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根據HIS Markit機構2018年對ToF傳感器市場份額的預測，2020年ToF傳感器在智能手機領域的市場份額將達到大約6.2億美元。隨著ToF應用場景的增多，從2021年到2022年，ToF傳感器在智能手機的份額將從6.8億美元下降到6.3億美元，但智能手機市場仍然占據最大版圖。
為何ToF技術在手機領域如此受歡迎？除了智能手機，ToF技術是否還有更多應用潛力，與3D感知緊密結合的AR和VR是否會成為ToF發展的新風口呢？
智能手機的ToF，從檢測走向感知
想要解答ToF技術為何在手機領域如此受歡迎，就要先了解ToF技術在手機上應用有哪些。
炬佑智能創始人兼CEO劉洋在接受雷鋒網采訪時表示，ToF在智能手機上的應用有主要有三個，一是包括人臉識別在內的活體識別，能夠幫助改進支付方式；二是手機攝影優化，特別是能夠通過更精準地判斷景深程度提升整個照片的效果；三是伴隨VR和AR的發展，具有良好感知能力的ToF能夠幫助手機提供相應的深度信息。
ToF技術面向智能手機的應用已經發展一段時間。早在2014年，ToF技術就用在智能手機前置距離傳感器上，通過發射端主動發出光子，遇到障礙物時返回至接收端接收，主要應用于單點的光學測距，即主要在自動對焦、接近檢測等方面發揮作用。
直到2017年，iPhone X前置結構光模組開啟了3D成像時代，其他手機廠商爭相追逐，應用于3D感知的ToF產業鏈得以發展。根據劉洋的介紹，作為產業鏈的一環，炬佑智能基本上同國外一些做體外3D感知的公司同時發展，如今已經發展成一家在ToF芯片、產品和系統都可以量產落地的公司，提供智能傳感產品和解決方案。逐漸完善的產業鏈讓ToF技術的應用打破接近測距的局限，過渡到3D感知。
事實上，3D成像和傳感器模組包括ToF、雙目測距和結構光三種關鍵技術。雙目測距是模仿人眼的2個2D傳感器組合在一起，需要兩個以上的攝像頭，軟件復雜度高且精度好，但速度慢幾乎不用于消費電子領域。
iPhone X所推出的結構光技術通過紅外光將大約3萬個點陣投射到物體上，用數量龐大的點陣得到物體的深度信息，精度高但有效距離有限，因此適合手機刷臉支付。
而ToF技術通過光源的飛行時間測量深度信息，軟件集成度更低且速度更快，比結構光的材料成本低，盡管其精度遜與結構光，但也能夠滿足人臉識別所需要的精度，高速度和低價格使其廣受手機廠商的歡迎。
“從長遠來看，相比于其他支持3D感知的核心技術而言，ToF技術的性價比更高。”劉洋說道。這就意味著，ToF技術的應用不局限于景深，隨著3D感知在市場上的發展，ToF將釋放出更大的潛力。
從景深到AR和VR，技術難題只是第一步
根據Markets and Markets的數據顯示，2019年全球AR市場規模達到107億美元，預計到2024年將達到727億美元，復合增長率達46.6%。另外，預計中國AR市場規模在2024年達到59億美元。
劉洋認為，“在5G時代，AR、VR開始起步，不論是AR、VR應用所需的空間信息，還是三維信息，ToF都是最有效的核心技術，也是AR應用的最佳選擇。”雷鋒網了解到，對于AR應用，響應速度是關鍵指標之一，當從人的前庭感到運動到眼睛看到相應圖像的時間差超過20ms時，人就會感到暈眩，除去顯示和系統計算的時間，攝像頭成像時間需要低于10ms。上文提到，在三種關鍵的3D感知技術中，ToF的速度最快，因此是AR應用的最佳選擇。這也意味著，隨著AR應用市場規模的增長，核心技術ToF也會隨之增長。
不過，面向AR應用，ToF也面臨一些技術難題，其中最主要的是AR應用依靠動態的體驗，因此需要在高動態的場景下實現ToF 性能。5G時代，ToF技術的功耗控制面臨更高的需求。
“多機干擾、多路徑干擾、實時顯示的高速動態追蹤速度等等都是ToF的一些技術難題，但VR、AR的范圍很廣，需要針對具體的應用去做解決方案。面對這些ToF的技術難題，炬佑智能有很多解決方案，包括芯片級、硬件層面以及軟件算法。例如面對多機多路徑干擾問題，炬佑智能有自己獨特的算法，可以支持上百個機器同時在一個區間得以應用。”劉洋說，針對ToF的技術難題，已經擁有基本的算法和方案，但是需要根據具體的VR、AR應用進一步優化。
在功耗方面，炬佑智能也有intuitive TOF的系統技術，可以根據場景動態控制傳感器和發光部分，降低ToF 系統的功耗。
劉洋還提到，ToF的這些技術難題并不是VR和AR發展的瓶頸，相對而言，更難的是VR和AR本身所需的顯示技術以及應用場景的開發。
ToF與AR，將在互相匹配中發展
既然ToF是AR、VR的核心技術之一，也沒有所謂的“技術瓶頸”，那么AR和VR會成為ToF技術的下一個風口嗎？劉洋認為，AR、VR需要3D感知技術，ToF作為最適合實現AR、VR的3D 感知技術必然會隨著VR和AR的發展而發展。除此之外，物聯網連接、智能家居、機器人等需要3D感知的產品也都是ToF的發展方向。
劉洋還表示，“與其說AR、VR給ToF技術帶來發展機遇，不如說兩者是互相促進的關系，AR、VR的產品還不完善，尚未形成固定的技術系統，因此針對VR、AR產品的ToF技術在解決技術難題時，也沒有固定的解決方案，需要根據具體的場景調整解決方案。例如集成在手機上的ToF 需要同周邊的傳感器攝像頭匹配，更注重拍攝效果，而集成在眼鏡里的ToF則更注重定位需求。”
雖然AR、VR的產品尚未成熟，但已有不少ToF技術與其結合落地的案例。在AR方面，率先使用dToF 的iPad Pro還能夠用來進行AR測量、AR游戲與AR裝修設計。劉洋表示，在炬佑智能的合作廠商中，已有廠商做出3D平板，通過跟蹤人的頭部范圍，做出相應的改變。另外在VR方面，也已有實現VR的眼鏡和頭盔，通過計算周邊的景深數據確定方位。
另外，需要注意的是，由于VR通常是在封閉的虛擬空間中進行的，AR并不要求封閉的空間，而是將虛擬與現實相結合，因此對終端用戶而言，后者的應用范圍更加廣泛。這意味著，相比VR，AR帶給ToF 的機遇更大。
雷鋒網小結
總的來說，ToF與AR、VR是在互相匹配中發展的，AR和VR有更加光放的應用場景時，相應地，ToF也就有了更多的發展機會。可能當AR和VR的技術系統固定時，就是ToF在VR、AR領域全面爆發之時。
文中圖片源自：炬佑智能官網
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