ams攜手ArcSoft 力推3D dToF走進(jìn)安卓手機(jī)

作為傳感器領(lǐng)域風(fēng)頭最勁的企業(yè)，ams（艾邁斯半導(dǎo)體）通過技術(shù)積累和持續(xù)的并購(gòu)戰(zhàn)略逐漸成為各類傳感器領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，特別是經(jīng)過收購(gòu)歐司朗之后，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了公司業(yè)務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大和業(yè)務(wù)領(lǐng)域的平衡，使得ams在各個(gè)核心領(lǐng)域上都有非常好的市場(chǎng)地位。

經(jīng)過對(duì)歐司朗的收購(gòu)之后，ams聚焦在三大核心技術(shù)領(lǐng)域，主要包括傳感、照明（光源）以及可視化，即visualization、illumination和Sensing。ams大中華區(qū)銷售和市場(chǎng)高級(jí)副總裁陳平路表示，隨著5G時(shí)代帶來的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的革新非常看好iToF、AR/VR未來包括5G帶來的Cloud-based所有的人工智能的演進(jìn)都離不開數(shù)據(jù)的采集與傳輸，所有的這些領(lǐng)域中都離不開傳感器，而且光學(xué)基礎(chǔ)的傳感器是一個(gè)最直接最基本的單元。ams希望基于核心產(chǎn)品平臺(tái)打造未來世界發(fā)展以5G為數(shù)據(jù)化和人工智能化的發(fā)展方向，并為客戶提供一個(gè)完整的光學(xué)傳感器的解決方案。

結(jié)合5G應(yīng)用的3D傳感已經(jīng)成為未來光學(xué)和視覺識(shí)別領(lǐng)域的重要應(yīng)用場(chǎng)景，ams在3D傳感領(lǐng)域有著非常的學(xué)術(shù)研究和量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。ams的3D系統(tǒng)解決方案涵蓋了光學(xué)器件、VCSEL等核心元器件，到模組封裝以及包括集中涉及的各種算法及軟件的系統(tǒng)集成。此外，ams還具有微型化封裝和獨(dú)到的人眼安全集成工藝，加上ams自家的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和與平臺(tái)供應(yīng)商的合作，每個(gè)構(gòu)件塊中的差異化產(chǎn)品結(jié)合，也就構(gòu)成了ams獨(dú)特的3D系統(tǒng)產(chǎn)品。

    現(xiàn)在市面上常見的3D深度方案主要包括雙目、飛行時(shí)間ToF和結(jié)構(gòu)光三個(gè)技術(shù)方向。ToF的精度取決于其系統(tǒng)持續(xù)采集的時(shí)間，它相比較雙目和結(jié)構(gòu)光方案，在精度上不會(huì)隨著距離的增長(zhǎng)而顯著降低，所以ToF技術(shù)在不同距離的誤差相對(duì)雙目技術(shù)和結(jié)構(gòu)光技術(shù)更加穩(wěn)定，在遠(yuǎn)距離也有著更好的精度。ToF技術(shù)又可分為iToF間接飛行和dToF直接飛行，iToF是通過發(fā)射特定頻率的調(diào)制光，檢測(cè)反射調(diào)制光和發(fā)射調(diào)制光之間的相位差測(cè)量飛行時(shí)間。dToF顧名思義是直接測(cè)量飛行時(shí)間，它是通過直接向測(cè)量物體發(fā)射一個(gè)光脈沖，然后測(cè)量反射光脈沖和發(fā)射光脈沖之間的時(shí)間間隔，從而得到光的飛行時(shí)間，而取得待測(cè)物體的深度。ams 3D產(chǎn)品線高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理Sarah Cheng認(rèn)為，以當(dāng)前ToF行業(yè)現(xiàn)狀來看，iToF在芯片的工藝和產(chǎn)業(yè)鏈雖然已經(jīng)趨于成熟，但達(dá)到的效果并不是很完美，從而導(dǎo)致其應(yīng)用受阻。而dToF技術(shù)在激光功耗、抗干擾、遠(yuǎn)距離精度等方面有著明確的優(yōu)勢(shì)，是遠(yuǎn)距離應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。但是在工藝和生產(chǎn)鏈中均離成熟尚遠(yuǎn)，所以仍需較長(zhǎng)時(shí)間的打磨，ams通過技術(shù)研發(fā)克服各種困難，已經(jīng)成為行業(yè)領(lǐng)先的dToF解決方案供應(yīng)商。

     放眼整個(gè)2020年手機(jī)市場(chǎng)，隨著蘋果公司最新版的iPad Pro和iPhone的出現(xiàn)，其搭載的dToF技術(shù)的深度相機(jī)已經(jīng)為3D視覺在消費(fèi)場(chǎng)景的應(yīng)用帶來了新的機(jī)會(huì)，引用他們的一句標(biāo)語，他說“它的Pro級(jí)攝像頭打通了真實(shí)和虛擬的交界……”進(jìn)入2021年，隨著5G傳輸帶寬的提升，采用3D的AR和VR的應(yīng)用越來越接近大面積商用，3D ToF技術(shù)也因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、探測(cè)距離更遠(yuǎn)、精度更高更穩(wěn)定等特性優(yōu)勢(shì)，成為了手機(jī)后置3D相機(jī)的最佳解決方案。ToF鏡頭主打的虛擬現(xiàn)實(shí)功能將在線上虛擬購(gòu)物、虛擬游戲等體驗(yàn)方面起到良好的作用，未來會(huì)有更多內(nèi)容廠商推動(dòng)AR/VR的發(fā)展。在ams看來這正是未來手機(jī)后置3D應(yīng)用的大趨勢(shì)和核心，也就是更加沉浸式的AR用戶體驗(yàn)，將逐漸融入現(xiàn)有的各大游戲、社交、網(wǎng)上購(gòu)物、室內(nèi)裝潢、AR導(dǎo)游地圖等線上應(yīng)用平臺(tái)和軟件。隨著高端消費(fèi)電子領(lǐng)域的持續(xù)關(guān)注，我們也相信dToF技術(shù)將進(jìn)入快速迭代的發(fā)展階段，隨著工藝和產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，dToF的技術(shù)優(yōu)勢(shì)也會(huì)逐步釋放，占據(jù)一定的市場(chǎng)空間。

經(jīng)過部分關(guān)鍵技術(shù)對(duì)比，從表格中可以看到，dToF在精度、距離、功耗及抗干擾能力等關(guān)鍵參數(shù)上都優(yōu)于iToF，而這些正是像AR這樣的熱門應(yīng)用對(duì)3D視覺技術(shù)的要求。雖然我們看到這里dToF有一個(gè)小小的紅色的“減號(hào)”，它相比較iToF在分辨率上并不占優(yōu)勢(shì)，但是AR對(duì)3D攝像頭的分辨率其實(shí)要求并不是很高，一方面可以避免過長(zhǎng)的重建的時(shí)間和功耗，而且低分辨率這樣的優(yōu)勢(shì)可以由幀累積補(bǔ)償。

Sarah Cheng特別提到，ams dToF系統(tǒng)比市面上已有的iToF系統(tǒng)可覆蓋的范圍更廣，渲染速度比iToF更快，而且覆蓋的范圍更廣，這在三維重建過程中對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間和算法運(yùn)行的時(shí)間就會(huì)有一個(gè)非常大的優(yōu)勢(shì)。其次，它對(duì)于平面，也就是特征管理相對(duì)比較少的情況下，它的表現(xiàn)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于iToF，大家可以看到像地面這樣的平面，包括墻面，dToF的3D渲染網(wǎng)格效果非常好，iToF相對(duì)比較慢，而且它的網(wǎng)格的深度信息精度并不是非常的高。 iToF和dToF對(duì)于細(xì)節(jié)的處理方面，dToF明顯在墻角方面的過渡包括3D網(wǎng)格渲染精度變現(xiàn)更好，iToF則可能出現(xiàn)高一點(diǎn)的誤差。

因此在dToF方案成熟以后，iToF在像素成本等方面可能有著一些優(yōu)勢(shì)，而dToF在功耗、距離以及抗干擾方面有著更大的優(yōu)勢(shì)。不過由于dToF的技術(shù)成熟面臨著一系列的挑戰(zhàn)，它需要在芯片設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造工藝等方面全面突破，才能真正兌現(xiàn)這個(gè)技術(shù)承諾的一些優(yōu)勢(shì)，并實(shí)現(xiàn)在消費(fèi)場(chǎng)景普及。也正因?yàn)榇耍两袢匀粵]有安卓手機(jī)廠商可以在其手機(jī)平臺(tái)上加載3D dToF技術(shù)。為了更好的推廣dToF的普及，通過在完整的解決方案中集成其3D光學(xué)傳感技術(shù)和ArcSoft軟件，ams減少了移動(dòng)設(shè)備OEM的集成工作量，且因?yàn)楸旧砟芘cAndroid操作環(huán)境集成，讓移動(dòng)設(shè)備OEM能夠直接集成新的dToF功能。新3D dToF系統(tǒng)將多種一流技術(shù)組合在一起。ams提供了高功率紅外垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）陣列、點(diǎn)陣光學(xué)系統(tǒng)和高靈敏度單光子雪崩光電二極管（SPAD）傳感器；ArcSoft中間件針對(duì)艾邁斯半導(dǎo)體光學(xué)傳感器系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化，并結(jié)合RGB攝像頭的輸出，將深度圖轉(zhuǎn)換為精確的場(chǎng)景重建。ArcSoft軟件還將3D圖像輸出與移動(dòng)設(shè)備的顯示屏相結(jié)合，提供更身臨其境的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。