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    ams携手ArcSoft 力推3D dToF走进安卓手机

    作者:时间:2021-03-16来源:eepw收藏

     

    本文引用地址:http://www.0546ztq.com/article/202103/423523.htm

    作为传感器领域风头最劲的企业,(艾迈斯半导体)通过技术积累和持续的并购战略逐渐成为各类传感器领域的领导者,特别是经过收购欧司朗之后,进一步实现了公司业务规模的扩大和业务领域的平衡,使得在各个核心领域上都有非常好的市场地位。

    经过对欧司朗的收购之后,聚焦在三大核心技术领域,主要包括传感、照明(光源)以及可视化,即visualization、illumination和Sensing。ams大中华区销售和市场高级副总裁陈平路表示,随着5G时代带来的技术和产业的革新非常看好iToF、AR/VR未来包括5G带来的Cloud-based所有的人工智能的演进都离不开数据的采集与传输,所有的这些领域中都离不开传感器,而且光学基础的传感器是一个最直接最基本的单元。ams希望基于核心产品平台打造未来世界发展以5G为数据化和人工智能化的发展方向,并为客户提供一个完整的光学传感器的解决方案。

    结合5G应用的3D传感已经成为未来光学和视觉识别领域的重要应用场景,ams在3D传感领域有着非常的学术研究和量产经验。ams的3D系统解决方案涵盖了光学器件、VCSEL等核心元器件,到模组封装以及包括集中涉及的各种算法及软件的系统集成。此外,ams还具有微型化封装和独到的人眼安全集成工艺,加上ams自家的系统设计和与平台供应商的合作,每个构件块中的差异化产品结合,也就构成了ams独特的3D系统产品。

        现在市面上常见的3D深度方案主要包括双目、飞行时间ToF和结构光三个技术方向。ToF的精度取决于其系统持续采集的时间,它相比较双目和结构光方案,在精度上不会随着距离的增长而显著降低,所以ToF技术在不同距离的误差相对双目技术和结构光技术更加稳定,在远距离也有着更好的精度。ToF技术又可分为iToF间接飞行和dToF直接飞行,iToF是通过发射特定频率的调制光,检测反射调制光和发射调制光之间的相位差测量飞行时间。dToF顾名思义是直接测量飞行时间,它是通过直接向测量物体发射一个光脉冲,然后测量反射光脉冲和发射光脉冲之间的时间间隔,从而得到光的飞行时间,而取得待测物体的深度。ams 3D产品线高级市场经理Sarah Cheng认为,以当前ToF行业现状来看,iToF在芯片的工艺和产业链虽然已经趋于成熟,但达到的效果并不是很完美,从而导致其应用受阻。而dToF技术在激光功耗、抗干扰、远距离精度等方面有着明确的优势,是远距离应用的关键技术。但是在工艺和生产链中均离成熟尚远,所以仍需较长时间的打磨,ams通过技术研发克服各种困难,已经成为行业领先的dToF解决方案供应商。

         放眼整个2020年手机市场,随着苹果公司最新版的iPad Pro和iPhone的出现,其搭载的dToF技术的深度相机已经为3D视觉在消费场景的应用带来了新的机会,引用他们的一句标语,他说“它的Pro级摄像头打通了真实和虚拟的交界……”进入2021年,随着5G传输带宽的提升,采用3D的AR和VR的应用越来越接近大面积商用,3D ToF技术也因为其结构简单、探测距离更远、精度更高更稳定等特性优势,成为了手机后置3D相机的最佳解决方案。ToF镜头主打的虚拟现实功能将在线上虚拟购物、虚拟游戏等体验方面起到良好的作用,未来会有更多内容厂商推动AR/VR的发展。在ams看来这正是未来手机后置3D应用的大趋势和核心,也就是更加沉浸式的AR用户体验,将逐渐融入现有的各大游戏、社交、网上购物、室内装潢、AR导游地图等线上应用平台和软件。随着高端消费电子领域的持续关注,我们也相信dToF技术将进入快速迭代的发展阶段,随着工艺和产业链的成熟,dToF的技术优势也会逐步释放,占据一定的市场空间。

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    经过部分关键技术对比,从表格中可以看到,dToF在精度、距离、功耗及抗干扰能力等关键参数上都优于iToF,而这些正是像AR这样的热门应用对3D视觉技术的要求。虽然我们看到这里dToF有一个小小的红色的“减号”,它相比较iToF在分辨率上并不占优势,但是AR对3D摄像头的分辨率其实要求并不是很高,一方面可以避免过长的重建的时间和功耗,而且低分辨率这样的优势可以由帧累积补偿。

    Sarah Cheng特别提到,ams dToF系统比市面上已有的iToF系统可覆盖的范围更广,渲染速度比iToF更快,而且覆盖的范围更广,这在三维重建过程中对于整个系统运行的时间和算法运行的时间就会有一个非常大的优势。其次,它对于平面,也就是特征管理相对比较少的情况下,它的表现也远远优于iToF,大家可以看到像地面这样的平面,包括墙面,dToF的3D渲染网格效果非常好,iToF相对比较慢,而且它的网格的深度信息精度并不是非常的高。 iToF和dToF对于细节的处理方面,dToF明显在墙角方面的过渡包括3D网格渲染精度变现更好,iToF则可能出现高一点的误差。

    因此在dToF方案成熟以后,iToF在像素成本等方面可能有着一些优势,而dToF在功耗、距离以及抗干扰方面有着更大的优势。不过由于dToF的技术成熟面临着一系列的挑战,它需要在芯片设计、系统设计、制造工艺等方面全面突破,才能真正兑现这个技术承诺的一些优势,并实现在消费场景普及。也正因为此,至今仍然没有厂商可以在其手机平台上加载技术。为了更好的推广dToF的普及,通过在完整的解决方案中集成其3D光学传感技术和软件,ams减少了移动设备OEM的集成工作量,且因为本身能与Android操作环境集成,让移动设备OEM能够直接集成新的dToF功能。新系统将多种一流技术组合在一起。ams提供了高功率红外垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列、点阵光学系统和高灵敏度单光子雪崩光电二极管(SPAD)传感器;中间件针对艾迈斯半导体光学传感器系统的特点进行了优化,并结合RGB摄像头的输出,将深度图转换为精确的场景重建。软件还将3D图像输出与移动设备的显示屏相结合,提供更身临其境的增强现实体验。



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