AR和VR是ToF传感器的下一个风口吗
根据HIS Markit机构2018年对ToF传感器市场份额的预测，2020年ToF传感器在智能手机领域的市场份额将达到大约6.2亿美元。随着ToF应用场景的增多，从2021年到2022年，ToF传感器在智能手机的份额将从6.8亿美元下降到6.3亿美元，但智能手机市场仍然占据最大版图。
为何ToF技术在手机领域如此受欢迎？除了智能手机，ToF技术是否还有更多应用潜力，与3D感知紧密结合的AR和VR是否会成为ToF发展的新风口呢？
智能手机的ToF，从检测走向感知
想要解答ToF技术为何在手机领域如此受欢迎，就要先了解ToF技术在手机上应用有哪些。
炬佑智能创始人兼CEO刘洋在接受雷锋网采访时表示，ToF在智能手机上的应用有主要有三个，一是包括人脸识别在内的识别，能够帮助改进支付方式；二是手机摄影优化，特别是能够通过更精准地判断景深程度提升整个照片的效果；三是伴随VR和AR的发展，具有良好感知能力的ToF能够帮助手机提供相应的深度信息。
ToF技术面向智能手机的应用已经发展一段时间。早在2014年，ToF技术就用在智能手机前置距离传感器上，通过发射端主动发出光子，遇到障碍物时返回至接收端接收，主要应用于单点的光学测距，即主要在自动对焦、接近检测等方面发挥作用。
直到2017年，iPhone X前置结构光模组开启了3D成像时代，其他手机厂商争相追逐，应用于3D感知的ToF产业链得以发展。根据刘洋的介绍，作为产业链的一环，炬佑智能基本上同国外一些做体外3D感知的公司同时发展，如今已经发展成一家在ToF芯片、产品和系统都可以量产落地的公司，提供智能传感产品和解决方案。逐渐完善的产业链让ToF技术的应用打破接近测距的局限，过渡到3D感知。
事实上，3D成像和传感器模组包括ToF、双目测距和结构光三种关键技术。双目测距是模仿人眼的2个2D传感器组合在一起，需要两个以上的摄像头，软件复杂度高且精度好，但速度慢几乎不用于消费电子领域。
iPhone X所推出的结构光技术通过红外光将大约3万个点阵投射到物体上，用数量庞大的点阵得到物体的深度信息，精度高但有效距离有限，因此适合手机刷脸支付。
而ToF技术通过光源的飞行时间测量深度信息，软件集成度更低且速度更快，比结构光的材料成本低，尽管其精度逊与结构光，但也能够满足人脸识别所需要的精度，高速度和低价格使其广受手机厂商的欢迎。
“从长远来看，相比于其他支持3D感知的核心技术而言，ToF技术的性价比更高。”刘洋说道。这就意味着，ToF技术的应用不局限于景深，随着3D感知在市场上的发展，ToF将释放出更大的潜力。
从景深到AR和VR，技术难题只是第一步
根据Markets and Markets的数据显示，2019年全球AR市场规模达到107亿美元，预计到2024年将达到727亿美元，复合增长率达46.6%。另外，预计中国AR市场规模在2024年达到59亿美元。
刘洋认为，“在5G时代，AR、VR开始起步，不论是AR、VR应用所需的空间信息，还是三维信息，ToF都是最有效的核心技术，也是AR应用的最佳选择。”雷锋网了解到，对于AR应用，响应速度是关键指标之一，当从人的前庭感到运动到眼睛看到相应图像的时间差超过20ms时，人就会感到晕眩，除去显示和系统计算的时间，摄像头成像时间需要低于10ms。上文提到，在三种关键的3D感知技术中，ToF的速度最快，因此是AR应用的最佳选择。这也意味着，随着AR应用市场规模的增长，核心技术ToF也会随之增长。
不过，面向AR应用，ToF也面临一些技术难题，其中最主要的是AR应用依靠动态的体验，因此需要在高动态的场景下实现ToF 性能。5G时代，ToF技术的功耗控制面临更高的需求。
“多机干扰、多路径干扰、实时显示的高速动态追踪速度等等都是ToF的一些技术难题，但VR、AR的范围很广，需要针对具体的应用去做解决方案。面对这些ToF的技术难题，炬佑智能有很多解决方案，包括芯片级、硬件层面以及软件算法。例如面对多机多路径干扰问题，炬佑智能有自己独特的算法，可以支持上百个机器同时在一个区间得以应用。”刘洋说，针对ToF的技术难题，已经拥有基本的算法和方案，但是需要根据具体的VR、AR应用进一步优化。
在功耗方面，炬佑智能也有intuitive TOF的系统技术，可以根据场景动态控制传感器和发光部分，降低ToF 系统的功耗。
刘洋还提到，ToF的这些技术难题并不是VR和AR发展的瓶颈，相对而言，更难的是VR和AR本身所需的显示技术以及应用场景的开发。
ToF与AR，将在互相匹配中发展
既然ToF是AR、VR的核心技术之一，也没有所谓的“技术瓶颈”，那么AR和VR会成为ToF技术的下一个风口吗？刘洋认为，AR、VR需要3D感知技术，ToF作为最适合实现AR、VR的3D 感知技术必然会随着VR和AR的发展而发展。除此之外，物联网连接、智能家居、机器人等需要3D感知的产品也都是ToF的发展方向。
刘洋还表示，“与其说AR、VR给ToF技术带来发展机遇，不如说两者是互相促进的关系，AR、VR的产品还不完善，尚未形成固定的技术系统，因此针对VR、AR产品的ToF技术在解决技术难题时，也没有固定的解决方案，需要根据具体的场景调整解决方案。例如集成在手机上的ToF 需要同周边的传感器摄像头匹配，更注重拍摄效果，而集成在眼镜里的ToF则更注重定位需求。”
虽然AR、VR的产品尚未成熟，但已有不少ToF技术与其结合落地的案例。在AR方面，率先使用dToF 的iPad Pro还能够用来进行AR测量、AR游戏与AR装修设计。刘洋表示，在炬佑智能的合作厂商中，已有厂商做出3D平板，通过跟踪人的头部范围，做出相应的改变。另外在VR方面，也已有实现VR的眼镜和头盔，通过计算周边的景深数据确定方位。
另外，需要注意的是，由于VR通常是在封闭的虚拟空间中进行的，AR并不要求封闭的空间，而是将虚拟与现实相结合，因此对终端用户而言，后者的应用范围更加广泛。这意味着，相比VR，AR带给ToF 的机遇更大。
雷锋网小结
总的来说，ToF与AR、VR是在互相匹配中发展的，AR和VR有更加光放的应用场景时，相应地，ToF也就有了更多的发展机会。可能当AR和VR的技术系统固定时，就是ToF在VR、AR领域全面爆发之时。
文中图片源自：炬佑智能官网
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