3月26日,華為在法國發(fā)布P40系列手機,P40 Pro及P40 Pro+確認搭載后置ToF鏡頭。3月18日,蘋果上線的iPad Pro也搭載了ToF模組,開啟了ToF在安卓和蘋果陣營的雙重發(fā)展。兩大巨頭看中了ToF的哪些能力,ToF還有哪些技術潛能?ToF的普及發(fā)展還有哪些挑戰(zhàn)待解,又將對相關產業(yè)鏈產生什么影響?

蘋果借ToF完善AR版圖

目前,ToF(飛行時間法)與雙目立體視覺法、結構光法是市面上的主流3D光學方案,ToF具備成本適中、體積小、功耗低、響應快等綜合優(yōu)勢。ADI系統應用工程經理李佳表示,相比結構光以及雙目的技術,ToF的適配范圍更廣、工作距離更遠,能相對準確地提取深度信息,很多應用廠商已經從雙目、結構光慢慢轉向ToF技術。

蘋果全新iPad Pro首次搭載ToF模組,并稱基于ToF的激光雷達掃描儀將iPad變成了“體驗AR(增強現實)的強大裝備”。其激光雷達利用了直接飛行時間技術(dToF),能測量室內或室外環(huán)境中最遠五米處的反射光,與iPad的廣角及超廣角攝像頭、運動傳感器和 iPadOS 系統協同進行深度測量。

iPad加入ToF技術,拓展了蘋果產品線的AR布局。蘋果于2017年發(fā)布了AR開發(fā)平臺ARKit,賦予開發(fā)者在iOS環(huán)境下為iPhone開發(fā)AR應用的能力。在iPad Pro上線后,蘋果表示,iPadOS、iOS 13 操作系統與 ARKit3開發(fā)平臺將依托 iPhone 和 iPad 硬件,使虛擬世界更流暢地與現實生活融為一體。

華為“河圖”大招正在路上

ToF技術一般分為dToF和iToF(間接飛行時間)兩種,安卓手機更多采用iToF方案。華為Fellow Cyberverse(河圖)總工程師、Camera總工程師羅巍近日在社交媒體表示,蘋果的dToF技術側重室內XR(泛指VR、AR、MR等擴展現實技術)場景,所以優(yōu)先著力室內和5米以內的ToF測距。而華為河圖將部署地球級XR,需要將測距能力拓展到10米以上。

河圖是“地球級”虛實融合的空間計算平臺,由華為在2019年發(fā)布。河圖能結合AR技術,將地標信息以三維立體的方式投射到手機攝像頭的取景中,讓數字信息更加具象、生動地投射到物理世界,并具備3D高精地圖、全場景空間、強環(huán)境理解、虛實融合渲染四項核心能力。在3D光學的構建上,河圖先后引入了結構光和ToF。羅巍表示,蘋果和華為都在為自己的XR平臺構想匹配硬件,這是一個好的開始。

在華為P40 Pro及P40 Pro+確認搭載ToF鏡頭之后,河圖是否會在4月8日發(fā)布的P40國行版系列搭載引起消費者熱議。3月18日,河圖在華為花粉俱樂部正式開版。3月27日,羅巍在社交媒體曝光了河圖開機畫面,并透露河圖公測已經提上日程。

ToF還有哪些應用潛力

除增強個人消費產品的AR體驗,ToF在車載、工業(yè)、金融等行業(yè)市場也具備可觀的應用空間。

車載市場是ToF重要的落地場景之一,包括車內手勢交互,監(jiān)測疲勞駕駛,乘客姿態(tài)監(jiān)測等。李佳表示,ADI的ToF產品在車載領域有三個應用方向。一是作為車內傳感器,用于手勢操控,以及駕駛員、副駕駛與乘客的體態(tài)監(jiān)控。在歐洲市場,一些車險公司需要根據事故發(fā)生時司機或者乘客的即時狀況進行理賠,這推動了ToF成為車內領域的重要應用;二是車外近距離的人臉解鎖;三是車外輔助駕駛。

“ToF相對于其他光學方案(雙目立體視覺法、結構光),最大的特點是可以進行更遠距離的探測,從而將ToF方案拓展到車外輔助駕駛。”李佳說。

隨著金融支付、機場安檢等場景越來越多地引入人臉識別,如何提升應用的安全級別成為關鍵。ToF能在比對二維人臉圖像的基礎上,增加3D深度信息,適用于活體檢測,更好地保證“刷臉”應用安全。

在工業(yè)、物流等場景,ToF能采集物體的三維信息以快速計算體積,在貨物裝填、庫存計算等物流運輸場景發(fā)揮作用。例如,VR廠商Pico的深度傳感器解決方案Pico Zense通過在掛車裝載ToF深度相機,實時測算多臺掛車的裝載量及進度,提升了空間利用及裝載效率。

發(fā)揮ToF潛力還有多項挑戰(zhàn)待解

雖然蘋果、華為、OPPO等廠商希望通過ToF增強個人設備的AR體驗,但目前移動端ToF主要用于輔助對焦以及量尺等簡單的AR交互,與消費者設想的AR體驗仍有差距。

集邦拓墣分析師蔡卓卲向記者指出,在移動終端領域,ToF處在一個比較尷尬的地位,因為ToF的價值在于廣范圍、中距離的深度感測,而移動終端普遍缺乏該類型的應用。

“目前ToF最有潛力的應用還是AR,但AR內容的不足是最關鍵的問題?！?蔡卓卲說。

在行業(yè)市場,ToF還需要提升硬件功率和算法準確度。市場調研機構CINNO Research在答復記者采訪時表示,ToF在無接觸式支付和工業(yè)設計、掃描領域存在應用潛能,主要訴求在于解決遠距離和大物件掃描。目前受困于移動設備支持的功率小,掃描遠距離還有困難。同時,ToF算法的準確性仍需精進,運用場景和市場需求還有待挖掘。

“5G的普及和大數據的應用,以及AI算力的提升,將對ToF的軟件算法突破起到很大幫助。”CINNO Rearch表示。

有望帶動上下游軟硬件發(fā)展

對于ToF從業(yè)廠商來說,精確度與成本的平衡是一個挑戰(zhàn)。蔡卓卲表示,ToF的性能提升對CIS(圖像傳感器)的分辨率、光學組件的制造都是挑戰(zhàn)。iPad Pro采用的dToF技術門坎更高,零組件和技術的供應廠商較少,提高性能與精確度需要廠商投入更多的資源和時間。同時,精確度提高將帶來成本的提升,在ToF市場應用仍未充分開掘的情況下,高精確ToF模塊只有頭部廠商有能力搭載,且機型較少、市場保有量較低,廠商需要和終端廠商充分配合,尋找成本與性能的平衡點。

ToF的發(fā)展將對CIS、光學組件等上下游產業(yè)起到推動作用。蔡卓卲指出,如果ToF順利發(fā)展,首先將推動相對應的CIS發(fā)展;其次是光學組件,包括鏡片甚至衍射光學元件,ToF提升精準度的同時將提升光學設計的難度;最后是發(fā)光源的VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)以及其他ToF模塊需要用到的零組件。除了硬件,AR應用服務會隨之擴張,帶動開發(fā)工具、AR轉換工具的發(fā)展。

“為了增加AR應用服務,最好的方式不是從零到有地開發(fā)AR,而是將既有的應用服務轉換為AR模式,這會拉動轉換工具的發(fā)展。” 蔡卓卲說。