响应速度成TOF AR应用关键指标 成像速度将成TOF应用刚需

来源:华强电子网 作者:Simon 时间:2019-11-22 11:14

响应速度 TOF AR应用

TOF技术在应用当中显然不只局限在景深上,有许多厂商表示看重TOF在后续AR中的表现。根据中国信息通信院的最新数据显示,全球虚拟现实产业规模接近千亿元人民币,2017-2022年均复合增长率有望超过70%。2018年全球AR\VR市场规模超过700亿元人民币,同比增长126%,其中AR整体市场超过100亿元,AR内容市场接近80亿元。与此同时,集成如此多功能,势必对手机的续航能力提出更大的挑战,加上5G技术本身便是耗电大户,对此TOF又该如何节能?

刘洋认为:“TOF的应用远不只局限于景深,因为其可以实时获取面阵的精确深度信息,可以在AR等应用上成为一个核心技术。针对AR市场,炬佑智能主要关注解决TOF的一些技术难点,包括多机干扰,多路径干扰,实时显示的高速动态追踪速度,远近物体识别精度等等,因为AR应用必然是需要动态体验,TOF的性能也必须在高动态的场景实现,因此这些TOF的技术难点必然是真正实现TOF全面应用的核心。炬佑智能已经充分在这些相关技术难点上做了大量研发,并实现了多项核心技术的成功开发。”

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对于AR的应用,张良认为3D TOF将是最佳的选择,“对于AR应用来说,响应速度是最关键的指标之一。研究表明,如果从成像到产生动作的时间差大于20毫秒,人就会感到眩晕。考虑到显示和系统计算的时间,一般认为留给摄像头成像的时间不大于10ms,也就是需要120Hz的3D成像频率。这一点目前只有3D TOF可以做到。”

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从功耗上来看,张良表示:“TOF的耗电主要在于发射端的VCSEL,接收端的SPAD和数据处理端的TDC构成。ams的TDC是业界性能最好的之一,其能耗比也具有优势。ams的VCSEL也具有业界最好的能效比,同时ams在SPAD上面有许多提高能效比的技术。从整体模组上来说,ams凭借自身卓越的光学设计能力,极大地提高了光路(发射-物体-反射)的效率。另外可以通过1DTOF待机+3D TOF工作的协同工作模式在系统上极大降低功耗。”

炬佑智能对TOF功耗控制提出了相应的解决方案,刘洋表示:“我们也充分了解到TOF产品应用到手机时对耗电量的限制和需要更高效的电能功率的实现,因此我们已在业界首次推出高感性TOF,intuitive TOF的系统技术。我们的高感性TOF,intuitive TOF技术可以根据使用场景进行动态的sensor和发光部分的控制,在增强TOF感知效果的同时,大幅改进功效,减少TOF系统的整体耗电量。”

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厂商们将TOF技术加入其产品显然是看中未来的AR市场,为此需要解决目前的AR动态体验,缩小响应时间。与此同时,在5G来临之时,加入TOF技术势必将加大手机功耗,而选择高能效比的VCSEL,采用1D TOF与3D TOF协同工作也能极大降低功耗,同时intuitive TOF技术还能依照场景对TOF进行动态调节,也能有效的改善系统功耗情况。

从目前的市场行情来看,虽然厂商极力推崇TOF技术的普及,但对于普通消费者而言,似乎没有造成什么刚性需求。即便将TOF加上,也最多是锦上添花,对产品销量难以取得较强的驱动作用。

刘洋认为:“现在TOF的应用和市场需求开始增加,但离全面爆发还有一段距离,其主要原因是TOF需要极其复杂的系统层面的开发,包括sensor、发光、信号处理、算法、光学和应用方面的优化,完全不是像现在大家习惯的一些产品的开发形态,这也是人类要突破进入三维或更高维度所必然遭遇的指值数级别的技术难度的提升。我们认为TOF应用的真正起爆必须是在TOF动态场景的性能完善后才会正在实现,炬佑智能已经在这方面做了大量的研发投入,并做好了全面的相关生态布局。”

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张良则认为,TOF技术的应用是有其必要性的,“手机摄像头的高像素化导致PDAF逐渐失效,尤其是在低光场景下。所以虽然现在整体上手机摄像头像素不断提高,但成像速度上却一直在下降。从消费者体验而言,这其实是一种退步,而这也是TOF技术成为辅助对焦的选择的根本原因。目前3D TOF的确存在一些问题,但技术的发展到成熟需要时间。市场上可能会有新的基于3D TOF技术的应用(如AR等)不断出现,此外基于当前市场状态,选用1D TOF来提高对焦速度,相信会是大多数主流机型的选择。”

ADI方面则更广的维度阐述了TOF技术可以带来的便利,李佳表示:“我们认为在下面这些领域中TOF可以快速导入,并获得广泛的应用,如自动化工厂中的各类机器人的自主避障将是TOF可以快速应用的领域。如果以激光雷达来解决,成本则需要增加数万元,用双摄像头方案又需要大量的运算和双摄像头精准位置的调教,而TOF则成为解决上述难题的极具性价比的最佳选择。”

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“在智能建筑领域,传统自动门采用红外线反射原理,只能检测到是否有物体出现在感测范围,导致动物也能自由进出商场,造成管理上的困扰。相比传统3D人流方案,大多需要安装至少二只立体相机,而ADI的方案仅需一只TOF摄影镜头架,设于门框上方且没有安装高度限制。TOF的汽车倒车影像应用将显著增加汽车驾驶员辅助功能。相较于传统超声波感测方案,TOF具备更佳的感测角度,能提供倒车系统更大范围的碰撞侦测预防。”

如果厂商的角度来看,TOF技术显然很美好,但现实情况是该技术依然未得到普及。刘洋也坦承道:“我们认为TOF的全面普及虽然迫在眉睫,但却有一个看得见或看不见的鸿沟横在TOF开发者的面前,前景很美好,但现实很骨感。”

虽然如此,但刘洋仍对TOF的市场前景持有乐观心态,“我们认为TOF应用将是大势所趋,会一年比一年好,主要看哪家公司可以率先做到系统级别的突破,跨越眼前的巨大挑战,我们很乐观的认为明年将是TOF的爆发时点,并且技术会加速发展。TOF基本在所有场景都会得到大幅应用,如手机、机器人(包括扫地机器人)、安防、三维人脸识别、智能家居、智能门锁、无人机、物流AGV和测量、智能护理和监控等。其中我们预期在智能家电上会大规模导入TOF。家电虽是一个传统行业,但很有可能通过导入TOF技术加速智能化的演化,给用户带来很多真正智能化的新体验。”

李佳也表示:“相对于结构光以及双摄方案,TOF还是一个很年轻的技术。每一个年轻的技术都是需要时间来沉淀,不单是芯片和元器件本身,对于整个产业链的上下游来说都是一个不断磨合和优化的过程,但是人们对新技术的渴望和探索会加速这个过程。市场以及各行业也都对TOF的未来给予了充分的肯定,所以ADI将在TOF产品方案上进行持续的投入。”

相比炬佑智能,艾迈斯半导体方面则认为今年TOF技术已经开始爆发,张良表示:“1D TOF爆发的时间节点会是在今年。3D TOF预计要到2023年才会成为市场主流。但技术也会在这段时间持续发展。”

从刚需角度来看,随着手机摄像头的不断提升,其成像速度却在下降,这对于用户使用体验而言显然是个退步,但使用TOF技术能够使两者兼顾。同时,TOF技术不止能应用在手机领域中,在动作捕捉、运动补偿、多区对焦、AR/VR/MR等应用场景中还有更广的应用空间可以探索。

从去年到今年,TOF技术开始逐渐受到厂商的青睐,采用TOF的产品也越来越多。诚然,在大多数应用场景中,TOF给消费者的印象更多是锦上添花,而非必不可少。但技术的进步以及产品的发展,加上厂商的差异化需求,都让TOF技术有了些用武之地。越来越多的厂商开始采用1D TOF技术,便很明显的表露出,如今已是爆发前奏。而技术要求更高的3D TOF,或将在2023年与AR技术一同爆发,值得期待TOF在未来的表现。



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