OPPO宣布3D视觉技术新突破,R17 Pro或将首发搭载

分类:资讯 作者:孙文聪

1113 0 2018-8-7 18:15

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昨天下午,我们受邀前往OPPO北京办,参加了一场关于TOF技术的沟通会。OPPO首次向外界介绍了其TOF技术,以及对未来发展及应用的理解,同时宣布将会在“下一款产品”中正式加入该技术。

这是OPPO继实现FaceKey 3D结构光技术大规模量产(Find X)之后,在3D视觉技术方面的又一次重要技术突破。

官宣了!OPPO将在新旗舰上正式搭载这项黑科技


TOF(Time of flight飞行时间)技术是什么,相信关注科技的Fans都不会陌生。它并不是一个新技术,前不久发布的小米8,甚至前年上市的iPhone 7,包括微软Kinect二代等设备,都搭载了该技术。

并且大家都知道,vivo已经抢先一步,在5月举行的MWCS 2018大展上,公布了自家的TOF技术方案,对此我们也进行过相关报道。

简单来说,TOF技术就是通过给被测目标连续发送光信号,然后在传感器端接收从被测目标返回的光信号,再通过计算发射和接收光信号的往返飞行时间,得到被测目标的距离。

TOF技术相当于在传统2D XY轴的成像基础上,加入了Z轴方向的深度信息,最终可以生成3D的图像信息。所以对于所生成的3D视觉信息精度的评判维度,一定要加入Z方向,也就是纵向的精度,这也是所有3D视觉技术的关键。

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那么问题来了,既然同为3D视觉技术,已经发布3D结构光技术,并领先业界将其应用在Find X上的OPPO,为什么还要研发TOF技术呢?

首先要搞清楚的是,目前行业中主流的3D视觉方案有3种:1.双目立体视觉;2.3D结构光;3.TOF。其中,双目立体视觉方案属于被动采集,而3D结构光和TOF则属于主动采集。

此外,主动采集方案针对应用场景又做了细分:3D结构光的原理是发射衍射光斑到物体上,传感器接收到发生形变的光斑,从而根据光斑形变的量来判断深度信息。它所发射的衍射光斑在一定距离外能量密度会降低,所以不适用于远距离的深度信息采集,所以我们目前看到的量产方案(iPhone X、OPPO Find X)都用在前置模组上,专注于人脸识别,进而应用于人脸解锁、支付、美颜等环节。

而TOF技术发射的不是散斑,而是面光源,所以在一定距离内,TOF的光信息不会出现大量衰减。同时,TOF感光元件的像素尺寸非常大(OPPO的TOF感光元件达到了10μm),对于光的采集有足够的保障。理论上只要提高发射端的功率,TOF的使用距离可以非常远,适用于相对远距离的3D信息采集,应用的范围和想象空间也更广。比如对被采集对象进行全身建模,或者对自家客厅进行全景建模等等,所以更适合被应用在后置模组上。

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OPPO产品经理赵雨其在进行技术讲解时也表示,对于手机来说,这两种技术恰好分别对应着前置和后置使用场景。

目前,搭载3D结构光技术的Find X已经上市,而根据赵雨其的说法,OPPO的“下一款产品”也将正式加入TOF技术,并且明年有望推出同时具备这两项技术的机型。由此,OPPO也成为了行业内首个在3D结构光和TOF技术方面,都有产品发布的厂商。

不过我前面已经提到,OPPO其实并非首个发布TOF技术的厂商,vivo在5月举行的MWCS 2018大展上,就公布了自己的TOF技术方案。那么和vivo等友商相比,OPPO的TOF技术有什么不同呢?

从硬件上看,TOF模组由5大核心单元组成:

1.红外发射单元。包括Vcsel发射器和Diffuser扩散器。Vcsel发出的是脉冲方波,波长为940nm,该波长的红外光是非可见光。同时在光谱中的量最少,可以避免环境光的干扰。由Vcsel发射出的光源,还会通过Diffuser扩散器将光调制成均匀的面光源后,再发射出去。

2.光学透镜。用于汇聚反射回来的光线,在光学传感器上成像。不过与普通光学镜头不同的是,它需要加一个窄带滤光片,以保证只有与发射的光信号波长相同(940nm)的光才能进入。这样做的目的是抑制非相干光源,减少背景噪声,同时防止传感器因外部光线干扰而过曝。

3.成像传感器。与一般相机的感光元件类似,用来接收反射回来的光,并在传感器上进行光电转换。不过由于TOF的原理,传感器的感光时间非常短,所以单像素尺寸比一般相机的大很多。比如目前RGB在用的像素尺寸为1μm,而OPPO的TOF传感器的像素尺寸则为10μm。

4.控制单元。即激光发射器的驱动IC,能够驱动激光用上限达到100MHz的高频脉冲驱动,同时消除各类干扰,保证驱动波形是完美的方波,上升沿和下降沿时间在0.2ns左右,从而有效保障高精度的深度信息的提取。

5.核心算法计算单元。即手机AP,将深度提取的核心算法library移植到AP中,AP从模组中读取单模组校准的数据,驱动深度提取算法library,将RAW图换算成深度图,然后利用深度图用于各个应用。

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看上去有点枯燥,简单来说,TOF技术的核心,就是在传统的2D XY轴的成像基础上,加入了Z轴方向的深度信息,最终才能生成3D图像信息。所以对于所生成的3D视觉信息精度的评判维度,一定要加入Z方向。而OPPO的TOF技术方案,就是专注于Z轴精度方面的研发。

根据OPPO 3D视觉技术研发项目经理张学勇的介绍,OPPO的TOF技术采用了双频驱动,采样率为240帧,即每个单频对应4个相位,每个相位对应一个激光脉冲,从而获得8帧RAW图,最后再每8帧合成一张深度信息。

而市面上其他方案一般为30帧,每一张深度信息只采用一帧的信息,所以在Z方向的精度上,OPPO的解决方案更高,可以做到绝对精度为1%,相对精度为0.5%。

同时为了进一步确保TOF的工作精度,张学勇表示,OPPO专门定制了精度标定的工序,这是行业内目前几乎都不会做的。因为对于TOF单元来说,它的构造极其精密,每一个环节都会影响到最终3D成像的精度。所以OPPO在研发过程中,仅针对精度标定就已经进行了3轮设备更新,研发出了一套4个距离+4个角度多次标定的创新组合方案,目的就是为最终产品的体验打好基础。

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大家千万不要小看这一点精度可能产生的体验差异。举个例子,AR装潢,你拿着手机将一个电视柜准确的放在了客厅的两堵墙之间,尺寸刚刚好,立马下单。结果送到了一看,放不进去,电视柜的尺寸也没错,而是用于测量的手机TOF精度不够高,误判了墙间距导致的,退换货服务费20%……

我举的这个例子绝非只是为了搞笑,这样的应用也并非什么遥不可及,而是真的近在眼前,很快就会大量融入我们的生活,这就是TOF技术给行业带来的改变。

由于TOF更适合远距离的3D信息采集,对应手机的后置使用场景,这就使得它的应用范围更广,想象空间也更大。只要在合理范围内的物体(5m),都可以通过TOF进行3D建模,建模后的信息则能通过3D信息展示终端,例如手机、AR、全息影像等方式展现出来,比如我们前面提到的AR装潢,包括3D试装、AR游戏、体感游戏等,都可以通过TOF技术实现。

TOF技术的全面应用与普及,无疑将深度影响手机、电商、游戏等多个行业,未来手机将不再只是我们的眼睛或者耳朵,而是模拟与构建平行空间的计算平台。电商及游戏领域的体验也将因此而彻底改变,3D试装及AR装潢这样的应用,无疑会使购物变得更加简单有趣。而《头号玩家》那样的游戏体验,也会随着TOF技术的到来而更进一步。

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此外,OPPO也早已投入了5G网络的标准指定与技术研发,随着2019年的商用,5G网络的高带宽将为3D视觉技术提供信息传输保障。在不久的将来,3D视频通话、虚景+虚景的远程VR、虚景+实景的远程AR、实景+实景的远程JR等“泛在现实”应用,将迎来爆发式增长,科幻电影里的那些场景,正在成为现实。而这些都离不开TOF技术的支持。

接下来是彩蛋时间。

在TOF技术沟通会后,OPPO紧接着举办了一场简单的R17新品沟通会,不过受限于保密协议,很多关键信息都不敢说,只能把我看到的,可以找的信息源的“疑似准确信息”进行汇总。

新品型号现在已经不存在变数了,就是R17/R17 Pro,毕竟我们已经在微博上曝光的某综艺节目的录制现场,看到了印有相关型号的广告牌。并且从该节目的播出进度,以及已经可以查到的新机入网时间,可以推断出发布会应该就在本月内。

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外观方面,工信部的图也已经出来了,美人尖刘海屏,竖置双摄,其中一款为后置指纹识别,另一款没有看到指纹模块,从美人尖的大小判断也不可能是3D结构光,那就是屏下指纹咯?其他已知信息:

机身尺寸156.7mm×74mm×7.99mm,

屏幕6.3英寸,

电池容量3415mAh。

网上还有疑似真机的泄露图流出,可以看到其采用了类似R15星云版的渐变色,只不过方向从上下改为了左右,这也延续了Find X的设计理念,材质依然是双面玻璃。

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有趣的是,早些时候@康宁-大猩猩玻璃 官方微博宣布,OPPO最新旗舰产品将成为全球首款配备康宁第六代大猩猩玻璃的智能手机,这款“最新旗舰产品”不排除就是R17系列,或者R17 Pro。

在实验室测试中,康宁第六代大猩猩玻璃平均能经受15次从1米高到粗糙表面的连续跌落,抗摔性能大幅提升。

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至于配置,目前各种传闻都有,有说是高通骁龙670的,也有说是710的,还有的说R17 Pro将搭载10GB RAM……为了不泄密,我只能说有真有假,大家可以自行判断。

有一点可以说的是,OPPO产品经理赵雨其专访时对我们表示,R系列的产品定位将会发生变化,这毫无疑问指的就是Pro,因为此前OPPO并未采用过这样的命名方式,所以两款产品很可能会在配置与功能,而不是屏幕大小上做出区隔。

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此外,TOF技术会不会在R17系列上首发,以及该系列还会有些什么卖点与功能(比如拍照),我们也没有得到明确的答案,或者有也不敢说。感兴趣的Fans可以关注我们的后续报道。


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