自從蘋果(Apple)去年推出iPhone X以來，業(yè)界觀察家對于其3D傳感(3D sensing)技術(shù)的看法兩極。3D傳感技術(shù)在智能手機用戶中很流行嗎？它會是未來每一支智能手機的必備功能嗎？
答案是還沒有。當今智能手機業(yè)者的共識是——現(xiàn)在仍然是3D成像“時代”的早期階段。
Apple TrueDepth相機系統(tǒng)（來源：Apple）
業(yè)界對于智能手機搭載3D傳感技術(shù)的看法紛歧——從“為什么要這么麻煩？”到“這就是未來”等各種解讀都有。反對3D傳感的論點就來自于那些深信“屏幕內(nèi)(in-display)指紋傳感器就夠了”和“數(shù)位攝影勝過3D傳感”的智能手機相機“鐵粉”。
雖然有些人認為iPhone X競爭對手就是因為缺少了成熟的3D傳感技術(shù)而導致市場興趣缺缺，但其他人并不同意這樣的看法。Yole Developpement成像技術(shù)與市場首席分析師Pierre Cambou解釋，這是因為“Apple在這方面的的發(fā)展更超前”。
此外，由于垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)等關鍵3D傳感組件供應受限，導致搭載結(jié)構(gòu)光3D傳感技術(shù)的智能手機短缺——超過8個月以上。幾位業(yè)界人士指出，這些關鍵3D傳感組件早就已經(jīng)被Apple等公司鎖定了。
中國業(yè)者崛起
同時，中國當然也看準了3D傳感市場。
過去幾個月來，當小米(Xioami)、Oppo和Vivo等中國智能手機OEM陸續(xù)發(fā)布其3D傳感計劃時，3D傳感應用取得了積極進展。今年5月，小米宣布推出Mi 8 Explore Edition新機，被譽為”全球首款支持3D人臉識別的Android智能手機”。
而在6月，Oppo推出配備6.42英吋AMOLED顯示器的Find X智能手機，支持3D傳感功能，價格高達750美元，同時也被視為Mi 8的直接競爭對手。
同樣在6月，Vivo表示其Face ID認證系統(tǒng)將采用新的3D傳感技術(shù)。相較于使用結(jié)構(gòu)光技術(shù)實現(xiàn)3D傳感的Apple iPhone X，Vivo將會部署的是3D飛行時間(ToF)傳感技術(shù)。
小米Mi 8 Explorer智能手機搭載Face ID（來源：小米）
業(yè)界一直密切關注這些中國OEM的3D傳感技術(shù)合作伙伴。小米與以色列的迅聯(lián)光電(Mantis Vision)合作，打造基于結(jié)構(gòu)光的3D技術(shù)。OPPO則與中國深圳奧比中光科技(Orbbec 3D Technology International Inc.)合作，同樣使用結(jié)構(gòu)光。據(jù)報導，Vivo使用的ToF技術(shù)來自與德國錫根(Siegen)的PMD Technologies AG合作。然而，Cambou補充說，Oppo還可能會改與Sony合作。
加碼投入3D技術(shù)進展
Yole Developpment最近發(fā)表了一份名為“3D成像與傳感技術(shù)，2018年版”(3D Imaging & Sensing, 2018 edition)的報告，詳細介紹各種系統(tǒng)所使用的技術(shù)、3D傳感生態(tài)系統(tǒng)中的關鍵參與者，以及3D技術(shù)的市場規(guī)模和預測。
Cambou是這份報告的共同作者之一，針對3D傳感進行了深入分析。他告訴《EE Times》的記者，“Yole深信3D傳感技術(shù)將快速發(fā)展?！?/p>
他指出，3D傳感模塊十分復雜，加上Apple為其TruDepth相機選擇的結(jié)構(gòu)光技術(shù)成本高，這一部份解釋了為什么Android手機必須要花將近八個月甚至更長的時間才能趕上Apple。
雖然Apple的TrueDepth在2017年之前就確立了3D前置相機的趨勢，但Yole坦言，（3D傳感應用）的浪潮在量方面轉(zhuǎn)趨保守。
每一支新iPhone都有3D——包括正面和背面？
據(jù)坊間媒體猜測，今年秋季計劃發(fā)布的Apple新款iPhone都將配備3D前置攝影機。
在iPhone X中，Apple僅將3D傳感技術(shù)用于前置攝影機?，F(xiàn)在更大的問題是3D是否也能翻轉(zhuǎn)以及支持后向攝影機。
盡管Cambou確信前置3D的發(fā)展，但對于后置攝影機采用3D仍抱持懷疑態(tài)度。他指出，擴增實境(VR)和虛擬現(xiàn)實(AR)一直欠缺市場動能，AR的銷售推廣和游戲都尚未在市場起飛。因此，他質(zhì)疑后置攝影機要搭載3D可能仍是“未來的一個利基市場“。
但Apple的3D傳感供應商們似乎不這么認為。Cambou承認，他們看好3D傳感作為“通用接口“的前景。從意法半導體(STMicroelectronics；ST)最近召開的季度財報電話會議看來，據(jù)Cambou的觀察，”他們似乎過度看好3D傳感將進入智能手機前、后攝像頭市場“。
那么有多少智能手機相機將會配備3D傳感技術(shù)？滲透率如何？Yole預測，2017年約有1.4%的滲透率，并將在2023年成長至55%。至于營收呢？
Yole預測這一市場正強勁成長。2017年3D傳感市場規(guī)模估計約有20億美元，包括用于消費、汽車、醫(yī)療、商業(yè)、科學、國防和航天等領域，并將在2023年達到180億美元。據(jù)Cambou指出，這一營收數(shù)字的貢獻來自于較“先前預測更高的平均銷售價格(ASP)，以及消費裝置的3D采用率成長“。
事實上，在部署3D的所有細分市場中，Yole預測3D傳感技術(shù)市場將以82%的復合年成長率(CAGR)成長，自2017年的3.75億美元成長至2023年約為138億美元。相形之下，他預測汽車市場的CAGR為35%，自2017年的3.91億美元成長至2023年約為24億美元。
3D的發(fā)展脈絡
很顯然地，3D傳感讓Apple得以用Face ID取代指紋傳感器。正如Yole所說的，iPhone X的3D傳感應用實現(xiàn)了“輕松解鎖“、”透過人臉識別實現(xiàn)安全性“、”游戲“(如Avatar)以及”漸變“(morphing)等功能，包括在Facebook、Snapchat和Instagram等社群媒體的實時濾鏡(AR、臉部漸變與合成等)等。
但如果你只是在智能手機的發(fā)展背景下思考3D，很可能會錯過3D為市場帶來的更大機會。
Cambou：“想想亞馬遜(Amazon)的Echo如何透過連接語音與人工智能(AI)，并將語音提升為主要用戶接口(UI)，從而改變了人機接口(HMI)“。同樣地，3D傳感技術(shù)使得生物特征識別”萬無一失“，如人臉識別等。因此，他強調(diào)，3D也開啟了通往AI的大門。
事實上，智能手機讓3D傳感更加普及。但3D傳感并不僅僅是智能手機的專屬功能。Cambou說，它還具有深遠的社會和政治影響力。
他在最近發(fā)表的“人臉識別技術(shù)：亟需公共監(jiān)管與企業(yè)責任“(Facial recognition technology: The need for public regulation and corporate responsibility)部落格文章中提到：”鑒于人臉識別技術(shù)的廣泛社會影響力以及被濫用的可能性，政府實施周全的監(jiān)管似乎特別重要，否則可能導致公共機構(gòu)以帶有缺陷或偏見的技術(shù)方法來決定要追蹤或調(diào)查誰，甚至逮捕罪犯等?！?/p>
因此，3D傳感的影響力更甚于在這里討論誰家的智能手機搭載3D或使用哪一家的3D技術(shù)等。
3D技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)
然而，從工程的角度來看，最耐人尋味之處在于揭密移動設備中搭載的各種深度傳感技術(shù)途徑。在即將來臨的3D傳感時代，全球生態(tài)系統(tǒng)中的每一家參與業(yè)者都在爭搶設計訂單。
簡而言之，結(jié)構(gòu)光和ToF技術(shù)是目前可用于深度傳感的兩種不同方法。結(jié)構(gòu)光透過將已知圖案投影到對象上再進行3D掃描。當光線照射到物體上，圖案會變形。這時再透過結(jié)構(gòu)光分析已知圖案的變形情況，以推斷深度。
ToF則透過調(diào)變光源照射場景，并觀察反射光源。測量照明和反射之間的相移后，再將其轉(zhuǎn)換為距離。
雖然Apple為其前置深度相機選擇了結(jié)構(gòu)光途徑，作為3D成像時代的起點，但Yole深信3D前端模塊“未來可能會朝向ToF技術(shù)發(fā)展”。Cambou認為，ToF途徑“在陽光直射下更可靠，而且運算需求更低“。
移動設備中的深度傳感技術(shù)（來源：Yole Developpement）
Yole描述了三種不同的3D成像和傳感技術(shù)——包括立體視覺、結(jié)構(gòu)光到ToF。其中，ToF在技術(shù)上最不成熟。但可提供ToF解決方案的主要業(yè)者包括PMD、Sony、ST和英飛凌科技(Infineon Technologies)。結(jié)構(gòu)光技術(shù)則有Mantis、Vision、ams和ST、英特爾(Intel)、奇景光電(Himax)以及韓國的Namuga。ST同時投入兩大技術(shù)陣營。
Yole預期，短期內(nèi)，Apple并不至于從結(jié)構(gòu)光轉(zhuǎn)向ToF。Cambou認為，Apple至少要再過二到四年才可能推出新的硬件。同時，他補充說，ST是iPhone X基于結(jié)構(gòu)光的3D技術(shù)供貨商，“但它同時也推出了基于ToF的3D技術(shù)。”
數(shù)碼攝影與3D傳感
Apple如今面臨的一個窘境是對于3D傳感博下重注，最后是否可能會因為犧牲傳統(tǒng)數(shù)碼攝影質(zhì)量反而傷害了Apple自己？
Cambou以華為(Huawei)為例指出，該公司現(xiàn)正斥重資于數(shù)碼攝影。以主動矩陣(用于傳統(tǒng)攝影)的尺寸來比較，他計算出Apple僅用了52 mm2，而三星(Samsung)則有91 mm2，華為的是112 mm2。
誰在打造3D深度傳感技術(shù)？
在Yole的協(xié)助下，《EE Times》列出了3D傳感生態(tài)系統(tǒng)的關鍵業(yè)者，尤其是在3D軟件/計算和3D系統(tǒng)設計領域。