艾迈斯半导体联合虹软推首个安卓3D传感系统,押注移动AR应用普及

36氪的朋友们2021-03-08
随着5G技术普及,许多AR应用正进入快车道,从应用端需求推动技术发展。

编者按:本文来自界面新闻,作者:彭新,36氪经授权发布。

随着5G技术普及,许多AR应用正进入快车道,从应用端需求推动技术发展。在移动消费市场,关键解决方案的突破将有望增大AR应用前景。

近日,传感器解决方案设计和制造商艾迈斯半导体(ams)宣布推出新3D传感技术,并联合国产软件厂商虹软科技(ArcSoft)推出3D直接飞行时间(dToF)传感器解决方案。

艾迈斯半导体称,新传感器解决方案为业内首个安卓3D传感系统,该方案能够帮助厂商快速且简单的在移动设备中实现增强现实(AR)功能,可覆盖更大的距离范围,且功耗更低。艾迈斯半导体3D产品线高级市场经理Sarah Cheng表示,该系统将在2021年底之前开始投产。

新3D dToF系统将多种技术组合在一起。艾迈斯半导体提供了高功率红外垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列、点阵光学系统和高灵敏度单光子雪崩光电二极管(SPAD)传感器。技术规格上,该系统具备高环境光抗扰性,与如今市面上提供的3D ToF解决方案相比,其峰值功率高出20倍;新系统也针对移动设备房间扫描距离范围内高帧率运行环境,优化最低平均功耗。

软件端,由虹软中间件针对新传感器系统的特点进行优化,并结合RGB摄像头的输出,将深度图像转换为精确的场景重建,最终提供更身临其境的增强现实体验。此外,为了最大程度地减少集成工作量,且因为解决方案与安卓操作环境集成,使手机厂商能够直接集成新的dToF功能。

利用时间差来计算距离的ToF(Time of Flight/飞行时间法)技术,其基本原理是传感器发出近红外光,遇物体后反射,传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差,来换算被拍摄景物的距离,以产生深度信息。

按照是否直接依靠时间计算距离,ToF技术又可分为iToF间接飞行和dToF直接飞行两种技术路径。dToF直接测量飞行时间,原理是通过直接向测量物体发射光脉冲,并测量反射光脉冲和发射光脉冲之间的时间间隔,得到光的飞行时间,从而直接计算待测物体的深度。dToF与iToF的关键规格对比显示,dToF解决方案的精度不会随着距离的增加或减小而改变、不需要进行大量后续处理,而iToF解决方案则反之。

ToF被视为实现手机、AR设备等领域AR功能的关键技术,是AR、VR时代的催化剂。在手机内配置ToF传感器已存在多年,除苹果iPhone搭载的是dToF传感器以外,安卓阵营基本采用iTOF。应用上,TOF传感器主要使用于后端相机模块,以计算摄像主体的深度,目前三星、华为、OPPO、vivo等品牌均有在中高端机型中配置。以三星发布的Galaxy S20系列手机为例,其ToF相机可在拍摄视频时,实时背景虚化。此外,使用者可实现摄像时前景和背景焦点之间切换,只需要轻单击即可切换焦点。

至今仍然没有安卓手机厂商可以在其手机平台上加载3D dToF技术,是安卓手机与iPhone的主要硬件技术规格差异之一。对此,Sarah Cheng解释称,iToF在芯片的工艺和产业链趋于成熟,但达到的效果并不是很完美,从而导致其应用受阻。而dToF技术在激光功耗、抗干扰、远距离精度等方面存在明确优势,是远距离应用的关键技术,但是在工艺和生产链中均离成熟尚远,所以仍需较长时间地打磨。

本次艾迈斯半导体推出的3D dToF传感方案,可视为安卓阵营在AR、摄像领域应用上实现关键突破。艾迈斯半导体称,新推出的3D dToF传感方案系统可实现3D环境和物体扫描、摄像头图像增强,以及在黑暗条件下提供摄像头自动对焦辅助。在强光、弱光、室内、室外、较复杂环境光等条件下,在恒定分辨率下可实现较大的距离检测范围和较高的(不变的)距离检测精度。

艾迈斯半导体与虹软期待新3D dToF系统有望打开移动端多项应用前景。虹软科技高级副总裁兼首席营销官徐坚称,在移动设备中加载3D dToF技术有望激发出下一波热门消费应用,从摄影增强到AR交互,例如室内造型和重建。艾迈斯半导体预计,从2022年开始,高端安卓移动设备将会更大范围地采用3D dToF技术来改善后置AR和图像增强功能。

主要科技巨头已将AR作为重点市场战略。2017年,苹果CEO蒂姆·库克在北京出席活动时预言,AR是一项跨设备的技术,一旦成熟,将充斥人们生活的方方面面,是苹果公司重点布局的方向。同年苹果推出iPhone X开始,将结构光的Face ID带入脸部识别,开始掀起3D深度相机的手机应用风潮。而随着5G网络的铺开,高通和华为海思相继推出专用芯片,再加上全球电信运营商力推,都为AR设备在行业市场的普及创造了有利条件。

Yole的预测数据显示,全球3D成像和传感器的市场规模在2016–2022年的CAGR(Compound Annual Growth Rate,复合年均增长率) 为38%,2017年市场规模为18.3亿美元,2022年将超过90亿美元。其中,消费电子是增速最快的应用场,2016–2022年的复合年均增长达160%,到2022年消费电子市场规模将超过60亿美元。国盛证券预测,从2020年开始ToF的出货量将进一步爆发,特别是在iPhone 12系列发布之后,ToF在整体3D感应市场中占比有望达到40%。

艾迈斯半导体总部位于奥地利,主打高性能模拟传感器产品,在光学传感器领域有领导地位,主要面向手机、汽车等消费市场。借助移动互联网大潮,近年来,该公司取得了强劲业绩增长。过去三年,艾迈斯半导体营收从2016年的5.5亿欧元攀升至2020年的23亿欧元。2019年艾迈斯半导体宣布收购德国照明设备集团欧司朗,双方合并后在全球约有30个研发中心,全球员工约3万人。

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