3D ToF技术于2020年之后,手机厂商积极抢进
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近年来,相机技术的不断创新已经成为智慧型手机差异化的主要因素。从2017年开始,由苹果领头正往3D深度传感的方向发展。
基本上,深度传感是电脑视觉研究中一个非常活跃的领域,创新范围从肖像模式和AR等应用,到透明物体检测的感应创新。
现在随着苹果于3月中下旬于新款iPad Pro加入LiDAR扫描器(即是3D D-ToF),这表示著2020年底之前推出的iPhone 12势必也将加入这项功能。因而,3D深度传感势必成为未来智慧型手机创新的焦点。
其实,3D深度传感技术可采行的方式有三种,第一种是采用RGB立体声深度传感,第二种是采用ToF(飞时测距)技术,第三种是采用结构光(Structured Light)。
由于RGB立体声深度传感非常昂贵,且容易受到光线影响,因而很少公司采用。至于苹果,从2017年推出iPhone X开始,将结构光的FaceID带入脸部辨识,当然也开始掀起了3D深度相机的手机应用风潮。
可是历经几年的时间,苹果似乎认为采用结构光的FaceID未来发展性不佳,因此从2020年起,决定改采用ToF来强化其在3D深度相机应用。
目前市场预计2020年的苹果iPad Pro与iPhone 12都将配备具备扩增实境应用的ToF技术。未来透过ToF技术,手机不仅能够即时让虚拟物体融合在真实世界之中,甚至可以优化未来人们在镜头前的捕捉,进而实现更多样化的AR应用。
基本上,现今的安卓手机都是采用3D iToF技术,这比起苹果所采用的3D D-ToF技术,无论在反应速度、功耗上与性能上都略逊一筹。因而,市场判断苹果积极往3D ToF的应用之路前进,除了想要带动更多应用程式往AR方向迈进之外,未来Apple智慧眼镜也将依循这一趋势,让ToF技术不断升级。
更重要的是,全球在AI技术不断进步,以及5G网络布建也愈来愈密集之下,势必让3D ToF生态体系的未来发展变得更具成长潜力。也就是说,5G的低延迟与无线高速宽带网络,给需要即时通讯的AR与VR结合云端带来希望,同一时间,AI芯片性能提升与边缘运算的加入,更将进一步完善整个生态体系。毕竟,ToF纳入行动装置之后,其不仅能够提供3D拍照、3D辨识甚至能强化3D建模,更有助于AR应用的发展。
◎飞时测距(ToF:Time of Flight):利用发光二极管(LED:Light Emitting Diode)或雷射二极管(LD:Laser Diode)发射出红外光,照射到物体表面反射回来,也就是利用红外光影像传感器量测物体不同深度的位置反射回来的时间,再利用简单的数学公式就可以计算出物体不同位置的距离(深度)。
◎结构光(Structured light):利用雷射二极管(LD:Laser Diode)或数位光源处理器(DLP:Digital Light Processor)打出不同的光线图形,经由物体不同深度的位置反射回来会造成光线图形扭曲,再进入红外光影像传感器后就可以利用圆弧形条纹反推该立体结构。