 3D 傳感領域有三大巨頭公司:蘋果、微軟以及英特爾,奧比中光作為中國第一個實現 3D 感測模組(光學鏡頭+發射器+ ASIC 芯片)量產的公司,帶來關鍵零部件國產化的行業意義。
3D 感測技術方向
先簡單科普一下,目前 3D 傳感有三個常聽聞的技術方法:
立體視覺(Stereo Vision):利用兩個攝像頭讓 2D 圖像加了深度,創造立體成像,類似人眼的原理。
飛時測距(ToF,TIme of Flight),亦有人稱飛行時間法:利用 LED、雷射二極體(LD)打出光源,照射到物體后光反彈回來,由于光速已知,所以能用紅外光感測器量測反彈回來的時間,進而算出物體的距離。
另一個就是當今的主流的3D 結構光(Structured Light):利用 LD 等打出不同的光源圖形,光接觸到物體后反射回來的會是形變或扭曲的光線圖形,再利用紅外光感測器,判斷該物體的立體結構。是蘋果 Face ID、OPPO FaceKey 采用的主要技術。其中結構光包括條紋結構光、編碼結構光和散斑結構光。
不論是從蘋果或 OPPO 所公開的結構,都可以看到使用了紅外光攝像頭、點陣投影器(Dot Projector),其中點陣投影器有幾個關鍵元件,如 VCSEL 、繞射光學元件(DOE)、晶圓級光學元件(WLO),WLO 又包括擴束組件、準直組件和投射透鏡,進而產生出數萬個“結構光點”,例如蘋果打出大約 3 萬個光點到用戶的臉上,而 OPPO 則打出 1.5 萬個光點。
奧比中光副總裁陳摯接受 DT 君采訪時指出,在 3D 傳感領域,很難有單一技術可以滿足所有的場景需求,在不同的地方就會使用不一樣技術,因此奧比中光在各種技術都有投入研發。但是,為什么手機最先使用結構光技術?主要在于技術成熟度、核心元器件的制造以及技術產生的效果。舉例來說,“結構光具有高分辨率、高幀率的優勢,現階段 ToF 則有分辯率較低、成本較高,量產可能性還沒有準備好,”他說。
由于手機人臉掃描需要高清度的識別,但目前 ToF 模組普遍的分辨率是 224X171,相較于結構光的 1280X800 有一大段差距,不過,ToF 仍有優點,不易受到背景強光的影響,故在戶外環境表現較好。