最近,关于苹果iPhone 8 将搭配备3D摄像头的消息甚嚣尘上,消息称iPhone8采用3D摄像头将用在前摄做3D人脸检测,配合虹膜识别,进行解锁功能,并且搭配G-sensor和GYRO,实现用户行为检测快速解锁功能。不管此种猜测最终是否会成为现实,3D摄像头已然成为手机摄像头发展的下一步趋势。那么,3D摄像头会给手机行业带来怎样的变化?目前3D摄像头技术和供应链是否已经成熟?当前还面临哪些难点?未来会逐渐成为旗舰智能手机的标配吗?

双摄尚未铺开 3D摄像头广受关注

“3D成像一定是未来的趋势,因为世界本身就是3D的。”前不久,丘钛科技集团执行董事兼销售总监胡三木在接受《国际电子商情》采访时表示,手机摄像头经历了几个阶段:一是看清,即摄像头像素从200万,到300万、500万、800万,1300万,再到1600万、2100万,一直在往上走。这一阶段主打的是拍照更清晰,解析度更好,包括双摄,黑白+彩色,拍夜景等,都是解决人眼看的问题。第二个阶段是看远,即光学变焦。第三个阶段就是3D,这一阶段追求的是真实的,沉浸式的,这可能是未来很多年摄像头模组发展的方向。

1 丘钛科技集团执行董事兼销售总监 胡三木

从目前的发展阶段来看,手机摄像头依然处于第一阶段通往第二阶段的路上。即便是双摄,似乎也只是高端智能手机的专利。实际上,双摄像头的出现是为了在高像素上再突破。因为,像素越高,摄像头模组的尺寸越大,尺寸越大,必然会造成镜头凸起,而手机都在往轻薄化方向发展,这必然使得消费者无法接受。“目前,最高的像素是2300万,但我们认为2100万像素已是极限,再往上走并没有意义,因为这已经超出人眼的感知;另一方面,像素越高,对手机的存储容量也会有要求,而且功耗会受到影响,这也与手机的轻薄化、长的电池续航时间相悖。”胡三木说,双摄正好可以解决这个问题,用两个1300万像素叠加,推高像素,而且尺寸、功耗也更小,再通过算法、软件达到仿真效果。

经过去年一年的积累,目前双摄的制造基本已经成熟,几大摄像头模组厂基本都已经量产双摄像头,并且精度已可以达到客户要求,包括平整度、光轴的同轴度、稳定性、效率等各方面都已能满足客户需求。“目前,单摄的良率在94%-95%,双摄的良率行业要求平均在90%,丘钛生产双摄的良率比90%略高。” 胡三木透露,去年,丘钛双摄的出货量在几百万只。

从双摄像头的组合方式来看,目前有四种:一是主/副摄像头拍摄(大+小),如13M+5M分别拍摄2幅图像,再合成,实现景深拍照、快速对焦;二是 RGB+Mono(彩色+黑白),通过图像合成提高光感度达2.8倍;三是同像素平行双摄,3D应用,双CCM距离越远效果越好,3D成像、建模;四是光学变焦,长焦+广角, 不同的FOV组合,通过算法达到光学变焦效果。其中流行的两种组合是华为P9 采用的RGB+Mono和iPhone7 Plus采用的长焦+广角+OIS。

胡三木称,丘钛是全球首批量产双摄的厂家之一,去年6、7月份就已量产,彩色+黑白、大+小、广角+长焦这三种规格的双摄丘钛都可量产,目前每月有3-4KK的双摄产能,到年底可达8KK。

虽然双摄的制造已经基本成熟,不过胡三木同时也指出,目前算法和应用场景依然不够优化。“目前双摄可实现的应用仍然有限,主要是虚化背景、自动对焦、类光学变焦、像素叠加等拍照效果提升和差异化拍照功能。而且一些功能理论上可以实现,但最终做出来的效果差强人意。”他直言,如iPhone7 Plus,其可实现的光学变焦仅有两倍,另外一些手机厂商虽然搭载了双摄,用于实现背景虚化,但实际效果很差。早前,有业内人士接受笔者采访时表示,未来真正颠覆性的应用场景应该是通过双摄像头实现三维扫描和建模,目前真正实现这一应用场景的手机厂商还少之又少。

从搭载双摄的各品牌手机来看,早期,双摄像头仅仅用于后置,不过,一些主打自拍的手机厂商则别出心裁,把双摄像头用于前置,取其虚化效果,以让自拍更出色。另外,一些厂商在手机前后均搭载了双摄像头。“整体来看,双摄是大势所趋,一定会有越来越多的手机搭载双摄,预计到今年年底,双摄的覆盖率会达到20%-30%。”胡三木说。

目前,由于双摄的价格比单摄高出不少,双摄还远未成为智能手机的标配,更多只是手机厂商实现拍照效果提升和差异化拍照功能的一项选择。不过,有业内人士认为,随着技术的成熟和传感器、镜头等硬件基本规格的不断提升,在不远的将来,黑白+彩色双摄将下放到低价位机型用来取代景深双摄,而高端机型的双摄方案依然是高规格的黑白+彩色双摄及广角+长焦双摄两种。

3D摄像头大势所趋 供应链、算法有待完善

双摄远未普及,3D摄像头便已浮出水面。“从技术的角度,3D摄像头一定是未来的趋势,不管是供应商还是终端厂商都在研发,至于什么时候可以落地现在还很难说。”胡三木如是说。

实际上,3D摄像头并不是一个新技术,电视、游戏机、服务机器人、无人机、VR设备等领域都早已经加入了3D摄像头,只是应用在手机上是新事物。“不过,这些产品的体积比较大,模组尺寸也相对较大,要应用到手机上关键是如何把尺寸缩小。” 胡三木说。

来自各方面的消息称,iPhone8采用3D摄像头将用在前摄做3D人脸检测,这就涉及到3D成像技术。而所谓3D成像就是在二维图像,包括颜色、亮度、细节的基础上增加景深的信息,在拍照的同时,获取对象的景深数据,应用于人脸识别,虹膜识别,手势控制,机器视觉,计算摄影。

据了解,3D成像方案包括了结构光、TOF和双目。从技术原理看,结构光(Structured Light)是投射特定的光信息到物体表面后,由摄像头采集。根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置和深度等信息,进而复原整个三维空间。TOF(Time OF Flight,飞行时间)是通过专有传感器,捕捉近红外光从发射的到接收的飞行时间,判断物体距离。不过,TOF在高分辨率、高帧数的情况下功耗无法满足手机使用要求。

据悉,iPhone8 3D摄像头采用的就是前摄结构光3D成像方案,其具体的技术路线为单目+投影激光+ASIC,这是目前最优的技术路线。在业界看来,随着iPhone8的谜底解开,前摄结构光3D成像方案将会成为手机应用的主流方案,而TOF方案受限于各种因素,还无法落地到手机应用,也没有看到TOF Sensor供应商在手机应用的推荐,而多应用于Automotive, Robot, Toy。也有业内人士认为,在手机后置上,结构光与TOF均有机会。不过,结构光需提高远距精度,TOF需降低功耗。

“在3D摄像头技术上,苹果也在做相关研发,并且收购了一些做相关材料、算法的公司,但iPhone 8要上3D摄像头还是有一定难度,而且即使采用3D摄像头,估计价格会很高。因为一个模组下来估计就要几十美金。有传言称,这部手机要卖1500美金。”胡三木告诉记者,从供应链来讲,3D摄像头远比双摄的供应链复杂,其用到解调器、DOE、激光发射器、接收模组等材料,整个产业链才刚刚开始布局,并没有现成的供应链,材料资源非常紧张。另外,与双摄算法相比,3D摄像头算法也要难上不少。此外,虽然制造3D摄像头模组的设备与双摄一样,都采用AA设备,但测试条件要求更高。

实际上,针对海外市场,丘钛面向TV、游戏机等领域就一直在供应3D摄像头模组,其在手机领域的布局也早已开始。胡三木表示,“目前,面向手机市场的3D摄像头模组,我们基本上已经布局完成,快的话,可能年底就量产。现在关键看供应链和成本。”

如果iPhone 8搭载3D摄像头,定会带动整个手机市场。胡三木直言,如果今年9月份或10分出来的iPhone 8 搭载3D摄像头,估计年底国内也会有相关机种启动。他预计,最晚明年会有苹果之外的手机开始使用3D摄像头。

目前来看,对于摄像头模组厂商来说,要实现3D摄像功能仍有大量的研发工作要做,包括制程精度、前端算法、供应链管理等,这些对于3D摄像头技术及产业的成熟都是非常重要的因素。另外,好的应用场景亦是3D摄像头用于手机的加速器,否则将只是徒增手机的成本罢了。

对于iPhone8采用3D摄像头,业界的预测是将用在前摄做3D人脸检测,配合虹膜识别,进行解锁。实际上,3D摄像头用于前摄,其功能远不止如此。曾经有人构想了3D摄像头的八大应用场景,包括3D立体自拍照片,更精准、更安全的人脸识别,三维手势识别,虹膜识别,3D扫描、用于个性化娱乐和社交,3D影像远程视频通话,结合AR/VR技术、适配相关手机应用,结合AI技术,适配手机AI应用。无疑,3D传感器技术与手机摄像头的结合必将引发一场新的变革,对于用户体验提升也将是革命性的。

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