正在閱讀:科普一分鐘 |這款停產設備竟成為今年旗艦手機標配科普一分鐘 |這款停產設備竟成為今年旗艦手機標配

2019-01-12 00:15 出處:PConline原創 作者:木兮 責任編輯:liujunhao1

  【PConline 雜談】整個2018年,智能機廠商似乎都在圍繞全面屏三個字做文章。然而,在全面屏的風潮下,3D視覺識別與屏下指紋識別之間的競爭似乎並沒有引起過多的關注。但對於智能機廠商來說,在可折疊屏即將爆發的2019年,選擇3D視覺識別還是屏下指紋識別,或許將是改變公司未來走向的大事。

   Tof

  但如果放在更高的層面上看,3D視覺識別與屏下指紋識別之爭,更是國產手機擺脫模倣,走向自主創新的證明。也許蘋果也沒能想到,其力推的3D結構光技術,沒能像上一次TouchID一樣,再次引領風潮。

  然而,3D結構光的對手,不僅有屏下指紋識別,還有ToF技術。

  說起ToF技術,也許我們並不陌生。在過去的一年中,ToF技術頻頻出現在各家的旗艦產品上。從OPPO R17 PRO到榮耀V20,從景深測量到捕捉動作,有了ToF技術加持,智能機能夠拍出更好的虛化照片,能夠化身為體感游戲機。ToF技術給予了智能機更多的可能,但你是否知道,看起來科幻的ToF技術,其實很早之前就問世了呢?

從微軟開始

  說起ToF技術,不妨讓我們先將目光轉向一款已經停產的設備,微軟Kinect。

XBOX360

  微軟Kinect,是微軟為Xbox 360游戲主機推出的一款體感游戲外設。透過其內部集成的深度攝像頭,微軟Kinect可以捕捉用戶動作,經過算法分析處理,在游戲介面上給出反饋。

  作為任天堂Wii體感游戲的對抗者,Kinect被微軟寄予厚望,除了在E3 2010盛大的發佈會,微軟在Kinect的營銷投入高達5億美元,被視為“次世代”的游戲操作方式,在產品生命周期初期,創下60 天 800 萬套銷量的微軟Kinect已經足夠成功。

  第一代微軟Kinect使用的是名為Light Coding(編碼光)的結構光技術,該技術由PrimeSense公司提供。我們知道,當光投射到物體表面時,不可避免將出現畸變。因此,透過偵測畸變光線,便能夠穫得關於物體的3D資訊。而後透過算法分析處理,最終便能夠穫得一張完整的3D結構圖。

   結構光

  而第一代微軟Kinect所使用的Light Coding技術雖然也是結構光的一種,但其投射的是“雷射散斑”。散斑具有高度的隨機性,並且距離不同,散斑的形狀也不同。這也就相當於,當光源發射出散斑後,整個空間都已經被標記。因此,當有物體進入這個空間的時候,透過記錄散斑的變化,就能夠監測到物體的空間位置。

  如果你覺得這項技術聽起來有些耳熟,不要懷疑,記憶並沒有欺騙你。事實上,iPhone X的面容ID就是利用了這一原理。更戲劇的是,為第一代微軟Kinect提供技術支援的PrimeSense,兜兜轉轉最後落入蘋果囊中:2013年9月份,蘋果公司以3.6億美元正式收購了PrimeSense。所以當iPhone X剛發佈時,便有這樣一種說法,即iPhone X的內部裝有一台微軟Kinect。

   面容ID

  第一代微軟Kinect發佈後,其帶來的體感玩法廣為消費者所歡迎,直接帶動了Xbox360主機的銷量。然而,也許是意識到3D視覺識別將在未來大有前途。微軟放棄了同PrimeSense合作,選擇了自研3D視覺傳感器。2013年,第二代微軟Kinect正式上市。這一次,微軟選擇了ToF技術。

ToF原理解析

  同結構光不同,ToF(Time of flight 飛行時間)技術首先會發射光脈衝,當光脈衝遇見障礙物時,必然會出現反射。距離不同,反射運動時間也不同。透過記錄光脈衝的反射運動時間,推算出光脈衝發射器同目標物體的距離,並以此產生一張目標物體的3D資訊圖。

   結構原理

  技術原理不同,導致ToF技術與3D結構光技術各有優勢,在同等光線環境下,ToF紅外雷射的抗幹擾性更強,響應時間更短,識別距離在之間,並且功耗更低,應對動態場景、遠距離場景和光線複雜的環境下更有優勢。因此我們看到ToF鏡頭多用於後置,從而發揮其距離長、抗幹擾的特點。

  結構光雖然響應時間較慢、抗幹擾能力弱,識別距離也短了許多,但因為其解析度和深度精確度更高,從而可以實現更精準的面部掃描,並用於生物驗證等安全領域。

TOF

  從上圖的深度資訊對比我們可以看到ToF和結構光的明顯差異。從整體來看,ToF傳感器收集到的深度資訊在縱深空間中更有優勢,還原大場景的空間深度沒有壓力。而採用結構光的Kinect對大場景還原較弱,但對近處物件可以捕捉到更多細節,近處建模更加細膩。

結構光對比ToF
技術名稱結構光ToF
原理單相機+編碼投影紅外光反射時間差
速度
抗幹擾良好(投射光源)較好(紅外雷射)
精確度
識別距離短(取決於光斑圖案)長(1~10M)
代表廠商Prime Sense、英特爾、蘋果微軟、英飛凌、意法半導體

  憑藉ToF帶來的種種改進,第二代微軟Kinect上市後所穫得的讚譽較前代產品更盛。不僅在游戲領域,在醫療、教育等領域也得到了一定的應用推廣。

  然而並未等到第二代微軟Kinect發揮它的全部能力,微軟選擇在2017年正式停產了這款設備。也許是消費者厭倦了體感游戲,也許是對手PS4軟體陣容太過強勢。本有機會在各個領域開花的第二代微軟Kinect,因為在游戲市場的潰敗,就這樣默默在2017年被停產,淡出了消費者的視野。

微軟Kinect

  但必須要明確的是,微軟Kinect停產了,但它所採用的技術卻沒有離場。如今,隨著3D視覺技術在智能機中的應用被逐漸挖掘,結構光、ToF技術已經成為了廠商眼中的“香餑餑”。

  可以說,如今每一台搭載結構光和ToF技術的智能機產品,都“沾了微軟Kinect的光”

  從此,我們擁有了可以裝進口袋的Kinect,甚至更強。

ToF技術的應用

  當下對於ToF技術的應用,大多還集中在拍照輔助測量景深這一件事上。然而,ToF技術的應用僅僅只有這些嗎?當然不是。最起碼,微軟Kinect能做到的事情,想必每一台搭載ToF技術的智能機都有望做的到。

榮耀V20

  如文章開篇所說到的那樣,榮耀V20已經開始嘗試ToF技術在體感游戲方面的應用。只要將手機連接到電視上,就能使榮耀V20化身為體感游戲機。以此為基礎,諸如隔空操控手機等功能也將成為現實。

Honor

  利用背後的ToF鏡頭,榮耀V20可以實現和微軟Kinect二代相同水平的動作捕捉,在發佈會上演示的YOYO炫舞和體感能力已經充分展現了它的能力。同時,感應距離和靈敏度也沒有因為元件的縮小而打折扣,可以看到在一定的距離之間,並且在展台光線環境較為複雜的情況下,ToF仍然工作正常。

OPPO%20R17%20PRO

  強大的抗幹擾能力,也意味著我們在戶外拍照時,ToF同樣能穫得景深圖像,甚至其提供的深度資訊更甚於多攝像頭實現的雙目深度視覺。配合一定的算法優化,其景深效果的真實度完全可以超越任何一款透過雙目視覺實現的虛化樣張,比較多攝的深度資訊是“算出來的”,而ToF的深度資訊是實實在在擺在那堛滿COPPO R17 Pro就透過ToF將拍照表現進一步提升。

ToF技術的未來

  現在我們說到的動作捕捉、拍照等,還只是ToF技術在4G時代的應用。伴隨5G低延時、高帶寬,ToF技術將穫得更大的應用空間。如今我們有了AR和VR,當它們遇上5G、遇上ToF——更沉浸MR混合現實就觸手可及了

hologram

  為什麼這麼說,同樣是來自微軟的HoloLens給出了答案,透過混合現實和ToF即時建模,我們就能實現和電影《星球大戰》一般的全息視頻,當然HoloLens實現這些,需要強大的運算能力和網路傳輸。

  在未來,5G超高的傳輸速率與低延遲將同時解決雲端計算和網路傳輸問題,配合ToF技術,或許一台智能手機就能使全息視頻通話成為現實。那時,也許我們將能真正跨域空間的限制,即使相隔萬里,也能面對面談笑風生。  

  未來,將至。

總結

  曾經有人說過,微軟Kinect或許是人類游戲機外設發展史中的媯{碑設計。因為有了微軟Kinect,游戲機才第一次真正感知到了玩家的動作,才使玩家脫離了手柄的限制,真正體驗到了體感游戲的樂趣。

  而今,微軟Kinect的靈魂,ToF技術悠悠轉轉,最終來到了智能機上。以智能機為載體,以5G技術為保障,ToF技術將穫得無限的可能。萬般美好,就讓我們一起期待吧。

相關閱讀:

科普一分鐘 |結構光與TOF是未來手機必備?看完秒懂

//mobile.pconline.com.cn/1202/12028284.html

一圖看鋼鐵俠也在用的OPPO 3D結構光5G視頻通話技術

//picture.pconline.com.cn/1200/12006625.html

創新品質鑄造不凡 探秘OPPO FaceKey 3D結構光

//mobile.pconline.com.cn/1152/11525064.html

 

為您推薦

加載更多
加載更多
加載更多
加載更多
加載更多
加載更多
加載更多
加載更多
加載更多

手機論壇帖子排行

最高點擊 最高回覆 最新
最新資訊離線隨時看 聊天吐槽贏獎品