如果評(píng)選過去十年間iPhone最受爭議的設(shè)計(jì)，恐怕iPhone X上的“劉海屏”當(dāng)之無愧。但即使“劉海屏”被人如此詬病，卻依舊讓蘋果堅(jiān)持做出如此選擇，也足見蘋果對于3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)的認(rèn)可與重視。在本屆MWC上海，vivo發(fā)布了名為TOF 3D超感應(yīng)技術(shù)，與3D結(jié)構(gòu)光可以算是“異曲同工，并且都是可以對未來產(chǎn)生影響的技術(shù)。因此今天的機(jī)情觀察室，我們就來解讀這個(gè)vivo TOF 3D超感應(yīng)技術(shù)。
對于如今的人們，有太多的秘密與信息都藏在自己的智能手機(jī)里：小到身邊一些最常用聯(lián)系人的方式，大到各種金融級(jí)的信息。所以安全就顯得尤為重要。每個(gè)人都需要一個(gè)獨(dú)一無二的密碼來保護(hù)自己的信息。而真正能做到“獨(dú)一無二”的，就是我們自己。因此，在手機(jī)上出現(xiàn)了更高一級(jí)的安全保護(hù)方式：生物識(shí)別。
從2013年iPhone 5S成功將指紋識(shí)別普及到手機(jī)上，至今已經(jīng)過去五年時(shí)間。在這五年中，手機(jī)的形態(tài)、所需要承載的功能也在逐漸發(fā)生變化。在全面屏的背景下，3D結(jié)構(gòu)光逐漸接棒指紋識(shí)別。相比于指紋識(shí)別，3D結(jié)構(gòu)光能夠帶來更無感的識(shí)別過程、更安全的級(jí)別，更重要的是，3D結(jié)構(gòu)光兼具生物識(shí)別之外，還能夠做到建立圖像信息。因此，才出現(xiàn)了在現(xiàn)階段，即使Face ID會(huì)對產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)產(chǎn)生很大爭議的影響，但蘋果依然堅(jiān)持。
我們知道，傳統(tǒng)攝像頭對于信息的捕捉都是基于2D平面的信息，因此基于前置攝像頭所做的生物識(shí)別其實(shí)非常容易被假信息所騙過。因此當(dāng)圖像由2D轉(zhuǎn)向3D時(shí)，才具備安全特征。所以，無論是3D結(jié)構(gòu)光還是vivo的TOF，本質(zhì)上都是對圖像深度信息的獲取。
但盡管實(shí)現(xiàn)目的相同，實(shí)現(xiàn)過程的不同，也導(dǎo)致了3D結(jié)構(gòu)光與TOF還是有所不同。
Face ID所使用的3D結(jié)構(gòu)光是由散斑結(jié)構(gòu)光（Light Coding）實(shí)現(xiàn)，一定的距離內(nèi)，點(diǎn)陣投射器會(huì)發(fā)出3萬個(gè)隨機(jī)離散分布的紅外光斑覆蓋一個(gè)空間區(qū)域，用戶的面部進(jìn)入這個(gè)工作空間時(shí)，光斑出現(xiàn)不同的位移和扭曲，手機(jī)便會(huì)記錄空間內(nèi)用戶的臉部繪制精確細(xì)致的深度信息圖。而當(dāng)用戶在進(jìn)行每一次識(shí)別時(shí)，用新的“深度圖”對比提前錄在手機(jī)中標(biāo)準(zhǔn)的“深度圖”，手機(jī)自然知道解鎖的是不是真正的用戶。
而vivo所用的TOF為Time of Flight（飛行時(shí)間）的縮寫，通過紅外發(fā)射器連續(xù)發(fā)射光脈沖，在遇到人或物體后反射，傳感器在接收到反射回來的光，計(jì)算紅外光線發(fā)射和反射的時(shí)間差，從而形成立體視覺。隨后手機(jī)CPU通過分析光的時(shí)間差的數(shù)據(jù)，來達(dá)到建立人臉模型的目的。在關(guān)鍵數(shù)據(jù)上，TOF需要采集30萬個(gè)人臉的有效深度信息點(diǎn)，并且工作距離上，最遠(yuǎn)可以達(dá)到3米。
可以看到，結(jié)構(gòu)光的關(guān)鍵在于“光”，而TOF的關(guān)鍵則在于“距離”。因此在識(shí)別時(shí)，3D結(jié)構(gòu)光由于需要?jiǎng)?chuàng)造出一個(gè)“空間”，因此需要起碼25mm的識(shí)別基線，而TOF則幾乎不需要距離。并且TOF可以到達(dá)的最遠(yuǎn)工作距離為3米，而結(jié)構(gòu)光則的最佳工作距離為 25—50 厘米。另外，3D結(jié)構(gòu)光與TOF本質(zhì)上都是獲取空間內(nèi)物體的深度信息，因此在記錄深度信息的點(diǎn)數(shù)上，vivo TOF的30萬確實(shí)比iPhone X的3萬個(gè)點(diǎn)可以記錄到的深度信息更多，這對于構(gòu)建的立體圖像邊緣的細(xì)節(jié)確實(shí)更有幫助。因此從技術(shù)向功能轉(zhuǎn)換的角度，目前TOF無疑比Face ID要更具擴(kuò)展性。
并且在ID設(shè)計(jì)上，TOF攝像頭體積相比結(jié)構(gòu)光更加小巧，在產(chǎn)品ID設(shè)計(jì)時(shí)機(jī)身無需為立體視覺的實(shí)現(xiàn)付出更長的劉海及更大的機(jī)身內(nèi)部空間。而一般來說，一套TOF需要一個(gè)紅外發(fā)射器、接收器、攝像頭就夠，并不需要face ID那么多東西。
但TOF也并非沒有缺點(diǎn)，作為一副3D圖像，TOF在二維（也就是X、Y軸）的分辨率不如3D結(jié)構(gòu)光高。但毫無疑問，二者都已經(jīng)達(dá)到金融級(jí)別的安全性，這對于普通用戶來說已經(jīng)足夠。并且vivo也已經(jīng)宣稱與微信達(dá)成支付合作。
TOF的未來
▲利用TOF原型機(jī)可以直接建模
當(dāng)然，紙上談兵的技術(shù)都是無本之木。結(jié)合目前已知TOF深度信息大、工作距離長的特點(diǎn)，則可以放在生活的各種使用場景中。比如通過TOF 3D超感應(yīng)技術(shù)進(jìn)行3D拍照，建立更精準(zhǔn)的人體模型，另一邊賣家把衣服的信息提前預(yù)設(shè)好，用戶在網(wǎng)上就可以直接試穿，而避免網(wǎng)上買到不合適尺寸的服裝。
另一方面，利用TOF攝像頭對現(xiàn)實(shí)物體進(jìn)行建模，然后將模型與其他虛擬或現(xiàn)實(shí)場景融合，打造出更具科幻感的MR游戲，也是未來TOF可發(fā)展的一大方向。比如對你和小伙伴建模，然后放到一個(gè)虛擬的跑道上或者其他一些有趣的場景中。
模糊現(xiàn)實(shí)與虛擬的邊界，則是未來TOF的發(fā)力點(diǎn)。