一场“隔空操控”的营销背后：手机3D视觉产业链真相

  预言确实“成真”了吗？据调查发现，TOF技术的真实落地进程在短期内令一些业内人士感到担忧。

  首先，TOF技术缺乏刚需应用支持。随着手机成为TOF技术的最大市场，“相机优化”、“隔空操纵”等众多三维视觉功能看似丰富实则都不涉及刚需，当“鸡肋”应用被用户快速消遣完一阵后，TOF技术似乎失去了切入点和落脚点。

  据业内人士介绍，目前TOF技术更像是手机生产厂商为了冲技术点的筹码，当下却只有少数的应用来继续支撑它走下去，明年手机生产厂商也许就转而追寻“毫米波雷达”等其它热点。

  边吃小龙虾，边用手隔空切歌；握住拳头，就能够直接进行截屏……“隔空操纵”就是TOF技术在手机上的重要应用场景之一。

  TOF（Time of Flight）译为飞行时间法，是一个包罗万象的术语，指的是通过光、气体、液体等粒子的速度计算距离的一种技术，已有一百多年历史。

  TOF三维视觉技术其实源于一种激光测距法。早在1887年，迈克尔逊就首次提出将光波作为测量长度的尺子。20世纪60年代，激光的发明让“以光测距”成为现实。

  当前，TOF技术在三维视觉领域仍然有许多替代方案，在动态感知领域的替代方案就更多了。

  TOF技术与结构光三维视觉法、双目RGB法并列当下三大流行三维视觉技术。结构光法采用主动投影已知图案的方法来识别物体，已大范围的应用于手机人脸识别、支付宝刷脸支付等；双目RGB法则类似人的双眼，依靠拍摄的两张图片来计算深度，已应用于安防、智能货柜等领域。

  当前，结构光三维视觉技术和TOF三维视觉技术的应用场景还存在比较大的差异，但随着两者各自短板的补齐，它们的应用场景交叉领域将逐渐变大，这在“人脸识别”、“隔空操纵”等应用上已有苗头。

  仍以“姿态感应”这一交叉领域为例，可以替代TOF技术的技术方案其实也已经取得不错的落地效果。谷歌近期发布的Pexil系列的隔空操纵功能采用了自研的Soli毫米波雷达；今年召开的CES Asia电子展上英特尔展出的“手势识别”三维实感技术，应用的则是3D结构光技术。

  除此之外，”隔空操控”还能够借用第三介质实现，比如三星Galaxy Note10就是在S Pen笔内增添了陀螺仪跟加速度计，来实现隔空拍照、翻页等功能。

  目前，虽然TOF技术具有探测距离较远、受物体纹理影响小、节约空间和算力等优势，但局限也很明显。TOF深度相机感光元件成本高、功耗和发热量较大、分辨率较低等问题还比较显著。

  如果说TOF技术本身的问题还不大，那么“应用乏力”的问题就直击了TOF技术的“切入点”和“落脚点”。

  在2010年之前，由于半导体技术的局限，TOF技术多应用于“宇宙测量”、“高精显微镜”等科研领域。而近几年，随着发光元件性能的大幅提高、3D应用需求的扩大，TOF技术开始有了新的用武之地。

  去年底到今年，各大手机生产厂商纷纷加持TOF相机。手机已成为TOF技术的最大市场，规模预计在今年将超过70亿元。

  毋庸置疑，TOF技术在手机上支持很多功能。“TOF美图”功能能使手机的拍照的景深效果得到优化；“三维建模”功能能对“布娃娃”等事物进行三维建模，并通过算法使它动起来；TOF三维视觉技术上的支持的人脸解锁已经被华为Mate 30 Pro采用，只不过目前仍需要结合指纹一起完成验证……

  除此之外，TOF技术还支持MR（混合现实）游戏、体型测量、AR尺子、Emoji表情、三维抠图等功能。但这些功能给大家的感觉却是：“貌似丰富，但都有点鸡肋。”

  TOF模组厂商欧菲光的有关人员对智东西说，TOF技术更像是华为、小米、三星等安卓厂每年都要推进的“科技卖点”提升目标，TOF成为了一个很好的科技点，但是它亟需充分的应用开发来支撑它。

  就像全面屏技术使成像面积大幅扩大、屏下指纹技术让指纹解锁成为刚需，那么TOF技术为手机带了什么刚需？

  一位TOF产业链核心模组供应商的工程师向我们表示，当把视线投向智能家居、VR/AR领域、智能驾驶、机器人、智能安防等领域，我们得知很多TOF技术应用仍处于起步阶段，却蕴藏着许多潜在的可能。

  在智能家居领域，扫地机器人是目前最被看好的落地场景。石头、科沃斯等厂家将扫地机器人上的单线机械扫描式激光雷达替换为2-3个广角TOF深感相机，在成本相当的情况下，扫地机器人的体积能变得更轻薄、高效。除此之外，索尼等厂商推出了集成交互式投影功能的智能音箱，虽然离铺开商用仍有一定距离，但也带来了许多场景想象……

  在AR/VR领域，TOF深感相机能够增强VR头显中的手势控制功能，也能为双摄像头系统增强盲区监测，提供更逼真的游戏体验或更高的工作效率。虽然目前VR/AR市场毫无几年前的那股热度，但在5G浪潮下，AR/MR设备有望借助云存储、边缘计算等技术迎来新的应用热潮。

  2017年，iPhoneX的Face ID将结构光三维视觉的产业链整合起来，由于TOF的产业链与结构光比较一致，小型化的TOF三维视觉技术产业链也随之发展起来。

  TOF三维视觉产业链中最重要的包含TOF传感器芯片厂商、模组厂商、算法厂商及VCSEL、DOE等元器件厂商。其中VCSEL（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）译为垂直腔面发射激光器，简称面射型激光，是TOF技术方案所采用的光源。EDO（Diffraction Optical Element）就是衍射光学元件，用来使发出的光保持均匀，准确测距。这两者都是TOF三维视觉硬件的核心元器件。

  以华为Mate 30 Pro为例，其TOF相机模组就选用了索尼的TOF传感器芯片，并选择舜宇光学和欧菲光作为摄像头模组的一供、二供。

  据“摄像头观察”报道，立景创新、丘钛科技也参与了Mate 30 Pro的摄像机模组供应，VCSEL由纵慧、 Lumentum和Ams 供应，Diffuser 由 Viavi、舜宇光学供应。另外，华为还使用自己的标定系统来提高标定效率。

  ▲华为Mate 30 Pro中的TOF方案供应链情况（图源“摄像头观察”）

  TOF技术对光学传感芯片要求高，而目前国外传感器芯片厂商在国内TOF产业链中占据着主导地位。国外芯片厂商通过模组厂商牵线搭桥与手机生产厂商签订单，成为目前在国内TOF三维视觉方案在手机上的落地的主要模式。

  有业内人士称，近来正是因为索尼、三星、英飞凌等大厂在往TOF芯片砸钱，进而推动了模组厂商提高相关的产能。例如索尼就在今年初宣布加大TOF投入，夏季将实现3D ToF图像传感器的量产。

  据了解，国内超过一半的手机TOF相机方案都是采用的索尼感光芯片。索尼2015年收购了长于TOF影像技术的Softkinetic公司，之后逐渐凭借手机摄像头市场已有的领头羊，在我国占据了远高于TOF鼻祖pmd的市场份额。

  不过，目前TOF传感器芯片在国内也有炬佑智能、歌尔等企业做的比较好。比如，炬佑智能公司自研了320x240dpi等多种分辨率的850nm和940nmToF传感芯片，已为扫地机器人、VR/AR、手机等应用提供完整的脉冲TOF方案，但是其VGA（分辨率达到640x480dpi）感光芯片仍在研发之中。

  随着TOF相机模组产业的竞争日益激烈，一些国内的模组厂商也开始通过研发来建立自己的护城河。欧菲光、舜宇光学等企业都建立了自己的研究中心。

  但国产模组厂商的研发进击之路并不好走。据相关人士爆料，由于研发基础薄弱、市场应用需求不足等问题，成立两年多的欧菲光北京研究所已经难以为继。

  小米副总裁卢伟冰曾说，TOF只是个噱头没有过大的实际效用，小米技术预研早就“Ready”却没有采用。荣耀发言人“荣耀老熊”却认为，未来TOF能够突破性的将现实世界物体、人像、空间虚拟化，必将是5G移动互联网最重要的应用场景之一。

  近来，三维视觉业内人士逐渐发现TOF技术并没有像去年大家预想的那样高歌猛进。TOF技术虽然在手机应用上占据了大量的市场，但大多数应用由于比较“鸡肋”而难以支撑其逐步发展。同时，TOF技术本身也需要一些时间来自我进化，产业链中的核心技术也被国外厂家“卡脖子”。“卢熊”的争论似乎一时难有定论。

  智东西认为，虽然TOF技术短期内在智能手机上显得应用乏力，但随着5G的来临、技术成本的降低，TOF技术在包括智能手机、智能家居、无人驾驶、AR/VR游戏等广阔领域的前景还是值得期待的。在不久的以后，三维视频通话、手机远程VR、AR扫描地标定位等虚景+实景的混合现实或许不再停留在想象中。而到那时，手机这一应用载体或许显得格外闭狭，AR或许也不再是手机的附属品了。