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钛媒体 01-18

手机上的 ToF 镜头到底是前途未卜还是一片光明?

图片来源 @视觉中国

文 | 雷科技 leitech,编辑 | 定西

随着技术的不断成熟,手机厂商的 " 灵感 " 也越来越枯竭,当处理器、屏幕等硬件都逐渐趋于同质化后,手机厂商们又把眼光放在了手机拍照领域,希望自己能通过一些特殊的点搞出差异化,从而吸引用户。

而提到手机影像发展,最让小雷印象深刻的莫过于一颗仅有 200 万像素的特殊镜头。当然,它既不是我们印象中的战术黑白镜头或是微距镜头,手机厂商把它称之为 ToF 镜头,不过它并不会参与到手机成像环节中。

说起 iPhone 和安卓手机之前的区别,除了系统和处理器之外,其实还有一个值得注意的点,那就是你在 iPhone Pro 系列(特指 iPhone 12 Pro 系列及 ihone 13 Pro 系列)上能看到一颗看似是镜头实际上被称作是 LiDA 雷达的 " 黑洞 "。实际上 iPhone 的这颗 LiDA 雷达传感器就是安卓前两年已经 " 玩烂 " 的 TOF 传感器。

ToF 镜头在手机行业算是一个坐过山车的配置,2018 年时有一个小高峰,当时的手机大厂,如三星、华为、OPPO、vivo、小米、LG 等也在中高端机型中配置了 ToF 镜头,但近两年我们几乎难以再见到它的身影。

在安卓手机阵营的带动下,曾经被市场 " 热炒 " 的 ToF 似乎正面临着尴尬的境地。消费者不在意,手机厂商不愿意继续研发,种种原因都导致了 ToF 镜头在短短两年时间内从顶峰跌至低谷,这到底是因为 ToF 镜头自身的问题还是市场的外部因素?

01 所谓的 ToF 不过是一个噱头?

首先我们需要明白,ToF 只是 Time-of-Flight(飞行时间)的缩写,它的原理是将一组人眼看不到的红外光(激光脉冲)向外发射,遇到物体后反射,反射到摄像头结束,计算从发射到反射回摄像头的时间差或相位差,并将数据收集起来,形成一组距离深度数据,从而得到一个立体的 3D 模型的成像技术。

而将这项技术运用到手机上时,它的作用就变成了辅助手机增加拍照对焦速度,优化大光圈背景虚化功能,通过计算光线从光源到被拍摄物体的时间,以此计算出被拍摄物体的深度信息。

2018 年,OPPO R17 Pro 成为首款搭载 ToF 3D 镜头的机型,随后发布的 vivo NEX、荣耀 V20 和华为 P30 都表示自己搭载了 ToF 技术,能够实现 3D 测距、3D 拍摄等功能,根据相关资料显示,2019 年 TOF 机型出货量为 77.6 百万台, 其占比越来越高。

此外 ToF 镜头对环境的要求并没有那么大,几乎可以在任何环境下运行;也没有那么大的数据偏差,ToF 镜头可以把景深信息直接传送给手机,不用二需要次计算,所以它要比传统的相机更有优势。最为重要的是 ToF 镜头比较容易量产,所以成本比较低,而且可塑性极强,你不用操心它放在什么位置。

种种优点使得 ToF 镜头一时间成为手机市场中的宠儿,当时几乎所有的旗舰手机都会配备这么一颗 ToF 镜头。可是就当市场都以为这可能就是未来手机影像的发展方向之一时,搭载 ToF 镜头的手机又突然消失得无影无踪。

问其原因,其实很简单,ToF 技术缺乏刚需应用支持。在手机的发展史上,新软件功能的开发通常和新的元器件的搭载是相辅相成,互相促进的。就好像当年 14G 应用和 4G 手机一样,如果没有大范围的 4G 手机和套餐的普及,就不会有抖音为代表的短视频,王者荣耀为代表的团队竞技游戏,钉钉为代表的多人在线视频会议以及远程教育等应用的崛起。而这些应用的出现反过来又促进了 4G 网络的进一步发展。但就目前来看,根本没有一款现象级应用能够支撑 ToF 技术的进步。

比如说,ToF 可以用来扫描物体的形状,然后自动建立一个 3D 模型。但问题就在于,大多数消费者家中并不会有 3D 打印机,就算建出了模型也没有什么实际作用。

又比如说,它可以用于物体测距,能把手机变成 AR" 尺子 " 来使用。但问题在于,这种测距功能看似科幻,但精确度极易受光线、物体表面纹理、测量角度等等因素的影响,所以真要用起来,可能远不如卷尺来得更方便和精确。

再比如说,它可以用于手机影像功能的辅助对焦,但实际上 ToF 的测量速度其实并没有想象中那么快,无论是精度还是速度都远不及传统的激光传感器。以至于去年年初一些配备了 ToF 的机型,在去年下半年和今年上半年的后续产品中,又把 ToF 去掉,换成了激光对焦模组。

种种 " 鸡肋 " 的功能让用户难以再提起兴趣,因此 TOF 技术似乎失去了切入点和落脚点。

当然,ToF 镜头模组功耗和发热量大、分辨率较低、成本较高等缺陷也使得手机厂商不得不放弃这么一个 " 前途可期 " 的硬件,毕竟对于消费者而言,成熟的技术才能引起他们的注意。

根据国外媒体 GSMarena 的投票结果显示,凑数镜头成了今年手机中最令人深恶痛绝的设计,所谓的 ToF 镜头、AI 传感器和微距大部分在手机成像中起到的作用微乎其微,即使不搭载这些凑数镜头,手机的影像系统也能保证正常工作,厂商为了噱头无所不用其极,成为了这个行业中的普遍行为。

02 谁能拯救 " 鸡肋 " 的 ToF?

虽然 ToF 短时间内在手机上没有用武之地,但这就能证明它真的没有用武之地吗、答案显然是否定的,从前文中可以看出 ToF 技术最大的优点在于测距,它的深度计算精度并不会随距离改变而变化,而且能够保持在厘米级别,这使得它在包含大范围运动的场景下适用度非常高。

因此,近两年爆火的扫地机器人就成了市场最看好的落地场景,但是根据市场调研,买完扫地机的消费者的评价并不高,主要原因有 2 个,一是根本扫不干净,二是机器人太傻,不知道规划路径,还经常被卡住。

针对这些痛点,不少扫地机器人厂商纷纷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,就能让扫地机器人的体积能变得更加轻薄、高效,更加受到消费者的喜爱。

另外像什么自动驾驶中行车环境的测距、感知,工业领域人机协同安全距离的监测、物流行业的体积、重量计算,机器人的导航等等都是 ToF 技术目前能够真正发挥作用的地方。

不过话说回来,ToF 技术想要进一步发展,成为未来的主流技术之一,目前最大的问题仍是成本。我们将 ToF 镜头的产业链进行拆解,可详细分为 : 上游为红外传感器、红外光源、光学组件、光学镜头以及图像传感器(CCD 和 CMOS 图像传感器),中游为传感器模组、摄像头模组、光源代工、光源检测以及图像算法,下游即为终端和应用厂商。

其中图像传感器是 ToF 传感器的核心组件,此前 CCD 图像传感器一直是 ToF 的必备组件,但是我们知道 CCD 图像传感器一直以来都是用在医疗、航空航天等高端领域,用在 ToF 十分不利于普及。

另外解析之前搭载 ToF 镜头的手机,不难发现其供应商无一例外是外国厂商,国内厂商目前差距较大,仍需不断追赶。

早在 2019 年时,小米副总裁卢伟冰曾表示 TOF 镜头只是个噱头,目前并没有太大的实际效用。而荣耀发言人 " 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。但就目前的情况来看,ToF 镜头并没有像大家想象中那样成为主流配置,究其原因还是过于鸡肋,没有足够实用的软件去支撑。

不过小雷还是认为,ToF 技术随着 5G 网络的进一步覆盖和相关技术的进一步下降,在上述提到的智能家居、自动驾驶、AR/VR 游戏等领域还是有不小的发展空间。至于手机,可能还得需要一个 " 爆款 " 应用才能让它被消费者和市场所重视起来。

03 " 花里胡哨 " 可站不住脚

除了 ToF 镜头之外,简单回顾近两年的手机上那些昙花一些的功能设计," 升降式全面屏设计 " 必然榜上有名。确实,升降式设计能够提升手机的正面观感,也符合部分有强迫症的用户需求,但它与 ToF 镜头有着异曲同工之妙,为了实现这一设计,当时的手机不得不舍去太多更加实用的功能(例如防水、重量以及电池),这并不利于手机的发展,最终的结果大家都也都清楚,当下已经没有手机厂商会再去使用曾被 " 部分消费者 " 喜爱的升降式全面屏设计。

另外像什么 " 双屏 "、" 高像素 "、" 高倍数变焦 " 等等等等,这些都是近两年不少厂商曾大力推崇过的技术,然而随着市场的检验,这些看似实用实则花里胡哨的功能早已被抛弃。

从这些已被遗弃的功能中我们可以看出,如今的消费者早已不像之前那样容易被一些所谓的 " 宣传术语 " 给迷惑。手机技术在进步,我们的判断能力也逐渐在进步,单纯的噱头功能已经不再灵验,想要让消费者心甘情愿地为产品买单,还得看那些已经被消费者所认可的功能。当然,小雷也不是反对手机厂商们去创新,毕竟没有创新的话,手机发展早就停滞不前了,只是这些所谓的新功能,必须要建立在经常使用或足够实用的情况之上。

在未来的市场上将会如何演变,都只是各大厂商做出的产品探索。现阶段手机厂商想破头皮研发出的各种花里胡哨功能,无非也只是厂商对于市场需求,以及自己的产品发展方向,和其中的投入效益比等方面的综合反应。智能手机发展至如今的形态,似乎水到渠成,细数一下还是发现我们走过不少弯路,但这都是手机厂商们必然经历的阶段,我们也只能等待手机厂商们的下一次 " 灵感爆发 "。

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