蘋果后置3D傳感器有什么作用

iPhone X 的前置 TrueDepth 傳感系統(tǒng)讓手機(jī)可實(shí)現(xiàn)臉部解鎖，還實(shí)現(xiàn)對面部表情的實(shí)時跟蹤和識別，生成 Animojis。但顯然，這只是蘋果的第一步。如果把蘋果手機(jī)后置攝像頭也加入 3D 傳感系統(tǒng)，又會產(chǎn)生什么樣的效果呢?

升級 iOS 11 系統(tǒng)后，蘋果手機(jī)可下載 AR 應(yīng)用，這主要通過蘋果后置單目攝像頭實(shí)現(xiàn)。如果加入后置 3D 傳感系統(tǒng)可讓 AR 功能更為強(qiáng)大，例如使 AR 虛擬形象與真實(shí)環(huán)境中的物體，進(jìn)行更多地交互。3D 傳感系統(tǒng)可檢測深度信息，構(gòu)建三維地圖，而現(xiàn)在，蘋果 AR 應(yīng)用只能檢測到一個平面。同樣的，后置 3D 傳感系統(tǒng)還能為 AR 眼鏡奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

不過，有意思的是，根據(jù)彭博社報道，蘋果正在研發(fā)后置 3D 傳感系統(tǒng)采用的技術(shù)路徑，跟前置的 TrueDepth 系統(tǒng)并不一樣。

此前曾報道，TrueDepth 采用結(jié)構(gòu)光技術(shù)，將 30000 個激光點(diǎn)圖案投射到用戶的臉上，并測量失真以生成用于認(rèn)證的精確 3D 圖像。這種技術(shù)原本由以色列公司 PrimeSense 研發(fā)，后在 2013 年被蘋果收購。PrimeSense 曾基于結(jié)構(gòu)光技術(shù)為微軟研發(fā) Kinect 傳感系統(tǒng)。

但據(jù)了解，蘋果正在研發(fā)的 3D 后置傳感系統(tǒng)將使用飛行時間法 3D 成像(Time of Flight，ToF)，這種方法更難以實(shí)現(xiàn)。其主要是通過激光掃面物體表面，傳感系統(tǒng)會測量激光到達(dá)物體和返回的時間。

ToF 原理

在上述圖中，我們能看到，ToF 關(guān)鍵是傳感器要測量物體的距離。

ToF 多被應(yīng)用到 LIDAR (雷達(dá))中，其主要的不足在于，它每次只能測量激光到達(dá)一個特定點(diǎn)的距離。所以，大部分雷達(dá)系統(tǒng)采用機(jī)械掃描裝置。雷達(dá)系統(tǒng)目前多被用于自動駕駛領(lǐng)域。但體型通常較大，會被放置在汽車的頂部。

顯而易見，這對手機(jī)并不適用。目前還有一種新型的雷達(dá)稱之為 Flash LIDAR。它使用特殊的攝像頭，可測量對每個像素實(shí)現(xiàn)飛行時間測量。但 Flash LIDAR 還在研發(fā)中，同時也遇到了一些挑戰(zhàn)。因?yàn)槊總€像素需要得到自己的飛行時間測量，其中包括觸發(fā)電路、脈沖檢測電路。這便與 TrueDepth 產(chǎn)生了一定的沖突。

盡管 Flash LIDAR 的問題在逐步解決，但如傳感器的分辨率可能相當(dāng)?shù)?，接近?VGA 分辨率。

另外的問題是，提供適當(dāng)?shù)拿}沖激光照明。光以每納秒約一英尺的速度傳播，而多數(shù) LIDAR 和 Flash LIDAR 系統(tǒng)光脈沖時間非常短，只有 1-2 納秒。所以，在一定的時間內(nèi)，生成足夠密度的光脈沖，被 Flash LIDAR 檢測到，也具有一定的挑戰(zhàn)。

蘋果已經(jīng)確定在研發(fā) ToF，但是否最終會用到手機(jī)上，還不一定。結(jié)構(gòu)光非常適合用于房間大小的空間內(nèi)，這也是為什么 Kinect 和 HoloLens 也會使用結(jié)構(gòu)光的方案。

對比兩種方案的話，ToF 的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性較好，但結(jié)構(gòu)光可以做的更小、功耗也小，分辨率相對高。

覺得，蘋果也許在嘗試不同的解決方案，融入到手機(jī)中必定有很大的挑戰(zhàn)，我們期待后置 3D 傳感器能讓 AR 功能更強(qiáng)大。