手机相机经常用到“飞行时间” 或许你真不了解

至今为止,几乎所有手机厂商都在相机方面下足了功夫,不管是像素方面节节攀升,还是感光底片的面积逐渐变大;又或者镜头数量逐渐变多,总之一切能对成像质量产生影响的东西,全部都在升级和改进,也有着不断地新技术投入应用。

近年来,手机市场的竞争越来越激烈,消费者对产品的要求也越来越高。客观上推动了技术的革新。在之前和智能手机看似毫无关联的“飞行时间”(Time of Flight)技术渐渐的走入了消费者的视野,并有着进一步向市场推广的趋势。

到底什么是ToF?

ToF,全程Time of Flight,中文直译“飞行时间”,这项技术属于双向测距方法的一种,基本原理就是通过给目标连续发送光脉冲,然后用传感器接收从物体返回的光,这个过程中存在一个时间差,从而测算出发射器与被测物体之间的距离。整个原理其实和雷达差不多。

一套完整的ToF系统应该包含发射器、被测物、接收器和控制芯片等组件组成。其中发射器主要将光纤发送到被测物体上,一般是不可见的红外光。被测物反射收到的光线,接收器接收反射回来的光线,芯片控制整个光线的发送以及计算光线收发之间的时间差。

这项技术在手机上面基本有着三大用途,分别是摄影、安全、娱乐。

前面说到,ToF组件通过发射不可见光来探测距离,这里的光线发射器就像激光对焦一样,能够提升对焦速度和准确率;另一方面,ToF就像一个更到位的景深镜头,能够提供比较自然的背景虚化效果。搭载了ToF技术的华为P30 Pro,作为一台主打拍照的手机,通过这项技术,使得照片更加突出主体、虚化背景,在拍摄人像等一些情况下,使照片看起来更加人眼的效果。

手机相机经常用到“飞行时间” 或许你真不了解

第二点就是安全方面。例如:华为Mate 30 Pro、三星Galaxy S10+ 5G、vivo NEX双屏版。

手机相机经常用到“飞行时间” 或许你真不了解

以华为Mate 30 Pro为例,虽然没有继承上一代的结构光解锁方案,而是将ToF作为人脸识别方案,导致很多人对其安全程度产生了质疑。但其实无需担心这个问题。虽然ToF和结构光的解锁原理有所不同,但ToF也算是3D成像的方式之一,实际上在安全性方面,ToF的安全性并不亚于结构光的安全性。

第三点就是娱乐方面。所搭载了ToF技术的手机,在AR建模和体感游戏方面的体验效果会更好,无论是通过AR测量距离,还是玩游戏,通过ToF技术可以使测量数据更加准确,游戏体验更进一步。

可是ToF和结构光,哪一个相比之下更好呢?

其实ToF和结构光,都是立体成像的技术,在无光源环境下同样能实现人脸解锁,也都能做金融安全级别的支付。相比之下ToF的优势是模组简单,在内部空间寸土寸金的手机里面,ToF的占用空间更小,甚至可以做到挖孔屏里面,不过代价就是精度不如结构光;而结构光在近距离下的精度更高,这就使得结构光更适合做人脸识别,其安全程度让不少手机直接取消了指纹识别,从而将结构光作为唯一的生物识别方式。但更多的元器件也占用了更多的空间,成本也更高。

ToF的应用场景更广,可以做到远距离的探测,无论放到前面还是后面都可以。而迄今为止结构光目前只有用于人脸识别上面,还没有出现将结构光用于后置的手机。相比之下,ToF或许会更好一些。

就生物识别方式而言,无论是录入还是日常解锁,人脸识别的便捷性高于指纹识别。形象点说,人脸解锁是手机睁开眼睛看你,而不是你伸出手指去戳手机,这就是主动和被动的区别。指纹识别,作为大多数手机唯一可靠的生物识别方式,却因为需要多次录入,将一些追求简洁的上了年纪的长辈拒之门外;而2D面容识别虽然快速,却无法保证安全性。所以从目前来看,ToF人脸识别可以说是成本相对较低的3D人脸识别方案了。

手机相机经常用到“飞行时间” 或许你真不了解

ToF未来的发展方向

4G时代掀起了空前的全民短视频浪潮,各种APP如雨后春笋般遍地开花。刚刚过去的2019年作为5G商用元年,在见证5G商用的同时,也感慨于科技的更新日新月异。如今,我们有一次站在了时代的十字路口。2019年8月的华为开发者大会上,罗巍展示了Cyberverse(河图)技术,实现了虚拟和显示的结合。当然这只是个开端,接下来会有越来越多的厂商开始采用ToF镜头,但玩法不会仅仅局限于这几种。

试想,当你来到一处名胜古迹,打开相机,千百年前的繁荣重现眼前;身处魔幻8D城市,钢筋水泥的森林让你晕头转向,随手一扫,地面上四通八达的箭头,天堑变通途。…… 

高速移动网络和ToF的碰撞,虚拟与现实的碰撞交融,科技,是为了现实生活的更加便利。5G时代已经来临,ToF会是下一个风口吗?

新事物发展的前途是光明的,道路是曲折的。要热情保护新生事物,支持新生事物成长壮大。回顾指纹识别等曾是旗舰专属、如今成为标配的技术的发展历程,相信总有一天,ToF会成为下一个方便我们日常生活的功能。

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