【誰(shuí)在打造3D深度傳感技術(shù)？中外有何差異？】自從蘋果(Apple)去年推出iPhoneX以來，業(yè)界觀察家對(duì)于其3D傳感(3Dsensing)技術(shù)的看法兩極。3D傳感技術(shù)在智能手機(jī)用戶中很流行嗎？它會(huì)是未來每一支智能手機(jī)的必備功能嗎？

答案是還沒有。當(dāng)今智能手機(jī)業(yè)者的共識(shí)是——現(xiàn)在仍然是3D成像“時(shí)代”的早期階段。

AppleTrueDepth相機(jī)系統(tǒng)（來源：Apple）

業(yè)界對(duì)于智能手機(jī)搭載3D傳感技術(shù)的看法紛歧——從“為什么要這么麻煩？”到“這就是未來”等各種解讀都有。反對(duì)3D傳感的論點(diǎn)就來自于那些深信“屏幕內(nèi)(in-display)指紋傳感器就夠了”和“數(shù)位攝影勝過3D傳感”的智能手機(jī)相機(jī)“鐵粉”。

雖然有些人認(rèn)為iPhoneX競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手就是因?yàn)槿鄙倭顺墒斓?D傳感技術(shù)而導(dǎo)致市場(chǎng)興趣缺缺，但其他人并不同意這樣的看法。YoleDeveloppement成像技術(shù)與市場(chǎng)首席分析師PierreCambou解釋，這是因?yàn)椤癆pple在這方面的的發(fā)展更超前”。

此外，由于垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)等關(guān)鍵3D傳感組件供應(yīng)受限，導(dǎo)致搭載結(jié)構(gòu)光3D傳感技術(shù)的智能手機(jī)短缺——超過8個(gè)月以上。幾位業(yè)界人士指出，這些關(guān)鍵3D傳感組件早就已經(jīng)被Apple等公司鎖定了。

中國(guó)業(yè)者崛起

同時(shí)，中國(guó)當(dāng)然也看準(zhǔn)了3D傳感市場(chǎng)。

過去幾個(gè)月來，當(dāng)小米(Xioami)、Oppo和Vivo等中國(guó)智能手機(jī)OEM陸續(xù)發(fā)布其3D傳感計(jì)劃時(shí)，3D傳感應(yīng)用取得了積極進(jìn)展。今年5月，小米宣布推出Mi8ExploreEdition新機(jī)，被譽(yù)為”全球首款支持3D人臉識(shí)別的Android智能手機(jī)”。

而在6月，Oppo推出配備6.42英吋AMOLED顯示器的FindX智能手機(jī)，支持3D傳感功能，價(jià)格高達(dá)750美元，同時(shí)也被視為Mi8的直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

同樣在6月，Vivo表示其FaceID認(rèn)證系統(tǒng)將采用新的3D傳感技術(shù)。相較于使用結(jié)構(gòu)光技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D傳感的AppleiPhoneX，Vivo將會(huì)部署的是3D飛行時(shí)間(ToF)傳感技術(shù)。

小米Mi8Explorer智能手機(jī)搭載FaceID（來源：小米）

業(yè)界一直密切關(guān)注這些中國(guó)OEM的3D傳感技術(shù)合作伙伴。小米與以色列的迅聯(lián)光電(MantisVision)合作，打造基于結(jié)構(gòu)光的3D技術(shù)。OPPO則與中國(guó)深圳奧比中光科技(Orbbec3DTechnologyInternationalInc.)合作，同樣使用結(jié)構(gòu)光。據(jù)報(bào)導(dǎo)，Vivo使用的ToF技術(shù)來自與德國(guó)錫根(Siegen)的PMDTechnologiesAG合作。然而，Cambou補(bǔ)充說，Oppo還可能會(huì)改與Sony合作。

加碼投入3D技術(shù)進(jìn)展

YoleDeveloppment最近發(fā)表了一份名為“3D成像與傳感技術(shù)，2018年版”(3DImaging&Sensing,2018edition)的報(bào)告，詳細(xì)介紹各種系統(tǒng)所使用的技術(shù)、3D傳感生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)鍵參與者，以及3D技術(shù)的市場(chǎng)規(guī)模和預(yù)測(cè)。

Cambou是這份報(bào)告的共同作者之一，針對(duì)3D傳感進(jìn)行了深入分析。他告訴《EETimes》的記者，“Yole深信3D傳感技術(shù)將快速發(fā)展?！?/p>

他指出，3D傳感模塊十分復(fù)雜，加上Apple為其TruDepth相機(jī)選擇的結(jié)構(gòu)光技術(shù)成本高，這一部份解釋了為什么Android手機(jī)必須要花將近八個(gè)月甚至更長(zhǎng)的時(shí)間才能趕上Apple。

雖然Apple的TrueDepth在2017年之前就確立了3D前置相機(jī)的趨勢(shì)，但Yole坦言，（3D傳感應(yīng)用）的浪潮在量方面轉(zhuǎn)趨保守。

每一支新iPhone都有3D——包括正面和背面？

據(jù)坊間媒體猜測(cè)，今年秋季計(jì)劃發(fā)布的Apple新款iPhone都將配備3D前置攝影機(jī)。

在iPhoneX中，Apple僅將3D傳感技術(shù)用于前置攝影機(jī)。現(xiàn)在更大的問題是3D是否也能翻轉(zhuǎn)以及支持后向攝影機(jī)。

盡管Cambou確信前置3D的發(fā)展，但對(duì)于后置攝影機(jī)采用3D仍抱持懷疑態(tài)度。他指出，擴(kuò)增實(shí)境(VR)和虛擬現(xiàn)實(shí)(AR)一直欠缺市場(chǎng)動(dòng)能，AR的銷售推廣和游戲都尚未在市場(chǎng)起飛。因此，他質(zhì)疑后置攝影機(jī)要搭載3D可能仍是“未來的一個(gè)利基市場(chǎng)“。

但Apple的3D傳感供應(yīng)商們似乎不這么認(rèn)為。Cambou承認(rèn)，他們看好3D傳感作為“通用接口“的前景。從意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics；ST)最近召開的季度財(cái)報(bào)電話會(huì)議看來，據(jù)Cambou的觀察，”他們似乎過度看好3D傳感將進(jìn)入智能手機(jī)前、后攝像頭市場(chǎng)“。

那么有多少智能手機(jī)相機(jī)將會(huì)配備3D傳感技術(shù)？滲透率如何？Yole預(yù)測(cè)，2017年約有1.4%的滲透率，并將在2023年成長(zhǎng)至55%。至于營(yíng)收呢？

Yole預(yù)測(cè)這一市場(chǎng)正強(qiáng)勁成長(zhǎng)。2017年3D傳感市場(chǎng)規(guī)模估計(jì)約有20億美元，包括用于消費(fèi)、汽車、醫(yī)療、商業(yè)、科學(xué)、國(guó)防和航天等領(lǐng)域，并將在2023年達(dá)到180億美元。據(jù)Cambou指出，這一營(yíng)收數(shù)字的貢獻(xiàn)來自于較“先前預(yù)測(cè)更高的平均銷售價(jià)格(ASP)，以及消費(fèi)裝置的3D采用率成長(zhǎng)“。

事實(shí)上，在部署3D的所有細(xì)分市場(chǎng)中，Yole預(yù)測(cè)3D傳感技術(shù)市場(chǎng)將以82%的復(fù)合年成長(zhǎng)率(CAGR)成長(zhǎng)，自2017年的3.75億美元成長(zhǎng)至2023年約為138億美元。相形之下，他預(yù)測(cè)汽車市場(chǎng)的CAGR為35%，自2017年的3.91億美元成長(zhǎng)至2023年約為24億美元。

3D的發(fā)展脈絡(luò)

很顯然地，3D傳感讓Apple得以用FaceID取代指紋傳感器。正如Yole所說的，iPhoneX的3D傳感應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了“輕松解鎖“、”透過人臉識(shí)別實(shí)現(xiàn)安全性“、”游戲“(如Avatar)以及”漸變“(morphing)等功能，包括在Facebook、Snapchat和Instagram等社群媒體的實(shí)時(shí)濾鏡(AR、臉部漸變與合成等)等。

但如果你只是在智能手機(jī)的發(fā)展背景下思考3D，很可能會(huì)錯(cuò)過3D為市場(chǎng)帶來的更大機(jī)會(huì)。

Cambou：“想想亞馬遜(Amazon)的Echo如何透過連接語(yǔ)音與人工智能(AI)，并將語(yǔ)音提升為主要用戶接口(UI)，從而改變了人機(jī)接口(HMI)“。同樣地，3D傳感技術(shù)使得生物特征識(shí)別”萬無一失“，如人臉識(shí)別等。因此，他強(qiáng)調(diào)，3D也開啟了通往AI的大門。

事實(shí)上，智能手機(jī)讓3D傳感更加普及。但3D傳感并不僅僅是智能手機(jī)的專屬功能。Cambou說，它還具有深遠(yuǎn)的社會(huì)和政治影響力。

他在最近發(fā)表的“人臉識(shí)別技術(shù)：亟需公共監(jiān)管與企業(yè)責(zé)任“(Facialrecognitiontechnology:Theneedforpublicregulationandcorporateresponsibility)部落格文章中提到：”鑒于人臉識(shí)別技術(shù)的廣泛社會(huì)影響力以及被濫用的可能性，政府實(shí)施周全的監(jiān)管似乎特別重要，否則可能導(dǎo)致公共機(jī)構(gòu)以帶有缺陷或偏見的技術(shù)方法來決定要追蹤或調(diào)查誰(shuí)，甚至逮捕罪犯等?！?/p>

因此，3D傳感的影響力更甚于在這里討論誰(shuí)家的智能手機(jī)搭載3D或使用哪一家的3D技術(shù)等。

3D技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)

然而，從工程的角度來看，最耐人尋味之處在于揭密移動(dòng)設(shè)備中搭載的各種深度傳感技術(shù)途徑。在即將來臨的3D傳感時(shí)代，全球生態(tài)系統(tǒng)中的每一家參與業(yè)者都在爭(zhēng)搶設(shè)計(jì)訂單。

簡(jiǎn)而言之，結(jié)構(gòu)光和ToF技術(shù)是目前可用于深度傳感的兩種不同方法。結(jié)構(gòu)光透過將已知圖案投影到對(duì)象上再進(jìn)行3D掃描。當(dāng)光線照射到物體上，圖案會(huì)變形。這時(shí)再透過結(jié)構(gòu)光分析已知圖案的變形情況，以推斷深度。

ToF則透過調(diào)變光源照射場(chǎng)景，并觀察反射光源。測(cè)量照明和反射之間的相移后，再將其轉(zhuǎn)換為距離。

雖然Apple為其前置深度相機(jī)選擇了結(jié)構(gòu)光途徑，作為3D成像時(shí)代的起點(diǎn)，但Yole深信3D前端模塊“未來可能會(huì)朝向ToF技術(shù)發(fā)展”。Cambou認(rèn)為，ToF途徑“在陽(yáng)光直射下更可靠，而且運(yùn)算需求更低“。

移動(dòng)設(shè)備中的深度傳感技術(shù)（來源：YoleDeveloppement）

Yole描述了三種不同的3D成像和傳感技術(shù)——包括立體視覺、結(jié)構(gòu)光到ToF。其中，ToF在技術(shù)上最不成熟。但可提供ToF解決方案的主要業(yè)者包括PMD、Sony、ST和英飛凌科技(InfineonTechnologies)。結(jié)構(gòu)光技術(shù)則有Mantis、Vision、ams和ST、英特爾(Intel)、奇景光電(Himax)以及韓國(guó)的Namuga。ST同時(shí)投入兩大技術(shù)陣營(yíng)。

Yole預(yù)期，短期內(nèi)，Apple并不至于從結(jié)構(gòu)光轉(zhuǎn)向ToF。Cambou認(rèn)為，Apple至少要再過二到四年才可能推出新的硬件。同時(shí)，他補(bǔ)充說，ST是iPhoneX基于結(jié)構(gòu)光的3D技術(shù)供貨商，“但它同時(shí)也推出了基于ToF的3D技術(shù)?！?/p>

數(shù)碼攝影與3D傳感

Apple如今面臨的一個(gè)窘境是對(duì)于3D傳感博下重注，最后是否可能會(huì)因?yàn)闋奚鼈鹘y(tǒng)數(shù)碼攝影質(zhì)量反而傷害了Apple自己？

Cambou以華為(Huawei)為例指出，該公司現(xiàn)正斥重資于數(shù)碼攝影。以主動(dòng)矩陣(用于傳統(tǒng)攝影)的尺寸來比較，他計(jì)算出Apple僅用了52mm2，而三星(Samsung)則有91mm2，華為的是112mm2。

誰(shuí)在打造3D深度傳感技術(shù)？

在Yole的協(xié)助下，《EETimes》列出了3D傳感生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵業(yè)者，尤其是在3D軟件/計(jì)算和3D系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。