這陣子大家一定很常聽到一個(gè)詞——3D 傳感，打從去年蘋果 iPhone X 問世，提供 Face ID 人臉解鎖的 3D 立體影像感測技術(shù)，就成了大熱門，直到近幾個(gè)月安卓陣營包括小米、OPPO 也終于跟上，發(fā)布了支持 3D 傳感的產(chǎn)品。小米搶在 5 月公布了一款小米 8 透明探索版，強(qiáng)調(diào)是安卓陣營第一款 3D 傳感手機(jī)，使用以色列公司 Mantis Vision 的 3D 編碼結(jié)構(gòu)光方案、奧地利公司 AMS 則提供紅外光（IR）垂直腔面發(fā)射雷射器（VCSEL）陣列等，有網(wǎng)友放上開售的海報(bào)照片，顯示將在 7 月 24 人開賣，一度遭網(wǎng)友訕笑是“PPT 造機(jī)”，反倒讓 OPPO Find X 后發(fā)先至，搶了開賣的先機(jī)。
其實(shí) Find X 一亮相就獲得高度關(guān)注，除了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有創(chuàng)意，采用雙軌潛望結(jié)構(gòu)，也就是可升降攝像頭，意外扯出“照妖鏡”趣聞之外，這支手機(jī)更像是匯集了近年來中國獨(dú)角獸們技術(shù)之大成，像是商湯的 2 個(gè) AI 技術(shù)：人臉 3D 重建和前置 3D 虛化，曠視 Face++ 的人臉識別應(yīng)用，但在進(jìn)行人臉識別之前，如何通過光學(xué)的手段獲取信息，并將這些原始的數(shù)據(jù)處理成帶有深度、距離的三維信息，靠的是 3D 傳感硬件方案來實(shí)現(xiàn)，則是出自于一家位于深圳、低調(diào)的獨(dú)腳獸公司“奧比中光”之手。
早在去年 iPhone X 問世時(shí)，蘋果供應(yīng)鏈就已經(jīng)傳出，蘋果與關(guān)鍵元件 VCSEL 供應(yīng)商 Lumentum 簽有一紙專利協(xié)議，在專利高墻的保護(hù)下，其他公司很難繞過蘋果設(shè)下的門檻而使用類似的方案，知名的法國調(diào)研機(jī)構(gòu) Yole Developpement 的 MEMS 與成像技術(shù)研究主管 Pierre Cambou 就曾表示，蘋果 TrueDepth 攝像機(jī)技術(shù)設(shè)立了高門檻，預(yù)計(jì)其他競爭對手可能需要超過 1 年時(shí)間才能提供可匹敵 iPhone X 的 3D 傳感技術(shù)。
不過，這個(gè)詛咒已經(jīng)被打破，OPPO Find X 于日前正式銷售，讓安卓陣營量產(chǎn)的時(shí)間提前了不少，身為供應(yīng)商的奧比中光也在這一波 3D 傳感浪潮中一戰(zhàn)成名，讓國內(nèi)的手機(jī)公司能夠在一年之內(nèi)就推出實(shí)現(xiàn) 3D 傳感的手機(jī)，斷了蘋果專美于前的路，更值得注意的是，在 3D 傳感領(lǐng)域有三大巨頭公司：蘋果、微軟以及英特爾，奧比中光作為中國第一個(gè)實(shí)現(xiàn) 3D 感測模組（光學(xué)鏡頭＋發(fā)射器＋ ASIC 芯片）量產(chǎn)的公司，帶來關(guān)鍵零部件國產(chǎn)化的行業(yè)意義。
先簡單科普一下，目前 3D 傳感有三個(gè)常聽聞的技術(shù)方法：
立體視覺（Stereo Vision）：利用兩個(gè)攝像頭讓 2D 圖像加了深度，創(chuàng)造立體成像，類似人眼的原理。
飛時(shí)測距（ToF，Time of Flight），亦有人稱飛行時(shí)間法：利用 LED、雷射二極體（LD）打出光源，照射到物體后光反彈回來，由于光速已知，所以能用紅外光感測器量測反彈回來的時(shí)間，進(jìn)而算出物體的距離。
另一個(gè)就是當(dāng)今的主流的3D 結(jié)構(gòu)光（Structured Light）：利用 LD 等打出不同的光源圖形，光接觸到物體后反射回來的會是形變或扭曲的光線圖形，再利用紅外光感測器，判斷該物體的立體結(jié)構(gòu)。是蘋果 Face ID、OPPO FaceKey 采用的主要技術(shù)。其中結(jié)構(gòu)光包括條紋結(jié)構(gòu)光、編碼結(jié)構(gòu)光和散斑結(jié)構(gòu)光。
不論是從蘋果或 OPPO 所公開的結(jié)構(gòu)，都可以看到使用了紅外光攝像頭、點(diǎn)陣投影器（Dot Projector），其中點(diǎn)陣投影器有幾個(gè)關(guān)鍵元件，如 VCSEL 、繞射光學(xué)元件（DOE）、晶圓級光學(xué)元件（WLO），WLO 又包括擴(kuò)束組件、準(zhǔn)直組件和投射透鏡，進(jìn)而產(chǎn)生出數(shù)萬個(gè)“結(jié)構(gòu)光點(diǎn)”，例如蘋果打出大約 3 萬個(gè)光點(diǎn)到用戶的臉上，而 OPPO 則打出 1.5 萬個(gè)光點(diǎn)。
奧比中光副總裁陳摯接受 DT 君采訪時(shí)指出，在 3D 傳感領(lǐng)域，很難有單一技術(shù)可以滿足所有的場景需求，在不同的地方就會使用不一樣技術(shù)，因此奧比中光在各種技術(shù)都有投入研發(fā)。但是，為什么手機(jī)最先使用結(jié)構(gòu)光技術(shù)？主要在于技術(shù)成熟度、核心元器件的制造以及技術(shù)產(chǎn)生的效果。舉例來說，“結(jié)構(gòu)光具有高分辨率、高幀率的優(yōu)勢，現(xiàn)階段 ToF 則有分辯率較低、成本較高，量產(chǎn)可能性還沒有準(zhǔn)備好，”他說。
由于手機(jī)人臉掃描需要高清度的識別，但目前 ToF 模組普遍的分辨率是 224X171，相較于結(jié)構(gòu)光的 1280X800 有一大段差距，不過，ToF 仍有優(yōu)點(diǎn)，不易受到背景強(qiáng)光的影響，故在戶外環(huán)境表現(xiàn)較好。
令外界好奇的是，在手機(jī) 3D 傳感器實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，當(dāng)時(shí)就只有蘋果一家，奧比中光是怎么做到安卓領(lǐng)域的第一、也是目前唯一的一家？簡單來說，只有一件事——繞開蘋果的專利。
大家應(yīng)該都知道行業(yè)潛規(guī)則，想要跟蘋果做生意，供應(yīng)商很多時(shí)候都得遵守“排他”條款，技術(shù)不能給其他廠商使用，或者是某些型號的元件不能供貨他人，但是 3D 感測技術(shù)較新穎且復(fù)雜，不像其他零組件有許多廠家能選擇，可以供應(yīng) 3D 傳感關(guān)鍵零組件的廠商就少數(shù)幾家，很難避免沒有重合的部分，因此，如何回避蘋果專利就得憑本事。
陳摯表示，作為 3D 感測模組公司，我們知道需要什么元器件、怎樣的規(guī)格，“從光學(xué)鏡頭＋發(fā)射器＋ ASIC 芯片，都是我們自己設(shè)計(jì)”，一是在光學(xué)原理及技術(shù)設(shè)計(jì)找到突破口，以避開蘋果的專利，二是同時(shí)做技術(shù)創(chuàng)新，以達(dá)到在性能上與對手旗鼓相當(dāng)。
從技術(shù)概念來說，結(jié)構(gòu)光是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)，涉及光學(xué)設(shè)計(jì)、整體系統(tǒng)的優(yōu)化，算法又會與芯片有連動。把一個(gè)你設(shè)計(jì)好的一個(gè) Pattern（光源結(jié)構(gòu)）投射出去，接觸到外面的物體，反應(yīng)了之后接收回來，再通過一些軟件計(jì)算提取出深度。
這個(gè) Pattern 可以說是各家比誰的方案比較強(qiáng)的重要關(guān)鍵！雖說結(jié)構(gòu)光原理相通，但各業(yè)者都有自己的方式，設(shè)計(jì)出的 Pattern 也不盡相同，“這塊可以是說專利里面很重要的一個(gè)范圍”，每一家設(shè)計(jì) Pattern 都有自己的方法，所以就看怎么設(shè)計(jì)、光學(xué)上怎么實(shí)現(xiàn)這個(gè) Pattern，都會影響產(chǎn)生的效果。奧比中光在 3D 傳感領(lǐng)域已申請專利近 400 件，這也是能夠與蘋果、微軟等巨頭展開競爭的一個(gè)關(guān)鍵。
為了實(shí)現(xiàn) OPPO 這個(gè)項(xiàng)目可以分為三部分來談，一是光學(xué)技術(shù)突破，畢竟 TrueDepth、Face ID 只有蘋果自己知道怎么做，而結(jié)構(gòu)光從過去大的東西做到小的東西，放在手機(jī)里，不光是數(shù)量級的問題，在全面屏的要求下，留給元件的空間越來越小，所以光學(xué)設(shè)計(jì)、激光衍射元件等核心元器件的設(shè)計(jì)，以及有了這些東西之后，模組怎么生產(chǎn)等，都是當(dāng)初得克服的挑戰(zhàn)。
二是手機(jī)上的應(yīng)用，比如溫度的變化是否會影響性能，手機(jī)摔了一下是否影響穩(wěn)定性？如何維持性能、以及溫度和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，都必須滿足手機(jī)客戶的要求。
第三部分則是算法，陳摯表示，有些難題要從算法上克服掉，硬件上面的算法會轉(zhuǎn)化到芯片，所以“我們設(shè)計(jì)了專門給手機(jī)使用的 ASIC 芯片，由此獨(dú)立芯片來支撐 3D 傳感的工作”。像是奧比中光就專門有團(tuán)隊(duì)做芯片開發(fā)。他進(jìn)一步解釋，3D 傳感使用的深度獲取算法是屬于光學(xué)測量領(lǐng)域，將其固化在芯片里，可以降低感測的功耗，維持手機(jī)的續(xù)航能力，同時(shí)還能通過此法提高手機(jī)的適配性。
現(xiàn)階段看來，結(jié)構(gòu)光方案暫時(shí)取得上風(fēng)，但未來 ToF 陣營也不斷努力，像是 vivo 就宣稱看好 ToF 方案，并在今年世界移動通信大會（MWC）上展示了 ToF 3D 傳感技術(shù)，宣稱有效深度信息點(diǎn)與工作距離分別比結(jié)構(gòu)光高了 10 倍和 3 倍，并可能在今年底推出。
陳摯認(rèn)為，上述 3 種技術(shù)并不是完全隔離，可能會有融合應(yīng)用如結(jié)構(gòu)光＋立體視覺。另外“TOF 也是一個(gè)非常大方向”。目前手機(jī)“前置攝像頭”大部分是采用結(jié)構(gòu)光方案，3D 傳感進(jìn)入手機(jī)必定是大勢所趨，它會賦予手機(jī)越來越多功能，所以前置有了之后，“后置攝像頭”會在未來的某個(gè)時(shí)間出現(xiàn)。
“后置的 3D 傳感就是意味著各種各樣?xùn)|西都可以進(jìn)行掃描”，像是掃描房子、人體，幫助你去買家具、買衣服買鞋，同時(shí)幫助與 AR 做更多的結(jié)合，因此技術(shù)上得滿足更多的需求，比如測量距離、使用場景的抗光、抗強(qiáng)光等，在這些情況下，ToF 有可能會更多參與到手機(jī)里，“后置很可能就是 ToF”，不過后置應(yīng)用可能需要再過1～2 年時(shí)間，屆時(shí)技術(shù)本身也會進(jìn)化。
市場盛傳蘋果將在兩個(gè)月后登場的年度最重要發(fā)布會上，讓 Face ID 走入 iPhone 全系列機(jī)種，甚至連平板 iPad 也支持，隨著蘋果讓人臉識別普及，不再是旗艦機(jī)種獨(dú)有的功能，勢必會帶給安卓陣營更多的壓力。預(yù)計(jì)今年年底到明年初 3D 傳感手機(jī)將開始會滲透到主流機(jī)種，3D 傳感商機(jī)也跟著大爆發(fā)。因此除了 OPPO 之外，預(yù)計(jì)奧比中光的方案也可能會在今年底其他品牌的機(jī)型上落地。
盡管現(xiàn)在 3D 感測大熱，但在去年蘋果推出 iPhone X 之前，手機(jī)行業(yè)對此技術(shù)并沒有太多興趣，陳摯回憶，“之前其實(shí)手機(jī)廠商都不太能接受這個(gè)東西，認(rèn)為這個(gè)東西真的會用、這個(gè)東西靠譜？覺得太早了。一直到 2017 年下半年，明顯感受到手機(jī)廠商態(tài)度轉(zhuǎn)變，從觀望變成非常進(jìn)取。”
不過，奧比中光從 2015 年底開始投入手機(jī)攝像頭的研發(fā)布局，隔年他們從行業(yè)、供應(yīng)鏈的動態(tài)、消息里感受到有一家公司正在準(zhǔn)備做一件大事，預(yù)測很可能是蘋果要把 3D 感測放到 iPhone 里，意識到手機(jī)領(lǐng)域?qū)l(fā)生大事，并且投入手機(jī)前置 3D 攝像頭模組 Astra P 方案，也因?yàn)橐庾R跟布局得早，是奧比中光能快速讓技術(shù)量產(chǎn)、落地的原因。
而 2013 年可說是 3D 傳感領(lǐng)域關(guān)鍵的一年，蘋果在 2013 年收購了曾與微軟一起合作制造第一代 Kinect 設(shè)備的以色列公司 PrimeSense，當(dāng)時(shí)大家以為蘋果為了 Apple TV 布局，結(jié)果是在 iPhone X 上大展拳腳。同年，奧比中光創(chuàng)始人黃源浩在深圳一間 260 平方米的辦公室開始創(chuàng)業(yè)，師承麻省理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)系教授 George Barbastathis 的他，一直專注 3D 光學(xué)測量領(lǐng)域。
最初，奧比中光從工業(yè)領(lǐng)域切入，像是三維動態(tài)測量系統(tǒng)、工廠里零部件及整機(jī)的逆向工程和質(zhì)量檢測等，之后轉(zhuǎn)向消費(fèi)產(chǎn)品及機(jī)器人，包括與電視廠商跟盒子廠商搭配銷售一個(gè)類似微軟 Kinect 的 3D 傳感攝像頭。在商場的服務(wù)機(jī)器人，目前全球的機(jī)器人公司 70％以上與奧比中光有合作，在國內(nèi)的服務(wù)型機(jī)器人領(lǐng)域，有 90％的企業(yè)使用奧比中光的 3D 結(jié)構(gòu)光攝像頭，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主導(dǎo)航（VSLAM）、避障、防跌落、自主跟隨等功能。
2016 年奧比中光從英特爾 RealSense 手上搶下了惠普多功能計(jì)算機(jī)的訂單，用戶把一個(gè)物體放在該計(jì)算機(jī)的攝像頭前，就能立刻 3D 掃描出該物體。奧比中光也在 2016 年開始獲利。隨著各種刷臉應(yīng)用在國內(nèi)蔚為風(fēng)潮，不論是手機(jī)還是通路的刷臉支付，近一步把奧比中光推上了這一波 3D 識別的風(fēng)口，今年 5 月完成由螞蟻金服領(lǐng)投、超過 2 億美元 D 輪的融資后，目前估值來到了 13 億美元，因此，手機(jī)領(lǐng)域和實(shí)體通路的 3D 成像應(yīng)用如刷臉支付、試衣購物，是從現(xiàn)在到未來幾年重點(diǎn)推進(jìn)的領(lǐng)域。
除了螞蟻金服，IC 設(shè)計(jì)公司聯(lián)發(fā)科也是奧比中光的股東，在今年 MWC 上，聯(lián)發(fā)科以自家的 P 系列晶片平臺搭配奧比中光的 Astra P，以能提供完整適配為賣點(diǎn)向客戶推廣，不過，競爭對手肯定會越來越多，市場不可能一家獨(dú)吃，例如高通與奇景（Himax）合作開發(fā)類似蘋果 PrimeSense 采用的 Light Coding 結(jié)構(gòu)光技術(shù)，已宣布量產(chǎn)跟出貨，據(jù)傳小米將率先導(dǎo)入。對于高通陣營的來勢洶洶，陳摯倒是顯得相當(dāng)冷靜，“競爭肯定會越來越激烈，就看怎么在這個(gè)競爭中去占住這個(gè)先機(jī)吧，初創(chuàng)公司一定得跑得快，”他說。
在奧比中光辦公室里，可以看到會議室、房間都貼了名字：盤絲洞、大雷音寺等，都是出自經(jīng)典著作《西游記》，其中黃源浩的辦公室外寫著“東土大唐”，命名的靈感來自創(chuàng)業(yè)的過程就像唐三藏取經(jīng)一路艱辛、難關(guān)重重，3D 傳感一致被看好是未來的趨勢，但勢必也會有許多競爭者出現(xiàn)，奧比中光在這場競賽取得后發(fā)先至的成績，能否在未來的 1～2 年快速攻城掠地將是關(guān)鍵。
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