這陣子大家一定很常聽到一個詞——3D 傳感，打從去年蘋果 iPhone X 問世，提供 Face ID 人臉解鎖的 3D 立體影像感測技術，就成了大熱門，直到近幾個月安卓陣營包括小米、OPPO 也終於跟上，發佈了支持 3D 傳感的產品。小米搶在 5 月公佈了一款小米 8 透明探索版，強調是安卓陣營第一款 3D 傳感手機，使用以色列公司 Mantis Vision 的 3D 編碼結構光方案、奧地利公司 AMS 則提供紅外光（IR）垂直腔面發射雷射器（VCSEL）陣列等，有網友放上開售的海報照片，顯示將在 7 月 24 人開賣，一度遭網友訕笑是“PPT 造機”，反倒讓 OPPO Find X 後發先至，搶了開賣的先機。
其實 Find X 一亮相就獲得高度關注，除了機構設計有創意，採用雙軌潛望結構，也就是可升降攝像頭，意外扯出“照妖鏡”趣聞之外，這支手機更像是彙集了近年來中國獨角獸們技術之大成，像是商湯的 2 個 AI 技術：人臉 3D 重建和前置 3D 虛化，曠視 Face++ 的人臉識別應用，但在進行人臉識別之前，如何通過光學的手段獲取信息，並將這些原始的數據處理成帶有深度、距離的三維信息，靠的是 3D 傳感硬件方案來實現，則是出自於一家位於深圳、低調的獨腳獸公司“奧比中光”之手。
中國第一個實現 3D 傳感模組量產的公司
早在去年 iPhone X 問世時，蘋果供應鏈就已經傳出，蘋果與關鍵元件 VCSEL 供應商 Lumentum 簽有一紙專利協議，在專利高牆的保護下，其他公司很難繞過蘋果設下的門檻而使用類似的方案，知名的法國調研機構 Yole Developpement 的 MEMS 與成像技術研究主管 Pierre Cambou 就曾表示，蘋果 TrueDepth 攝像機技術設立了高門檻，預計其他競爭對手可能需要超過 1 年時間才能提供可匹敵 iPhone X 的 3D 傳感技術。
不過，這個詛咒已經被打破，OPPO Find X 於日前正式銷售，讓安卓陣營量產的時間提前了不少，身為供應商的奧比中光也在這一波 3D 傳感浪潮中一戰成名，讓國內的手機公司能夠在一年之內就推出實現 3D 傳感的手機，斷了蘋果專美於前的路，更值得注意的是，在 3D 傳感領域有三大巨頭公司：蘋果、微軟以及英特爾，奧比中光作為中國第一個實現 3D 感測模組（光學鏡頭＋發射器＋ ASIC 芯片）量產的公司，帶來關鍵零部件國產化的行業意義。
3D 感測技術方向
先簡單科普一下，目前 3D 傳感有三個常聽聞的技術方法：
立體視覺（Stereo Vision）：利用兩個攝像頭讓 2D 圖像加了深度，創造立體成像，類似人眼的原理。
飛時測距（ToF，Time of Flight），亦有人稱飛行時間法：利用 LED、雷射二極體（LD）打出光源，照射到物體後光反彈回來，由於光速已知，所以能用紅外光感測器量測反彈回來的時間，進而算出物體的距離。
另一個就是當今的主流的3D 結構光（Structured Light）：利用 LD 等打出不同的光源圖形，光接觸到物體後反射回來的會是形變或扭曲的光線圖形，再利用紅外光感測器，判斷該物體的立體結構。是蘋果 Face ID、OPPO FaceKey 採用的主要技術。其中結構光包括條紋結構光、編碼結構光和散斑結構光。
不論是從蘋果或 OPPO 所公開的結構，都可以看到使用了紅外光攝像頭、點陣投影器（Dot Projector），其中點陣投影器有幾個關鍵元件，如 VCSEL 、繞射光學元件（DOE）、晶圓級光學元件（WLO），WLO 又包括擴束組件、準直組件和投射透鏡，進而產生出數萬個“結構光點”，例如蘋果打出大約 3 萬個光點到用戶的臉上，而 OPPO 則打出 1.5 萬個光點。
圖｜蘋果 TrueDepth 相機結構
圖｜OPPO 相機結構
奧比中光副總裁陳摯接受 DT 君採訪時指出，在 3D 傳感領域，很難有單一技術可以滿足所有的場景需求，在不同的地方就會使用不一樣技術，因此奧比中光在各種技術都有投入研發。但是，為什麼手機最先使用結構光技術？主要在於技術成熟度、核心元器件的製造以及技術產生的效果。舉例來說，“結構光具有高分辨率、高幀率的優勢，現階段 ToF 則有分辯率較低、成本較高，量產可能性還沒有準備好，”他說。
由於手機人臉掃描需要高清度的識別，但目前 ToF 模組普遍的分辨率是 224X171，相較於結構光的 1280X800 有一大段差距，不過，ToF 仍有優點，不易受到背景強光的影響，故在戶外環境表現較好。
繞開巨頭專利憑本事
令外界好奇的是，在手機 3D 傳感器實現大規模量產，當時就只有蘋果一家，奧比中光是怎麼做到安卓領域的第一、也是目前唯一的一家？簡單來說，只有一件事——繞開蘋果的專利。
大家應該都知道行業潛規則，想要跟蘋果做生意，供應商很多時候都得遵守“排他”條款，技術不能給其他廠商使用，或者是某些型號的元件不能供貨他人，但是 3D 感測技術較新穎且複雜，不像其他零組件有許多廠家能選擇，可以供應 3D 傳感關鍵零組件的廠商就少數幾家，很難避免沒有重合的部分，因此，如何迴避蘋果專利就得憑本事。
陳摯表示，作為 3D 感測模組公司，我們知道需要什麼元器件、怎樣的規格，“從光學鏡頭＋發射器＋ ASIC 芯片，都是我們自己設計”，一是在光學原理及技術設計找到突破口，以避開蘋果的專利，二是同時做技術創新，以達到在性能上與對手旗鼓相當。
從技術概念來說，結構光是一項複雜的技術，涉及光學設計、整體系統的優化，算法又會與芯片有連動。把一個你設計好的一個 Pattern（光源結構）投射出去，接觸到外面的物體，反應了之後接收回來，再通過一些軟件計算提取出深度。
這個 Pattern 可以說是各家比誰的方案比較強的重要關鍵！雖說結構光原理相通，但各業者都有自己的方式，設計出的 Pattern 也不盡相同，“這塊可以是說專利裡面很重要的一個範圍”，每一家設計 Pattern 都有自己的方法，所以就看怎麼設計、光學上怎麼實現這個 Pattern，都會影響產生的效果。奧比中光在 3D 傳感領域已申請專利近 400 件，這也是能夠與蘋果、微軟等巨頭展開競爭的一個關鍵。
OPPO 項目的挑戰
為了實現 OPPO 這個項目可以分為三部分來談，一是光學技術突破，畢竟 TrueDepth、Face ID 只有蘋果自己知道怎麼做，而結構光從過去大的東西做到小的東西，放在手機裡，不光是數量級的問題，在全面屏的要求下，留給元件的空間越來越小，所以光學設計、激光衍射元件等核心元器件的設計，以及有了這些東西之後，模組怎麼生產等，都是當初得克服的挑戰。
二是手機上的應用，比如溫度的變化是否會影響性能，手機摔了一下是否影響穩定性？如何維持性能、以及溫度和結構的穩定性，都必須滿足手機客戶的要求。
第三部分則是算法，陳摯表示，有些難題要從算法上克服掉，硬件上面的算法會轉化到芯片，所以“我們設計了專門給手機使用的 ASIC 芯片，由此獨立芯片來支撐 3D 傳感的工作”。像是奧比中光就專門有團隊做芯片開發。他進一步解釋，3D 傳感使用的深度獲取算法是屬於光學測量領域，將其固化在芯片裡，可以降低感測的功耗，維持手機的續航能力，同時還能通過此法提高手機的適配性。
前置有了 3D 傳感，開始玩後置
現階段看來，結構光方案暫時取得上風，但未來 ToF 陣營也不斷努力，像是 vivo 就宣稱看好 ToF 方案，並在今年世界移動通信大會（MWC）上展示了 ToF 3D 傳感技術，宣稱有效深度信息點與工作距離分別比結構光高了 10 倍和 3 倍，並可能在今年底推出。
陳摯認為，上述 3 種技術並不是完全隔離，可能會有融合應用如結構光＋立體視覺。另外“TOF 也是一個非常大方向”。目前手機“前置攝像頭”大部分是採用結構光方案，3D 傳感進入手機必定是大勢所趨，它會賦予手機越來越多功能，所以前置有了之後，“後置攝像頭”會在未來的某個時間出現。
“後置的 3D 傳感就是意味著各種各樣東西都可以進行掃描”，像是掃描房子、人體，幫助你去買傢俱、買衣服買鞋，同時幫助與 AR 做更多的結合，因此技術上得滿足更多的需求，比如測量距離、使用場景的抗光、抗強光等，在這些情況下，ToF 有可能會更多參與到手機裡，“後置很可能就是 ToF”，不過後置應用可能需要再過1～2 年時間，屆時技術本身也會進化。
市場盛傳蘋果將在兩個月後登場的年度最重要發佈會上，讓 Face ID 走入 iPhone 全系列機種，甚至連平板 iPad 也支持，隨著蘋果讓人臉識別普及，不再是旗艦機種獨有的功能，勢必會帶給安卓陣營更多的壓力。預計今年年底到明年初 3D 傳感手機將開始會滲透到主流機種，3D 傳感商機也跟著大爆發。因此除了 OPPO 之外，預計奧比中光的方案也可能會在今年底其他品牌的機型上落地。
圖｜奧比中光 CEO 黃源浩
成立 3 年獲利，又遇上了 3D 傳感大潮
儘管現在 3D 感測大熱，但在去年蘋果推出 iPhone X 之前，手機行業對此技術並沒有太多興趣，陳摯回憶，“之前其實手機廠商都不太能接受這個東西，認為這個東西真的會用、這個東西靠譜？覺得太早了。一直到 2017 年下半年，明顯感受到手機廠商態度轉變，從觀望變成非常進取。”
不過，奧比中光從 2015 年底開始投入手機攝像頭的研發佈局，隔年他們從行業、供應鏈的動態、消息裡感受到有一家公司正在準備做一件大事，預測很可能是蘋果要把 3D 感測放到 iPhone 裡，意識到手機領域將發生大事，並且投入手機前置 3D 攝像頭模組 Astra P 方案，也因為意識跟佈局得早，是奧比中光能快速讓技術量產、落地的原因。
而 2013 年可說是 3D 傳感領域關鍵的一年，蘋果在 2013 年收購了曾與微軟一起合作製造第一代 Kinect 設備的以色列公司 PrimeSense，當時大家以為蘋果為了 Apple TV 佈局，結果是在 iPhone X 上大展拳腳。同年，奧比中光創始人黃源浩在深圳一間 260 平方米的辦公室開始創業，師承麻省理工學院機械工程學系教授 George Barbastathis 的他，一直專注 3D 光學測量領域。
最初，奧比中光從工業領域切入，像是三維動態測量系統、工廠裡零部件及整機的逆向工程和質量檢測等，之後轉向消費產品及機器人，包括與電視廠商跟盒子廠商搭配銷售一個類似微軟 Kinect 的 3D 傳感攝像頭。在商場的服務機器人，目前全球的機器人公司 70％以上與奧比中光有合作，在國內的服務型機器人領域，有 90％的企業使用奧比中光的 3D 結構光攝像頭，可實現機器人自主導航（VSLAM）、避障、防跌落、自主跟隨等功能。
2016 年奧比中光從英特爾 RealSense 手上搶下了惠普多功能計算機的訂單，用戶把一個物體放在該計算機的攝像頭前，就能立刻 3D 掃描出該物體。奧比中光也在 2016 年開始獲利。隨著各種刷臉應用在國內蔚為風潮，不論是手機還是通路的刷臉支付，近一步把奧比中光推上了這一波 3D 識別的風口，今年 5 月完成由螞蟻金服領投、超過 2 億美元 D 輪的融資後，目前估值來到了 13 億美元，因此，手機領域和實體通路的 3D 成像應用如刷臉支付、試衣購物，是從現在到未來幾年重點推進的領域。
圖｜奧比中光副總裁陳摯
除了螞蟻金服，IC 設計公司聯發科也是奧比中光的股東，在今年 MWC 上，聯發科以自家的 P 系列晶片平臺搭配奧比中光的 Astra P，以能提供完整適配為賣點向客戶推廣，不過，競爭對手肯定會越來越多，市場不可能一家獨吃，例如高通與奇景（Himax）合作開發類似蘋果 PrimeSense 採用的 Light Coding 結構光技術，已宣佈量產跟出貨，據傳小米將率先導入。對於高通陣營的來勢洶洶，陳摯倒是顯得相當冷靜，“競爭肯定會越來越激烈，就看怎麼在這個競爭中去佔住這個先機吧，初創公司一定得跑得快，”他說。
在奧比中光辦公室裡，可以看到會議室、房間都貼了名字：盤絲洞、大雷音寺等，都是出自經典著作《西遊記》，其中黃源浩的辦公室外寫著“東土大唐”，命名的靈感來自創業的過程就像唐三藏取經一路艱辛、難關重重，3D 傳感一致被看好是未來的趨勢，但勢必也會有許多競爭者出現，奧比中光在這場競賽取得後發先至的成績，能否在未來的 1～2 年快速攻城掠地將是關鍵。
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