ams攜手ArcSoft 力推3D dToF走進安卓手機

作為傳感器領域風頭最勁的企業(yè)，ams（艾邁斯半導體）通過技術積累和持續(xù)的并購戰(zhàn)略逐漸成為各類傳感器領域的領導者，特別是經過收購歐司朗之后，進一步實現(xiàn)了公司業(yè)務規(guī)模的擴大和業(yè)務領域的平衡，使得ams在各個核心領域上都有非常好的市場地位。

經過對歐司朗的收購之后，ams聚焦在三大核心技術領域，主要包括傳感、照明（光源）以及可視化，即visualization、illumination和Sensing。ams大中華區(qū)銷售和市場高級副總裁陳平路表示，隨著5G時代帶來的技術和產業(yè)的革新非常看好iToF、AR/VR未來包括5G帶來的Cloud-based所有的人工智能的演進都離不開數(shù)據(jù)的采集與傳輸，所有的這些領域中都離不開傳感器，而且光學基礎的傳感器是一個最直接最基本的單元。ams希望基于核心產品平臺打造未來世界發(fā)展以5G為數(shù)據(jù)化和人工智能化的發(fā)展方向，并為客戶提供一個完整的光學傳感器的解決方案。

結合5G應用的3D傳感已經成為未來光學和視覺識別領域的重要應用場景，ams在3D傳感領域有著非常的學術研究和量產經驗。ams的3D系統(tǒng)解決方案涵蓋了光學器件、VCSEL等核心元器件，到模組封裝以及包括集中涉及的各種算法及軟件的系統(tǒng)集成。此外，ams還具有微型化封裝和獨到的人眼安全集成工藝，加上ams自家的系統(tǒng)設計和與平臺供應商的合作，每個構件塊中的差異化產品結合，也就構成了ams獨特的3D系統(tǒng)產品。

    現(xiàn)在市面上常見的3D深度方案主要包括雙目、飛行時間ToF和結構光三個技術方向。ToF的精度取決于其系統(tǒng)持續(xù)采集的時間，它相比較雙目和結構光方案，在精度上不會隨著距離的增長而顯著降低，所以ToF技術在不同距離的誤差相對雙目技術和結構光技術更加穩(wěn)定，在遠距離也有著更好的精度。ToF技術又可分為iToF間接飛行和dToF直接飛行，iToF是通過發(fā)射特定頻率的調制光，檢測反射調制光和發(fā)射調制光之間的相位差測量飛行時間。dToF顧名思義是直接測量飛行時間，它是通過直接向測量物體發(fā)射一個光脈沖，然后測量反射光脈沖和發(fā)射光脈沖之間的時間間隔，從而得到光的飛行時間，而取得待測物體的深度。ams 3D產品線高級市場經理Sarah Cheng認為，以當前ToF行業(yè)現(xiàn)狀來看，iToF在芯片的工藝和產業(yè)鏈雖然已經趨于成熟，但達到的效果并不是很完美，從而導致其應用受阻。而dToF技術在激光功耗、抗干擾、遠距離精度等方面有著明確的優(yōu)勢，是遠距離應用的關鍵技術。但是在工藝和生產鏈中均離成熟尚遠，所以仍需較長時間的打磨，ams通過技術研發(fā)克服各種困難，已經成為行業(yè)領先的dToF解決方案供應商。

     放眼整個2020年手機市場，隨著蘋果公司最新版的iPad Pro和iPhone的出現(xiàn)，其搭載的dToF技術的深度相機已經為3D視覺在消費場景的應用帶來了新的機會，引用他們的一句標語，他說“它的Pro級攝像頭打通了真實和虛擬的交界……”進入2021年，隨著5G傳輸帶寬的提升，采用3D的AR和VR的應用越來越接近大面積商用，3D ToF技術也因為其結構簡單、探測距離更遠、精度更高更穩(wěn)定等特性優(yōu)勢，成為了手機后置3D相機的最佳解決方案。ToF鏡頭主打的虛擬現(xiàn)實功能將在線上虛擬購物、虛擬游戲等體驗方面起到良好的作用，未來會有更多內容廠商推動AR/VR的發(fā)展。在ams看來這正是未來手機后置3D應用的大趨勢和核心，也就是更加沉浸式的AR用戶體驗，將逐漸融入現(xiàn)有的各大游戲、社交、網上購物、室內裝潢、AR導游地圖等線上應用平臺和軟件。隨著高端消費電子領域的持續(xù)關注，我們也相信dToF技術將進入快速迭代的發(fā)展階段，隨著工藝和產業(yè)鏈的成熟，dToF的技術優(yōu)勢也會逐步釋放，占據(jù)一定的市場空間。

經過部分關鍵技術對比，從表格中可以看到，dToF在精度、距離、功耗及抗干擾能力等關鍵參數(shù)上都優(yōu)于iToF，而這些正是像AR這樣的熱門應用對3D視覺技術的要求。雖然我們看到這里dToF有一個小小的紅色的“減號”，它相比較iToF在分辨率上并不占優(yōu)勢，但是AR對3D攝像頭的分辨率其實要求并不是很高，一方面可以避免過長的重建的時間和功耗，而且低分辨率這樣的優(yōu)勢可以由幀累積補償。

Sarah Cheng特別提到，ams dToF系統(tǒng)比市面上已有的iToF系統(tǒng)可覆蓋的范圍更廣，渲染速度比iToF更快，而且覆蓋的范圍更廣，這在三維重建過程中對于整個系統(tǒng)運行的時間和算法運行的時間就會有一個非常大的優(yōu)勢。其次，它對于平面，也就是特征管理相對比較少的情況下，它的表現(xiàn)也遠遠優(yōu)于iToF，大家可以看到像地面這樣的平面，包括墻面，dToF的3D渲染網格效果非常好，iToF相對比較慢，而且它的網格的深度信息精度并不是非常的高。 iToF和dToF對于細節(jié)的處理方面，dToF明顯在墻角方面的過渡包括3D網格渲染精度變現(xiàn)更好，iToF則可能出現(xiàn)高一點的誤差。

因此在dToF方案成熟以后，iToF在像素成本等方面可能有著一些優(yōu)勢，而dToF在功耗、距離以及抗干擾方面有著更大的優(yōu)勢。不過由于dToF的技術成熟面臨著一系列的挑戰(zhàn)，它需要在芯片設計、系統(tǒng)設計、制造工藝等方面全面突破，才能真正兌現(xiàn)這個技術承諾的一些優(yōu)勢，并實現(xiàn)在消費場景普及。也正因為此，至今仍然沒有安卓手機廠商可以在其手機平臺上加載3D dToF技術。為了更好的推廣dToF的普及，通過在完整的解決方案中集成其3D光學傳感技術和ArcSoft軟件，ams減少了移動設備OEM的集成工作量，且因為本身能與Android操作環(huán)境集成，讓移動設備OEM能夠直接集成新的dToF功能。新3D dToF系統(tǒng)將多種一流技術組合在一起。ams提供了高功率紅外垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）陣列、點陣光學系統(tǒng)和高靈敏度單光子雪崩光電二極管（SPAD）傳感器；ArcSoft中間件針對艾邁斯半導體光學傳感器系統(tǒng)的特點進行了優(yōu)化，并結合RGB攝像頭的輸出，將深度圖轉換為精確的場景重建。ArcSoft軟件還將3D圖像輸出與移動設備的顯示屏相結合，提供更身臨其境的增強現(xiàn)實體驗。