摘要：繼在 Find X 上發佈安卓陣營第一個量產的 3D 結構光後，OPPO 還要在即將到來的新機上搭載 TOF，實現更遠距離的 3D 視覺識別能力。
一年前的時候，提到 OPPO，多數人可能首先會想到的是明星代言和電視廣告。進入 2018 年之後，OPPO 在明星代言和電視廣告上的動作依然頻繁，不過在這之外，OPPO 身上又多了一些之前並沒有展現出的特質。
從產品上看，OPPO 在連續三年用定位中端的 R 系列爆款來刷高銷量之後，終於在今年 6 月份的時候迎來了旗艦產品線 Find 的迴歸。
在 Find X 突破性的設計背後，包含了很多堆疊和技術上創新，比如經過了嚴謹驗證的升降式模組，跳脫天線淨空區限制的八天線智能切換方案，以及安卓陣營中第一個量產的 3D 結構光。
通過 3D 結構光模組，Find X 可以獲得非常精確的前置人臉 3D 信息，從而實現解鎖、支付、3D 美顏等功能，不過 OPPO 對 3D 視覺技術的探索並不止於此。
8 月 6 日，OPPO 在位於北京的辦公室召開了一場技術溝通會，在即將到來的新品上，OPPO 會為它的後置相機上賦予 3D 視覺能力，而這次的方案是 TOF。
TOF 是什麼？
如果你關注最近的科技圈新聞的話，應該對 TOF 這項技術還有些印象。在今年 6 月底的 MWCS 上，vivo 就剛剛做了 TOF 技術的展示（這兩家的方案差別很大，下面會詳說）。
TOF 的英文是 Time of Flight，直接翻譯過來就是「飛行時間」，它的原理是適應特殊的發射器發出經調製的近紅外光（OPPO 用的是波長 940 納米的激光），光線遇到人或物體後反射後再折回到接收器上，通過測算這個過程所需的時間，就可以計算出距離被測物體的距離。
當向一個目標物體發射足夠多這樣的近紅外光然後進行接收和計算，將這些距離信息彙集在一起，就可以獲得目標物體的深度信息。
其實 TOF 方案在智能手機上早就有過應用，一兩年前的中高端手機經常可以看到（目前依然有一些手機採用）的激光對焦用的就是 TOF 測距，不過激光對焦測的只是一個目標點的距離。
TOF 方案包含了 5 個核心的硬件單元：紅外發射單元、光學透鏡、成像傳感器、控制單元、核心算法計算單元。
紅外發射單元的 Vcsel 發出脈衝方波，然後通過 Diffuser 將光調製均勻的面光源併發射出去，發出去的光線被目標物體反射回來，經過光學透鏡的過濾，打到 TOF 專用的成像傳感器上並進行光點轉換，利用核心算法計算單元將 RAW 圖換算成深度圖。
TOF 和 3D 結構光的區別
目前市面上主要有三種做 3D 立體視覺，分別是雙目方案、3D 結構光方案、TOF 方案。
雙目方案最常見的應用就是目前主流手機上的雙攝背景虛化，原理是利用兩顆攝像頭之間的視差來定位，本身的精度一般，限制也比較多（比如遇到白色牆面這類無特徵點的場景會直接「抓瞎」）。配合 AI 算法，雙目方案做人像的模擬虛化還可以，但要在手機上做高精度 3D 視覺識別就走不通了。
和利用自然光進行被動採集的雙目方案不同，3D 結構光和 TOF 都是主動採集方案（需要額外「打光」），二者的不同之處在於 3D 結構光發射的是 DOE 衍射後的散斑，而 TOF 發射的是面光源。
這兩種方案各有優勢：3D 結構光的優勢是精度更高，缺點是工作範圍有限，目前的方案 1.2 米基本就到頭了；TOF 的衰減問題則要小很多，工作距離可以達到 5 米甚至更遠，缺點是近距離的精度目前相比 3D 結構光還有比較明顯的差距。
基於上述的原因，OPPO 對 TOF、3D 結構光兩項技術的思路是取長補短：在手機前置上，用精度更高的 3D 結構光做支付和 3D 美顏，在後置上，使用 TOF 來獲得更長的工作距離。
這也是 OPPO 和 vivo 兩家都在積極探索 TOF 技術的廠商最大的不同。
在 vivo 一個多月前做的 TOF 技術 demo 中，vivo 強調的是 TOF 在手機前置上的應用，具體有人臉解鎖、人臉支付（已經支持微信人臉支付）、3D 拍照和建模，而 OPPO 則把 TOF 留給了後置，前置交給精度更高的 3D 結構光。
需要說明的是，雖然 OPPO 在同時做 3D 結構光和 TOF，但這並不意味著 OPPO 會立刻推出在手機前後分別同時搭載 3D 結構光和 TOF 的手機。
根據我們從 OPPO 工程師口中得到的消息，今年晚些時候推出的搭載 TOF 技術的手機並不會使用 3D 結構光，第一款同時搭載 3D 結構光和 TOF 的手機預計要等到明年。
OPPO TOF 方案的「獨門秘籍」
TOF 並不是一項很新的技術，加上在 3D 視覺上的廣泛的前景，讓 TOF 在行業裡不乏「玩家」。不過在這次的技術溝通上，OPPO 透露了自家 TOF 技術的幾個「獨門秘籍」。
TOF 方案的核心指標之一是 Z 軸方向的精度，OPPO 的 TOF 技術採用了雙頻驅動方案，擁有 240 fps 的採樣率，然後每 8 幀合成一張深度信息圖，實現了 1% 的絕對精度和 0.5% 的相對精度。
OPPO 的 TOF 技術第二個特別之處是精度標定。和 3D 結構光類似，TOF 的元器件非常精密，個體上的一丁點誤差就可能對測量精度帶來明顯的干擾，精度標定就非常重要。OPPO 表示，「在研發過程中僅針對精度標定就已經進行了三輪標定的設備更新，每一次都投入了很高的研發成本，同時我們研發出了一套四個距離四個角度多次標定的創新組合方案。」
另外，OPPO 還採用了索尼最新的為 TOF 打造的背照式 CMOS 傳感器，相比業界常用的 CCD 方案在功耗上可以降低 3 到 5 倍。
此外，OPPO 的 TOF 方案還選擇了自然光譜中量最少的 940nm 波長的光信號，不容易受到環境光的干擾，除非是十幾萬 Lux 這樣的強光，OPPO 的 TOF 方案可以做到暗光、白天都能無差別正常工作。
全面佈局 3D 視覺影像，也是為 5G 時代的蓄力
由於 TOF 的工作距離明顯比 3D 結構光更遠，可以在更大的範圍內進行 3D 信息採集，這就給 TOF 未來的應用場景留下了更多的想象空間。
在溝通會上，OPPO 展示了一些 TOF 技術的應用場景，比如使用 TOF 獲取的精確數據來虛擬「試穿」衣服，和 AR 結合「虛擬」裝修房間，通過實時 3D 建模的數據玩體感遊戲。
關於 TOF 技術更加具體的功能，我們可能還要等待 OPPO 之後的新品發佈會。可以肯定的是，隨著技術的逐漸成熟，目前已經在工業、醫療等領域得到廣泛應用的 3D 視覺技術，有望在未來的一段時間內在手機中取得大的突破，為智能手機賦予更多具有「未來感」的功能。作為目前業界唯一的一家同時展示了 3D 結構光和 TOF 方案的手機廠商，OPPO 在 3D 視覺影像上的佈局無疑走在了前面。
在即將到來的 5G 時代，由於 5G 網絡可以提供遠高於 4G 時代的帶寬，3D 視頻通話這種對上傳和下載速率要求極高的功能將會成為現實。
在 OPPO 今年 5 月份的 3D 結構光技術溝通會上，OPPO 就展示了使用 3D 結構光原型機和高通的 5G 原型機實現的 3D 視頻通話 demo。
有了工作距離更遠的 TOF 的加入，3D 視頻通話的使用場景會得到進一步的拓展，虛景+虛景的遠程 VR，虛景+實景的遠程 AR，實景+實景的遠程 JR（Joint Reality）等現在看還有些「科幻」的功能有望在未來得到普及。
「下一代產品」就會用上 TOF
聊完了技術本身，最後的問題當然是什麼時候能用上了。好消息是，和 OPPO 的大多數技術展示類似，TOF 技術的產品化落地也將很快。
OPPO 表示，他們的「下一代產品將搭載 TOF 技術，實現後置 3D 影像技術的應用」。不出意外的話，這個「下一代」產品就是馬上到來的 R17 系列了。
閱讀更多 極客公園 的文章
