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ttb2016

2018-08-08 21:42

3D結(jié)構(gòu)光還沒(méi)來(lái)得及普及，智能手機(jī)的光學(xué)革命又高潮了！

TOF，聽(tīng)說(shuō)過(guò)嗎
一年前，iPhone X 發(fā)布前夕，業(yè)界傳出了“全新 iPhone 會(huì)用上 3D 傳感器和深度攝像頭”的消息。
在這則傳聞中，當(dāng)時(shí)還沒(méi)有發(fā)布的 iPhone X 可以通過(guò)深度攝像頭實(shí)現(xiàn) AR 建模，3D 換裝等功能。
但實(shí)際上，正式發(fā)布的 iPhone X 并沒(méi)有通過(guò)深度攝像頭實(shí)現(xiàn) AR 功能，甚至與深度相關(guān)的功能——比如面部識(shí)別和 Animoji——也僅限于前置攝像頭。
這一切的根源不難理解，皆因 iPhone X 所搭載的 3D 結(jié)構(gòu)光模塊。
3D 結(jié)構(gòu)光的“近”
3D 結(jié)構(gòu)光本身是優(yōu)點(diǎn)頗多的，精度高、功耗低、全天候、環(huán)境適應(yīng)性好，非常適合用作人臉識(shí)別、支付，以及對(duì)自拍美顏進(jìn)行細(xì)節(jié)補(bǔ)充。所以，在 iPhone X 搭載這項(xiàng)技術(shù)后，有的 Android 旗艦也開(kāi)始搭載這項(xiàng)技術(shù)。OPPO Find X 就是 Android 陣營(yíng)的 3D 結(jié)構(gòu)光代表。
只不過(guò)，正如上文所說(shuō)的那樣，3D 結(jié)構(gòu)光目前的用途略局限，而且僅限于前置攝像頭。
這都和原理有關(guān)。

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以散斑結(jié)構(gòu)光為基礎(chǔ)原理的 3D 結(jié)構(gòu)光，發(fā)射衍射光斑到物體上，傳感器接收到發(fā)生形變的光斑，從而根據(jù)光斑形變的量來(lái)判斷深度信息。它所發(fā)射的衍射光斑在一定距離外能量密度會(huì)降低，所以不適用于遠(yuǎn)距離的深度信息采集。
3D 結(jié)構(gòu)光的工作距離范圍很短，僅 0.2m-1.2m。這讓設(shè)想中的“AR 應(yīng)用、3D 建模”等功能難以實(shí)現(xiàn)。需要長(zhǎng)距離信息的后置攝像頭也與 3D 結(jié)構(gòu)光無(wú)緣。
TOF 的“遠(yuǎn)”
實(shí)際上，在 iPhone X 相關(guān)傳聞出現(xiàn)的時(shí)候，TOF 就是一個(gè)和 3D 結(jié)構(gòu)光并行出現(xiàn)的詞。

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TOF，Time of Flight，直譯為飛行時(shí)間。其具體原理是通過(guò)給被測(cè)目標(biāo)連續(xù)發(fā)送光信號(hào)，然后在傳感器端接收從被測(cè)目標(biāo)返回的光信號(hào)，再通過(guò)計(jì)算發(fā)射和接收光信號(hào)的往返飛行時(shí)間來(lái)得到被測(cè)目標(biāo)的距離。
這是一段技術(shù)門(mén)檻略高的闡述，大部分用戶只要明白：和 3D 結(jié)構(gòu)光一樣，TOF 是一個(gè)用以補(bǔ)充圖像 Z 軸深度信息的技術(shù)。
不過(guò)，和 3D 結(jié)構(gòu)光不同的是，TOF 技術(shù)是發(fā)射的不是散斑，而是面光源，所以在一定距離內(nèi)，TOF 的光信息不會(huì)出現(xiàn)大量的衰減，同時(shí) TOF 感光元件的單位像素非常大，為 10μm，對(duì)于光的采集有足夠的保障，理論上只要提高發(fā)射端的功率，TOF 的使用距離會(huì)非常遠(yuǎn)。一般情況下，TOF 的工作距離范圍是 0.4m-5m。因此整體上來(lái)看，TOF 更適合用在后置攝像頭上。