結構光與TOF是未來手機的必備?看篇這文章秒懂
【PConline 雜談】說起全面屏時代的解鎖方式,前有屏下指紋後有結構光。屏下指紋識別想必大家都很熟悉,目前國內主攻全面屏設計的智慧機產品大多選擇了屏下指紋設計,很大程度上加速了屏下指紋技術的普及。
相反,採用結構光技術的產品並不多,但結構光名聲之響較屏下指紋是有之過而無不及。究其原因,還在於iPhone,這個全球最成功的智慧機品牌,最新的產品均選擇了結構光技術。
隨著結構光技術登場,TOF(飛行時間)技術也開始進入消費者的視野。由於其技術原理和結構光技術類似而引起了不少消費者的關注。但結構光技術與TOF技術有何差別?兩者的應用範圍又是否一致呢?
結構光技術與TOF技術原理
以搭載有結構光技術的iPhone X為例,其搭載的點陣投影儀在工作時可以投射出30000個光點到被測物體上。同時紅外鏡頭開始工作,通過讀取點陣圖案,捕捉紅外影象,經過處理便能獲得一張“結構圖”。結合前置鏡頭記錄的2D影象,最終生成一張精準的3D資料圖。
簡單來說,結構光技術是利用光學手段拍攝物體的三維結構,再將獲取到的資訊進行深入處理的技術。
TOF技術同結構光技術不同,其發射的是持續不斷的“面光源”。光線遇到不可穿透物體會發生反射。利用這一原理,通過記錄反射光達到接收器的時間,由於光速和光波長已知,理論上便能快速計算出光源與物體的距離,由此得到一張被測物體的3D影象。
目前來說,結構光技術主要有編碼結構光和散斑結構光兩類。前者優點在於演算法簡單,但功耗較大;後者優點在於透過率高、能耗低,但對於技術能力要求相對更高。但無論是哪種方案,都可能會出現光資訊衰減的問題,其應用距離不可避免受到限制。而TOF方案由於是使用面光源,理論上只要提高發射功率,就能夠保證足夠的應用距離。
對比來看,結構光技術功耗更小,技術更成熟,更適合靜態場景。而TOF方案在遠距離下噪聲較低,同時擁有更高的FPS,因此更適合動態場景。目前,結構光技術主要應用於解鎖以及安全支付等方面,其應用距離受限。而TOF技術主要用於智慧機後置攝影,並在AR、VR等領域(包括3D拍照、體感遊戲等)有一定的作用。
行業現狀與未來發展
據Trend Force預測,未來幾年3D感測市場規模將呈現幾何式增長,到2020年市場規模可達到108.9億美元,到2023年市場空間有望達到180億美元。其中智慧機市場的滲透率正不斷提升,從2017年的2.1%提升到2020年的28.6%。
中信建投也預測,隨著國內廠商開始在結構光領域發力,2019年國內結構光市場規模有望達到40億美元規模,滲透率在25%左右。
目前結構光方面的供應鏈已經較為完善,國內廠商如丘鈦科技等已經取得重大突破。據悉,OPPO Find X的結構光模組便是來自丘鈦科技。TOF技術方面,有訊息表示vivo已經同松下展開合作。未來vivo的TOF產品模組有望由舜宇光學和歐菲科技一同供應。
此外,知名分析師郭明錤也表示 蘋果有望在2019年iPhone中採用TOF技術 。如果該傳聞為真,必將加速TOF技術的普及。
就長期發展來看,結構光技術仍將主要用於前置解鎖與支付認證,TOF技術則將主攻後置用於AR應用。隨著蘋果與谷歌相繼釋出新一代AR SDK,結構光與TOF未來將與AR擦出怎樣的火花,著實值得期待。
拋去TOF技術,結構光技術與屏下指紋識別技術之間的競爭也是業界一大看點。目前來看,無論是結構光技術還是屏下指紋技術都存在應用上的缺陷。結構光技術對多角度識別精度不高,屏下指紋在識別速度以及識別區域等方面尚有進步空間。而且,結構光技術對帶口罩等場景無能為力,屏下指紋對溼手、髒手等情況心有餘而力不足。因此,在上述問題尚未得到完全解決之前,也許兩者共存是最好的選擇。
總結
隨著AR應用不斷深入,結構光技術與TOF技術必將迎來爆發期。TOF技術有望真正成為智慧機的眼睛,使智慧機更準確地感知環境,給予使用者正確的反饋。
除了AR應用,結構光技術也將在身份識別領域繼續發揮作用。可以預見,隨著技術的不斷成熟,飽受詬病的“劉海屏”問題將得到解決。到時,也許我們就將進入真全面屏時代了。