明年可能是ToF的真正應(yīng)用年。

　　1 個(gè)多月后蘋果就要舉辦秋季新品發(fā)布會(huì)了，而人們的目光已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)向明年也就是 2020 年的 iPhone。最新傳聞中描述的 2020 年 iPhone 可能會(huì)配備飛行時(shí)間(ToF)三維立體深度傳感器以實(shí)現(xiàn)更好的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能，這點(diǎn)與蘋果分析師 Ming-Chi 郭最新報(bào)告中預(yù)測(cè)的相似。

　　這也不是我們第一次聽(tīng)說(shuō)蘋果考慮在 2020 年的手機(jī)上安裝 ToF 攝像頭，早在今年 1 月彭博社就曾報(bào)道過(guò)類似的消息，自 2017 年以來(lái)，就有報(bào)道稱 iPhone 將會(huì)采用 3D 攝像系統(tǒng)的消息傳出。而其他公司已經(jīng)搶先蘋果一步，市場(chǎng)上的幾款手機(jī)已經(jīng)配備了 ToF 攝像頭。但考慮到蘋果硬件的普及及其對(duì)行業(yè)的影響，有必要看看這種相機(jī)技術(shù)是什么以及它是如何工作的。

　　1. 什么是 ToF 傳感器，它是如何工作的?

　　ToF(飛行時(shí)間)是一個(gè)包羅萬(wàn)象的術(shù)語(yǔ)，指的是一種技術(shù)，它可以測(cè)量某物(激光、光、液體或氣體粒子)飛行一定距離所需的時(shí)間。具體地說(shuō)，使用 ToF 傳感器后，紅外激光陣列被用來(lái)發(fā)出激光脈沖，激光脈沖從它前面的物體反射回來(lái)，再反射回傳感器。這樣通過(guò)計(jì)算激光到達(dá)目標(biāo)并返回需要多長(zhǎng)時(shí)間，就可以計(jì)算出它離傳感器有多遠(yuǎn)。通過(guò)知道一個(gè)房間里所有不同物體的距離，你可以計(jì)算出這個(gè)房間和里面所有物體的詳細(xì) 3D 方位圖。

　　這項(xiàng)技術(shù)通常用于無(wú)人機(jī)和自動(dòng)駕駛汽車等設(shè)備的攝像頭中，但最近，我們也開(kāi)始在智能手機(jī)中看到這種技術(shù)。

　　2. 它與 Face ID 有什么不同?

　　人臉識(shí)別等其他類似的系統(tǒng)主要使用紅外投影儀對(duì)數(shù)千個(gè)點(diǎn)組成的網(wǎng)格進(jìn)行脈沖，然后手機(jī)會(huì)拍一張 2D 照片，并用它來(lái)計(jì)算深度地圖。飛行時(shí)間傳感器的工作方式不同：通過(guò)使用飛行時(shí)間數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算激光到達(dá)目標(biāo)所需的時(shí)間，它獲得的是實(shí)時(shí)的三維深度數(shù)據(jù)，而不是二維的數(shù)據(jù)。

　　這帶來(lái)了幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：由于基于激光的系統(tǒng)，它比蘋果基于網(wǎng)格的人臉識(shí)別系統(tǒng)工作范圍更廣，后者只能在距離手機(jī) 10 到 20 英寸的地方工作——如果識(shí)別主體太遠(yuǎn)，網(wǎng)格上的點(diǎn)間距太大，無(wú)法提供有用的分辨率。理論上，ToF 能夠提供更精確的數(shù)據(jù)。LG G8 就是一個(gè)很好的例子，它使用 ToF 傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作感應(yīng)手勢(shì)，允許實(shí)時(shí)跟蹤和識(shí)別每個(gè)手指，從而用隔空手勢(shì)來(lái)完成部分操作。

　　3. 為什么蘋果想要使用它?

　　郭老師和彭博社都表示，蘋果打算在 2020 年的 iPhone 后置攝像頭中加入 ToF 傳感器，但并非取代現(xiàn)有的面部識(shí)別紅外系統(tǒng)。在手機(jī)設(shè)計(jì)制造方面，將 ToF 布置在后置攝像頭區(qū)域能更容易的放置主動(dòng)光源，減少對(duì)手機(jī)空間的擠壓。最關(guān)鍵的是，ToF 技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，它的成本也比 3D 結(jié)構(gòu)光更低。蘋果今后的發(fā)展重點(diǎn)是讓手機(jī)成為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能的最大平臺(tái)，而 ToF 傳感器可以跟蹤物體的移動(dòng)，允許未來(lái)的 iPhone 環(huán)視整個(gè)房間，為開(kāi)發(fā)者和用戶創(chuàng)建一個(gè)精確的 3D 渲染圖。

　　ToF 還有一個(gè)好處就是可以為人像模式的圖片提供更好的深度感和立體感(華為已經(jīng)在 P30 Pro 上實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn))，由于自帶紅外光源，暗光環(huán)境下同樣可獲得準(zhǔn)確的景深信息，還有相比 3D 結(jié)構(gòu)光更遠(yuǎn)的識(shí)別距離，ToF 自然成了手機(jī)對(duì)焦輔助的不二之選。在充當(dāng)廣域激光對(duì)焦角色的同時(shí)，也有著更豐富的景深信息，從而帶來(lái)更好人像模式體驗(yàn)。

　　4. 使用 ToF 的其他手機(jī)

　　從成本方面考慮，增加 ToF 鏡頭，顯然比提升算法或是采用新型技術(shù)來(lái)得更加容易，因此一些廠商已經(jīng)在他們的設(shè)備上運(yùn)用了這項(xiàng)技術(shù)，如前所述，LG G8S ThinQ 的前置攝像頭中就搭載了這種黑科技，可實(shí)現(xiàn)隔空動(dòng)作手勢(shì)，并且讓人像拍攝更為立體。

　　華為的 P30 Pro 采用了一顆 ToF 景深鏡頭來(lái)捕捉畫面的深度信息，根據(jù)官方介紹，P30 Pro 可以測(cè)量真實(shí)物體的高度、深度、體積和面積，精確度超過(guò) 98.5%。

　　此外，OPPO R17 Pro，榮耀 V20 等也已經(jīng)用上了 ToF 攝像頭。不得不說(shuō)，ToF 給智能手機(jī)帶來(lái)更多玩法，不僅僅惠及拍照的人像虛化，榮耀 V20 上的 3D 體感游戲就是利用手機(jī)上的 ToF 鏡頭進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)作捕捉，可玩性還是很高的。

　　今年早些時(shí)候，iPhone 等眾多智能手機(jī)的成像傳感器供應(yīng)大廠索尼宣布，計(jì)劃在今年夏天增加基于 3D 激光的 ToF 芯片的產(chǎn)量，這將是 2020 年推出 iPhone 的完美時(shí)機(jī)。