当前位置:首页 > 智能手机 > Android手机 > 新闻
OPPO宣布3D视觉技术新突破,R17 Pro或将首发搭载
  • 2018/8/17 13:19:32
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:电脑报
  • 作者:
【电脑报在线】TOF(Time of flight飞行时间)技术是什么,相信关注科技的Fans都不会陌生。它并不是一个新技术,前不久发布的小米8,甚至前年上市的iPhone 7,包括微软Kinect二代等设备,都搭载了该技术。


昨天下午,我们受邀前往OPPO北京办,参加了一场关于TOF技术的沟通会。OPPO首次向外界介绍了其TOF技术,以及对未来发展及应用的理解,同时宣布将会在“下一款产品”中正式加入该技术。

这是OPPO继实现FaceKey 3D结构光技术大规模量产(Find X)之后,在3D视觉技术方面的又一次重要技术突破。

 

3D结构光

TOF(Time of flight飞行时间)技术是什么,相信关注科技的Fans都不会陌生。它并不是一个新技术,前不久发布的小米8,甚至前年上市的iPhone 7,包括微软Kinect二代等设备,都搭载了该技术。

并且大家都知道,vivo已经抢先一步,在5月举行的MWCS 2018大展上,公布了自家的TOF技术方案,对此我们也进行过相关报道。 简单来说,TOF技术就是通过给被测目标连续发送光信号,然后在传感器端接收从被测目标返回的光信号,再通过计算发射和接收光信号的往返飞行时间,得到被测目标的距离。

TOF技术相当于在传统2D XY轴的成像基础上,加入了Z轴方向的深度信息,最终可以生成3D的图像信息。所以对于所生成的3D视觉信息精度的评判维度,一定要加入Z方向,也就是纵向的精度,这也是所有3D视觉技术的关键。

 

 

那么问题来了,既然同为3D视觉技术,已经发布3D结构光技术,并领先业界将其应用在Find X上的OPPO,为什么还要研发TOF技术呢?

首先要搞清楚的是,目前行业中主流的3D视觉方案有3种:1.双目立体视觉;2.3D结构光;3.TOF。其中,双目立体视觉方案属于被动采集,而3D结构光和TOF则属于主动采集。

此外,主动采集方案针对应用场景又做了细分:3D结构光的原理是发射衍射光斑到物体上,传感器接收到发生形变的光斑,从而根据光斑形变的量来判断深度信息。它所发射的衍射光斑在一定距离外能量密度会降低,所以不适用于远距离的深度信息采集,所以我们目前看到的量产方案(iPhone X、OPPO Find X)都用在前置模组上,专注于人脸识别,进而应用于人脸解锁、支付、美颜等环节。

TOF技术发射的不是散斑,而是面光源,所以在一定距离内,TOF的光信息不会出现大量衰减。同时,TOF感光元件的像素尺寸非常大(OPPO的TOF感光元件达到了10μm),对于光的采集有足够的保障。理论上只要提高发射端的功率,TOF的使用距离可以非常远,适用于相对远距离的3D信息采集,应用的范围和想象空间也更广。比如对被采集对象进行全身建模,或者对自家客厅进行全景建模等等,所以更适合被应用在后置模组上。

 

 

 

OPPO产品经理赵雨其在进行技术讲解时也表示,对于手机来说,这两种技术恰好分别对应着前置和后置使用场景。

目前,搭载3D结构光技术的Find X已经上市,而根据赵雨其的说法,OPPO的“下一款产品”也将正式加入TOF技术,并且明年有望推出同时具备这两项技术的机型。由此,OPPO也成为了行业内首个在3D结构光和TOF技术方面,都有产品发布的厂商。

不过我前面已经提到,OPPO其实并非首个发布TOF技术的厂商,vivo在5月举行的MWCS 2018大展上,就公布了自己的TOF技术方案。那么和vivo等友商相比,OPPO的TOF技术有什么不同呢?

从硬件上看,TOF模组由5大核心单元组成:

1.红外发射单元。包括Vcsel发射器和Diffuser扩散器。Vcsel发出的是脉冲方波,波长为940nm,该波长的红外光是非可见光。同时在光谱中的量最少,可以避免环境光的干扰。由Vcsel发射出的光源,还会通过Diffuser扩散器将光调制成均匀的面光源后,再发射出去。

2.光学透镜。用于汇聚反射回来的光线,在光学传感器上成像。不过与普通光学镜头不同的是,它需要加一个窄带滤光片,以保证只有与发射的光信号波长相同(940nm)的光才能进入。这样做的目的是抑制非相干光源,减少背景噪声,同时防止传感器因外部光线干扰而过曝。

3.成像传感器。与一般相机的感光元件类似,用来接收反射回来的光,并在传感器上进行光电转换。不过由于TOF的原理,传感器的感光时间非常短,所以单像素尺寸比一般相机的大很多。比如目前RGB在用的像素尺寸为1μm,而OPPO的TOF传感器的像素尺寸则为10μm。

4.控制单元。即激光发射器的驱动IC,能够驱动激光用上限达到100MHz的高频脉冲驱动,同时消除各类干扰,保证驱动波形是完美的方波,上升沿和下降沿时间在0.2ns左右,从而有效保障高精度的深度信息的提取。

5.核心算法计算单元。即手机AP,将深度提取的核心算法library移植到AP中,AP从模组中读取单模组校准的数据,驱动深度提取算法library,将RAW图换算成深度图,然后利用深度图用于各个应用。 

 

看上去有点枯燥,简单来说,TOF技术的核心,就是在传统的2D XY轴的成像基础上,加入了Z轴方向的深度信息,最终才能生成3D图像信息。所以对于所生成的3D视觉信息精度的评判维度,一定要加入Z方向。而OPPO的TOF技术方案,就是专注于Z轴精度方面的研发。

根据OPPO 3D视觉技术研发项目经理张学勇的介绍,OPPO的TOF技术采用了双频驱动,采样率为240帧,即每个单频对应4个相位,每个相位对应一个激光脉冲,从而获得8帧RAW图,最后再每8帧合成一张深度信息。

而市面上其他方案一般为30帧,每一张深度信息只采用一帧的信息,所以在Z方向的精度上,OPPO的解决方案更高,可以做到绝对精度为1%,相对精度为0.5%。

同时为了进一步确保TOF的工作精度,张学勇表示,OPPO专门定制了精度标定的工序,这是行业内目前几乎都不会做的。因为对于TOF单元来说,它的构造极其精密,每一个环节都会影响到最终3D成像的精度。所以OPPO在研发过程中,仅针对精度标定就已经进行了3轮设备更新,研发出了一套4个距离+4个角度多次标定的创新组合方案,目的就是为最终产品的体验打好基础。

 

 

大家千万不要小看这一点精度可能产生的体验差异。举个例子,AR装潢,你拿着手机将一个电视柜准确的放在了客厅的两堵墙之间,尺寸刚刚好,立马下单。结果送到了一看,放不进去,电视柜的尺寸也没错,而是用于测量的手机TOF精度不够高,误判了墙间距导致的,退换货服务费20%……

我举的这个例子绝非只是为了搞笑,这样的应用也并非什么遥不可及,而是真的近在眼前,很快就会大量融入我们的生活,这就是TOF技术给行业带来的改变。

由于TOF更适合远距离的3D信息采集,对应手机的后置使用场景,这就使得它的应用范围更广,想象空间也更大。只要在合理范围内的物体(5m),都可以通过TOF进行3D建模,建模后的信息则能通过3D信息展示终端,例如手机、AR、全息影像等方式展现出来,比如我们前面提到的AR装潢,包括3D试装、AR游戏、体感游戏等,都可以通过TOF技术实现。

TOF技术的全面应用与普及,无疑将深度影响手机、电商、游戏等多个行业,未来手机将不再只是我们的眼睛或者耳朵,而是模拟与构建平行空间的计算平台。电商及游戏领域的体验也将因此而彻底改变,3D试装及AR装潢这样的应用,无疑会使购物变得更加简单有趣。而《头号玩家》那样的游戏体验,也会随着TOF技术的到来而更进一步。

 

 

此外,OPPO也早已投入了5G网络的标准指定与技术研发,随着2019年的商用,5G网络的高带宽将为3D视觉技术提供信息传输保障。在不久的将来,3D视频通话、虚景+虚景的远程VR、虚景+实景的远程AR、实景+实景的远程JR等“泛在现实”应用,将迎来爆发式增长,科幻电影里的那些场景,正在成为现实。而这些都离不开TOF技术的支持。

本文出自2018-08-13出版的《电脑报》2018年第32期 D.智能手机
(网站编辑:zoey)


我来说两句(0人参与讨论)
发表给力评论!看新闻,说两句。
匿名 ctrl+enter快捷提交
读者活动
48小时点击排行
论坛热帖