vivoTOF3D超感應技術全面解讀

如果評選過去十年間iPhone最受爭議的設計，恐怕iPhone X上的“劉海屏”當之無愧。但即使“劉海屏”被人如此詬病，卻依舊讓蘋果堅持做出如此選擇，也足見蘋果對于3D結(jié)構光技術的認可與重視。在本屆MWC上海，vivo發(fā)布了名為TOF 3D超感應技術，與3D結(jié)構光可以算是“異曲同工，并且都是可以對未來產(chǎn)生影響的技術。因此今天的機情觀察室，我們就來解讀這個vivo TOF 3D超感應技術。

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里：小到身邊一些最常用聯(lián)系人的方式，大到各種金融級的信息。所以安全就顯得尤為重要。每個人都需要一個獨一無二的密碼來保護自己的信息。而真正能做到“獨一無二”的，就是我們自己。因此，在手機上出現(xiàn)了更高一級的安全保護方式：生物識別。

從2013年iPhone 5S成功將指紋識別普及到手機上，至今已經(jīng)過去五年時間。在這五年中，手機的形態(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)構光逐漸接棒指紋識別。相比于指紋識別，3D結(jié)構光能夠帶來更無感的識別過程、更安全的級別，更重要的是，3D結(jié)構光兼具生物識別之外，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會對產(chǎn)品外觀設計產(chǎn)生很大爭議的影響，但蘋果依然堅持。

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別其實非常容易被假信息所騙過。因此當圖像由2D轉(zhuǎn)向3D時，才具備安全特征。所以，無論是3D結(jié)構光還是vivo的TOF，本質(zhì)上都是對圖像深度信息的獲取。

但盡管實現(xiàn)目的相同，實現(xiàn)過程的不同，也導致了3D結(jié)構光與TOF還是有所不同。

▲圖片來自Yole Developpement

Face ID所使用的3D結(jié)構光是由散斑結(jié)構光（Light Coding）實現(xiàn)，一定的距離內(nèi)，點陣投射器會發(fā)出3萬個隨機離散分布的紅外光斑覆蓋一個空間區(qū)域，用戶的面部進入這個工作空間時，光斑出現(xiàn)不同的位移和扭曲，手機便會記錄空間內(nèi)用戶的臉部繪制精確細致的深度信息圖。而當用戶在進行每一次識別時，用新的“深度圖”對比提前錄在手機中標準的“深度圖”，手機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，計算紅外光線發(fā)射和反射的時間差，從而形成立體視覺。隨后手機CPU通過分析光的時間差的數(shù)據(jù)，來達到建立人臉模型的目的。在關鍵數(shù)據(jù)上，TOF需要采集30萬個人臉的有效深度信息點，并且工作距離上，最遠可以達到3米。

可以看到，結(jié)構光的關鍵在于“光”，而TOF的關鍵則在于“距離”。因此在識別時，3D結(jié)構光由于需要創(chuàng)造出一個“空間”，因此需要起碼25mm的識別基線，而TOF則幾乎不需要距離。并且TOF可以到達的最遠工作距離為3米，而結(jié)構光則的最佳工作距離為 25—50 厘米。另外，3D結(jié)構光與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數(shù)上，vivo TOF的30萬確實比iPhone X的3萬個點可以記錄到的深度信息更多，這對于構建的立體圖像邊緣的細節(jié)確實更有幫助。因此從技術向功能轉(zhuǎn)換的角度，目前TOF無疑比Face ID要更具擴展性。

并且在ID設計上，TOF攝像頭體積相比結(jié)構光更加小巧，在產(chǎn)品ID設計時機身無需為立體視覺的實現(xiàn)付出更長的劉海及更大的機身內(nèi)部空間。而一般來說，一套TOF需要一個紅外發(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，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)構光高。但毫無疑問，二者都已經(jīng)達到金融級別的安全性，這對于普通用戶來說已經(jīng)足夠。并且vivo也已經(jīng)宣稱與微信達成支付合作。

PS：這里多插一句：在vivo TOF 3D超感應發(fā)布會的現(xiàn)場展示了直接用手機進行3D建模，甚至可以3D打印。因此許多網(wǎng)友詢問與索尼自帶的3D大師有什么區(qū)別。抱歉我們實在沒有找到索尼3D大師與TOF相關的信息，因此推測索尼3D大師是利用XZ1的激光對焦（激光測距）+攝像頭+一套牛X的算法完成。畢竟已經(jīng)收購了softkinetic的索尼對于3D成像和TOF技術已經(jīng)是業(yè)界一流水平。

TOF的未來

▲利用TOF原型機可以直接建模

當然，紙上談兵的技術都是無本之木。結(jié)合目前已知TOF深度信息大、工作距離長的特點，則可以放在生活的各種使用場景中。比如通過TOF 3D超感應技術進行3D拍照，建立更精準的人體模型，另一邊賣家把衣服的信息提前預設好，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)實物體進行建模，然后將模型與其他虛擬或現(xiàn)實場景融合，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，然后放到一個虛擬的跑道上或者其他一些有趣的場景中。

模糊現(xiàn)實與虛擬的邊界，則是未來TOF的發(fā)力點。