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为何华为Mate 30 Pro的前置也采用ToF摄像头?

时间:2019-09-26 阅读:
关于 9 月 19 日发布的华为 Mate 30 Pro,它所搭载的摄像头系统无疑是这款产品最大的亮点。在这一系列的摄像头配置中,颇为引人注目的是,Mate 30 Pro 前后都采用了 3D 深感摄像头。

关于 9 月 19 日发布的华为 Mate 30 Pro,它所搭载的摄像头系统无疑是这款产品最大的亮点。其中,它的后置摄像头采用了超感光徕卡电影四摄,包括 40MP 电影摄像头 + 40MP 像素超广角摄像头+ 8MP 长焦+ 3D 深感摄像头,双 OIS;前置则采用了 3200 万像素摄像头 + 3D 深感摄像头,还有姿势传感器、距离感应器等传感元件。

不过,在这一系列的摄像头配置中,颇为引人注目的是,Mate 30 Pro 前后都采用了 3D 深感摄像头。

前后皆为 ToF 方案

在目前 3D 视觉技术的三种主流方案(结构光、ToF 和双目立体成像)中,结构光和 ToF 受到智能手机行业的广泛关注和应用。二者的工作原理分别是:

结构光技术:通过近红外激光器,将具有一定结构特征的光线投射到被拍摄物体上,再由专门的红外摄像头进行采集。这种具备一定结构的光线,会因被摄物体的不同深度区域,而采集不同的图像相位信息,然后通过运算单元将这种结构的变化换算成深度信息,以此来获得三维结构。

TOF 是飞行时间(Time of Flight)技术的缩写,其原理是:传感器发出经调制的脉冲红外光,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,此外再结合传统的相机拍摄,就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。

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其中,结构光是苹果自 2017 年 9 月发布的 iPhone X 就开始应用的方案,一直到最新一代的 iPhone 11 系列,苹果都在前置摄像头模块中采用结构光方案。

而在 Android 阵营中,情况更为复杂一些;一开始,Android 阵营切入 3D 视觉的方式是前置摄像头模块中的结构光,但后来,伴随着屏下指纹识别技术的成熟,越来越多的 Android 厂商也开始在后置摄像头模块中选用 3D 视觉技术,而且都是 ToF 方案。

总体而言,有赖于成本和设计问题,包括华为自己在内,Android 阵营以往在采用 3D 视觉方案时,都只会选择其中的一种,而且通常都是结构光前置或 ToF 后置(当然也有例外,后文详述)。就华为而言,去年 10 月发布的 Mate 20 Pro 采用前置结构光方案,但到了今年年初发布的 P30 Pro 上,华为选择了后置的 ToF 技术;另外,华为旗下的荣耀也曾经在 V 系列机型中上马结构光和 ToF 技术。

但华为 Mate 30 Pro 的不同之处在于,它是业内首款在前置和后置摄像头模块都采用 3D 视觉技术的手机。

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除此之外,笔者从相关渠道获悉,华为 Mate 30 Pro 还有另外一个特别之处:它的前置和后置 3D 深感摄像头所采用的方案均为 ToF 方案。根据摄像头观察报道

(华为 Mate 30 Pro)前置 ToF 的摄像头模组由欧菲光、舜宇光学、立景创新、丘钛科技供应,摄像头芯片由索尼供应,VCSEL 由纵慧和 Lumentum 供应;Diffuser 由 Viavi、舜宇光学供应……后置 ToF 供应链中,该机型的摄像头模组由欧菲光、舜宇光学供应;芯片由索尼供应;VCSEL 由 Lumentum、纵慧、Ams 供应;Diffuser 由 Viavi、舜宇光学供应。

为什么前置也是 ToF?

关于结构光和 ToF 两种 3D 视觉方案在智能手机领域的应用,此前在业界比较常见的做法是 ToF 后置,结构光前置。前置方案主要应用于解锁以及安全支付、3D 人脸建模等方面;而 ToF 方案多被用于智能手机后置;从应用场景上来说,除了用于后置摄影,ToF 技术还在 AR 等领域(包括 3D 拍照、体感游戏等)有一定的作用。

这一次,华为在前置方案中也选择了 ToF,颇有些出人意料。

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不过,在前置方案中采用 ToF 技术的,华为 Mate 30 Pro 并不是第一个。韩国厂商 LG 在今年 2 月发布的 LG G8 THINQ 手机中就已经搭载了前置的 ToF 摄像头,它所采用的传感器是 Infineon 的 REAL 3。

那么,ToF 技术能否用于智能手机的前置方案呢?对此,奥比中光手机事业部总经理胡科峰曾表示,其实 ToF 前置、结构光后置也都是有可能的,这取决于技术发展的程度和手机厂商的实际选择。

他还表示,适用于智能手机的 3D 方案有一些重要要求——小型化、低功耗、易量产。从这些要求来看,TOF 和结构光方案是各有优缺点;如果以提高功耗为代价,或者采取放大体积为代价,很多问题是可以被解决。但是,放在智能手机上,就需要平衡各个方面,做到机器小,功耗也低,量产又非常容易——综合几点的话,相对来讲就是两种技术都有一些还要克服的难关。

那么,华为为什么在前摄中也采用了 ToF?

从上文中所提到的华为 Mate 30 Pro 的 ToF 供应链方面来看,雷锋网注意到,前置和后置模块的供应商多有重合之处,这对于 Mate 30 Pro 减少成本显然是非常有利的。

不过,据了解,尽管华为最终选用了前置的 ToF 方案,这一方案并非是完美无缺的; 毕竟,在同样的近距离下,ToF 方案的分辨率不如结构光高。显然华为也意识到了这个问题,因此在涉及到最高安全性的支付等方面,华为 Mate 30 Pro 采用了 3D 人脸 + 屏内指纹的双重支付方案;某种程度上,也是考虑到 ToF 在识别分辨率上不如 3D 结构光,从而用指纹来增强防护。

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当然,相对于结构光,ToF 方案还有另外一个问题,功耗比较大。对于功耗问题,华为 Mate 30 Pro 给出的解决方案是大电池(4500 毫安)加上快速充电(40W);当然,为了应对由高功耗带来的散热问题,华为在 Mate 30 Pro 中选择了石墨烯散热技术。

总结

就目前的情况来看,3D 视觉在智能手机上的应用场景尚且比较有限,比如说拍照背景虚化、人脸识别、3D 动画表情、AR 体感游戏等,没有形成足以在消费者群体中引发广泛热潮的刚性需求。因此从行业角度来看,目前 3D 视觉技术依然是属于锦上添花的范畴,有利于形成产品定位上差异化,但对销量增长的驱动有限——即使是采用前后双 3D 深感摄像头的华为 Mate 30 Pro,大概也无法例外。

眼下,3D 视觉技术目前依然是高端旗舰智能手机才拥有的配置;不过从大趋势来看,3D 视觉技术也会逐渐下沉,再加上 5G 的到来,到时候爆发出一批基于 3D 视觉技术的杀手级应用也尚未可知。

(本文授权自雷锋网,原标题:解读 | 华为 Mate 30 Pro 为什么搭载了两颗 ToF 摄像头?责编:Demi Xia)

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