结构光与TOF是未来手机的必备?看这篇文章秒懂

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说起全面屏时代的解锁方式,前有屏下指纹后有结构光。屏下指纹识别想必大家都很熟悉,目前国内主攻全面屏设计的智能机产品大多选择了屏下指纹设计,很大程度上加速了屏下指纹技术的普及。

相反,采用结构光技术的产品并不多,但结构光名声之响较屏下指纹是有之过而无不及。究其原因,还在于iPhone,这个全球最成功的智能机品牌,最新的产品均选择了结构光技术。

随着结构光技术登场,TOF(飞行时间)技术也开始进入消费者的视野。由于其技术原理和结构光技术类似而引起了不少消费者的关注。但结构光技术与TOF技术有何差别?两者的应用范围又是否一致呢?

结构光技术与TOF技术原理

以搭载有结构光技术的iPhone X为例,其搭载的点阵投影仪在工作时可以投射出30000个光点到被测物体上。同时红外镜头开始工作,通过读取点阵图案,捕捉红外图像,经过处理便能获得一张“结构图”。结合前置镜头记录的2D图像,最终生成一张精准的3D数据图。

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简单来说,结构光技术是利用光学手段拍摄物体的三维结构,再将获取到的信息进行深入处理的技术。

TOF技术同结构光技术不同,其发射的是持续不断的“面光源”。光线遇到不可穿透物体会发生反射。利用这一原理,通过记录反射光达到接收器的时间,由于光速和光波长已知,理论上便能快速计算出光源与物体的距离,由此得到一张被测物体的3D图像。

目前来说,结构光技术主要有编码结构光和散斑结构光两类。前者优点在于算法简单,但功耗较大;后者优点在于透过率高、能耗低,但对于技术能力要求相对更高。但无论是哪种方案,都可能会出现光信息衰减的问题,其应用距离不可避免受到限制。而TOF方案由于是使用面光源,理论上只要提高发射功率,就能够保证足够的应用距离。

对比来看,结构光技术功耗更小,技术更成熟,更适合静态场景。而TOF方案在远距离下噪声较低,同时拥有更高的FPS,因此更适合动态场景。目前,结构光技术主要应用于解锁以及安全支付等方面,其应用距离受限。而TOF技术主要用于智能机后置摄影,并在AR、VR等领域(包括3D拍照、体感游戏等)有一定的作用。

行业现状与未来发展

据Trend Force预测,未来几年3D传感市场规模将呈现几何式增长,到2020年市场规模可达到108.9亿美元,到2023年市场空间有望达到180亿美元。其中智能机市场的渗透率正不断提升,从2017年的2.1%提升到2020年的28.6%。

中信建投也预测,随着国内厂商开始在结构光领域发力,2019年国内结构光市场规模有望达到40亿美元规模,渗透率在25%左右。

目前结构光方面的供应链已经较为完善,国内厂商如丘钛科技等已经取得重大突破。据悉,OPPO Find X的结构光模组便是来自丘钛科技。TOF技术方面,有消息表示vivo已经同松下展开合作。未来vivo的TOF产品模组有望由舜宇光学和欧菲科技一同供应。

此外,知名分析师郭明錤也表示苹果有望在2019年iPhone中采用TOF技术。如果该传闻为真,必将加速TOF技术的普及。

就长期发展来看,结构光技术仍将主要用于前置解锁与支付认证,TOF技术则将主攻后置用于AR应用。随着苹果与谷歌相继发布新一代AR SDK,结构光与TOF未来将与AR擦出怎样的火花,着实值得期待。

抛去TOF技术,结构光技术与屏下指纹识别技术之间的竞争也是业界一大看点。目前来看,无论是结构光技术还是屏下指纹技术都存在应用上的缺陷。结构光技术对多角度识别精度不高,屏下指纹在识别速度以及识别区域等方面尚有进步空间。而且,结构光技术对带口罩等场景无能为力,屏下指纹对湿手、脏手等情况心有余而力不足。因此,在上述问题尚未得到完全解决之前,也许两者共存是最好的选择。

总结

随着AR应用不断深入,结构光技术与TOF技术必将迎来爆发期。TOF技术有望真正成为智能机的眼睛,使智能机更准确地感知环境,给予使用者正确的反馈。

除了AR应用,结构光技术也将在身份识别领域继续发挥作用。可以预见,随着技术的不断成熟,饱受诟病的“刘海屏”问题将得到解决。到时,也许我们就将进入真全面屏时代了。

(作者:木兮)

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