记者 | 彭新
随着5G技术普及，许多AR应用正进入快车道，从应用端需求推动技术发展。在移动消费市场，关键解决方案的突破将有望增大AR应用前景。
近日，传感器解决方案设计和制造商艾迈斯半导体（ams）宣布推出新3D传感技术，并联合国产软件厂商虹软科技（ArcSoft）推出3D直接飞行时间（dToF）传感器解决方案。
艾迈斯半导体称，新传感器解决方案为业内首个安卓3D传感系统，该方案能够帮助厂商快速且简单的在移动设备中实现增强现实（AR）功能，可覆盖更大的距离范围，且功耗更低。艾迈斯半导体3D产品线高级市场经理Sarah Cheng表示，该系统将在2021年底之前开始投产。
新3D dToF系统将多种技术组合在一起。艾迈斯半导体提供了高功率红外垂直腔面发射激光器（VCSEL）阵列、点阵光学系统和高灵敏度单光子雪崩光电二极管（SPAD）传感器。技术规格上，该系统具备高环境光抗扰性，与如今市面上提供的3D ToF解决方案相比，其峰值功率高出20倍；新系统也针对移动设备房间扫描距离范围内高帧率运行环境，优化最低平均功耗。
软件端，由虹软中间件针对新传感器系统的特点进行优化，并结合RGB摄像头的输出，将深度图像转换为精确的场景重建，最终提供更身临其境的增强现实体验。此外，为了最大程度地减少集成工作量，且因为解决方案与安卓操作环境集成，使手机厂商能够直接集成新的dToF功能。
利用时间差来计算距离的ToF（Time of Flight/飞行时间法）技术，其基本原理是传感器发出近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息。
按照是否直接依靠时间计算距离，ToF技术又可分为iToF间接飞行和dToF直接飞行两种技术路径。dToF直接测量飞行时间，原理是通过直接向测量物体发射光脉冲，并测量反射光脉冲和发射光脉冲之间的时间间隔，得到光的飞行时间，从而直接计算待测物体的深度。dToF与iToF的关键规格对比显示，dToF解决方案的精度不会随着距离的增加或减小而改变、不需要进行大量后续处理，而iToF解决方案则反之。
ToF被视为实现手机、AR设备等领域AR功能的关键技术，是AR、VR时代的催化剂。在手机内配置ToF传感器已存在多年，除苹果iPhone搭载的是dToF传感器以外，安卓阵营基本采用iTOF。应用上，TOF传感器主要使用于后端相机模块，以计算摄像主体的深度，目前三星、华为、OPPO、vivo等品牌均有在中高端机型中配置。以三星发布的Galaxy S20系列手机为例，其ToF相机可在拍摄视频时，实时背景虚化。此外，使用者可实现摄像时前景和背景焦点之间切换，只需要轻单击即可切换焦点。
至今仍然没有安卓手机厂商可以在其手机平台上加载3D dToF技术，是安卓手机与iPhone的主要硬件技术规格差异之一。对此，Sarah Cheng解释称，iToF在芯片的工艺和产业链趋于成熟，但达到的效果并不是很完美，从而导致其应用受阻。而dToF技术在激光功耗、抗干扰、远距离精度等方面存在明确优势，是远距离应用的关键技术，但是在工艺和生产链中均离成熟尚远，所以仍需较长时间地打磨。
本次艾迈斯半导体推出的3D dToF传感方案，可视为安卓阵营在AR、摄像领域应用上实现关键突破。艾迈斯半导体称，新推出的3D dToF传感方案系统可实现3D环境和物体扫描、摄像头图像增强，以及在黑暗条件下提供摄像头自动对焦辅助。在强光、弱光、室内、室外、较复杂环境光等条件下，在恒定分辨率下可实现较大的距离检测范围和较高的（不变的）距离检测精度。
艾迈斯半导体与虹软期待新3D dToF系统有望打开移动端多项应用前景。虹软科技高级副总裁兼首席营销官徐坚称，在移动设备中加载3D dToF技术有望激发出下一波热门消费应用，从摄影增强到AR交互，例如室内造型和重建。艾迈斯半导体预计，从2022年开始，高端安卓移动设备将会更大范围地采用3D dToF技术来改善后置AR和图像增强功能。
主要科技巨头已将AR作为重点市场战略。2017年，苹果CEO蒂姆·库克在北京出席活动时预言，AR是一项跨设备的技术，一旦成熟，将充斥人们生活的方方面面，是苹果公司重点布局的方向。同年苹果推出iPhone X开始，将结构光的Face ID带入脸部识别，开始掀起3D深度相机的手机应用风潮。而随着5G网络的铺开，高通和华为海思相继推出专用芯片，再加上全球电信运营商力推，都为AR设备在行业市场的普及创造了有利条件。
Yole的预测数据显示，全球3D成像和传感器的市场规模在2016–2022年的CAGR（Compound Annual Growth Rate，复合年均增长率） 为38％，2017年市场规模为18.3亿美元，2022年将超过90亿美元。其中，消费电子是增速最快的应用场，2016–2022年的复合年均增长达160％，到2022年消费电子市场规模将超过60亿美元。国盛证券预测，从2020年开始ToF的出货量将进一步爆发，特别是在iPhone 12系列发布之后，ToF在整体3D感应市场中占比有望达到40%。
艾迈斯半导体总部位于奥地利，主打高性能模拟传感器产品，在光学传感器领域有领导地位，主要面向手机、汽车等消费市场。借助移动互联网大潮，近年来，该公司取得了强劲业绩增长。过去三年，艾迈斯半导体营收从2016年的5.5亿欧元攀升至2020年的23亿欧元。2019年艾迈斯半导体宣布收购德国照明设备集团欧司朗，双方合并后在全球约有30个研发中心，全球员工约3万人。
