首发安卓 3D 结构光之后，OPPO 还要为后置相机增加 TOF 3D 识别

一年前的时候，提到 OPPO，多数人可能首先会想到的是明星代言和电视广告。进入 2018 年之后，OPPO 在明星代言和电视广告上的动作依然频繁，不过在这之外，OPPO 身上又多了一些之前并没有展现出的特质。

从产品上看，OPPO 在连续三年用定位中端的 R 系列爆款来刷高销量之后，终于在今年 6 月份的时候迎来了旗舰产品线 Find 的回归。

在 Find X 突破性的设计背后，包含了很多堆叠和技术上创新，比如经过了严谨验证的升降式模组，跳脱天线净空区限制的八天线智能切换方案，以及安卓阵营中第一个量产的 3D 结构光。

通过 3D 结构光模组，Find X 可以获得非常精确的前置人脸 3D 信息，从而实现解锁、支付、3D 美颜等功能，不过 OPPO 对 3D 视觉技术的探索并不止于此。

8 月 6 日，OPPO 在位于北京的办公室召开了一场技术沟通会，在即将到来的新品上，OPPO 会为它的后置相机上赋予 3D 视觉能力，而这次的方案是 TOF。

TOF 是什么？

如果你关注最近的科技圈新闻的话，应该对 TOF 这项技术还有些印象。在今年 6 月底的 MWCS 上，vivo 就刚刚做了 TOF 技术的展示（这两家的方案差别很大，下面会详说）。

TOF 的英文是 Time of Flight，直接翻译过来就是「飞行时间」，它的原理是适应特殊的发射器发出经调制的近红外光（OPPO 用的是波长 940 纳米的激光），光线遇到人或物体后反射后再折回到接收器上，通过测算这个过程所需的时间，就可以计算出距离被测物体的距离。

当向一个目标物体发射足够多这样的近红外光然后进行接收和计算，将这些距离信息汇集在一起，就可以获得目标物体的深度信息。

其实 TOF 方案在智能手机上早就有过应用，一两年前的中高端手机经常可以看到（目前依然有一些手机采用）的激光对焦用的就是 TOF 测距，不过激光对焦测的只是一个目标点的距离。

TOF 方案包含了 5 个核心的硬件单元：红外发射单元、光学透镜、成像传感器、控制单元、核心算法计算单元。

红外发射单元的 Vcsel 发出脉冲方波，然后通过 Diffuser 将光调制均匀的面光源并发射出去，发出去的光线被目标物体反射回来，经过光学透镜的过滤，打到 TOF 专用的成像传感器上并进行光点转换，利用核心算法计算单元将 RAW 图换算成深度图。

TOF 和 3D 结构光的区别

目前市面上主要有三种做 3D 立体视觉，分别是双目方案、3D 结构光方案、TOF 方案。

双目方案最常见的应用就是目前主流手机上的双摄背景虚化，原理是利用两颗摄像头之间的视差来定位，本身的精度一般，限制也比较多（比如遇到白色墙面这类无特征点的场景会直接「抓瞎」）。配合 AI 算法，双目方案做人像的模拟虚化还可以，但要在手机上做高精度 3D 视觉识别就走不通了。

和利用自然光进行被动采集的双目方案不同，3D 结构光和 TOF 都是主动采集方案（需要额外「打光」），二者的不同之处在于 3D 结构光发射的是 DOE 衍射后的散斑，而 TOF 发射的是面光源。

这两种方案各有优势：3D 结构光的优势是精度更高，缺点是工作范围有限，目前的方案 1.2 米基本就到头了；TOF 的衰减问题则要小很多，工作距离可以达到 5 米甚至更远，缺点是近距离的精度目前相比 3D 结构光还有比较明显的差距。

基于上述的原因，OPPO 对 TOF、3D 结构光两项技术的思路是取长补短：在手机前置上，用精度更高的 3D 结构光做支付和 3D 美颜，在后置上，使用 TOF 来获得更长的工作距离。

这也是 OPPO 和 vivo 两家都在积极探索 TOF 技术的厂商最大的不同。

在 vivo 一个多月前做的 TOF 技术 demo 中，vivo 强调的是 TOF 在手机前置上的应用，具体有人脸解锁、人脸支付（已经支持微信人脸支付）、3D 拍照和建模，而 OPPO 则把 TOF 留给了后置，前置交给精度更高的 3D 结构光。

需要说明的是，虽然 OPPO 在同时做 3D 结构光和 TOF，但这并不意味着 OPPO 会立刻推出在手机前后分别同时搭载 3D 结构光和 TOF 的手机。

根据我们从 OPPO 工程师口中得到的消息，今年晚些时候推出的搭载 TOF 技术的手机并不会使用 3D 结构光，第一款同时搭载 3D 结构光和 TOF 的手机预计要等到明年。

OPPO TOF 方案的「独门秘籍」

TOF 并不是一项很新的技术，加上在 3D 视觉上的广泛的前景，让 TOF 在行业里不乏「玩家」。不过在这次的技术沟通上，OPPO 透露了自家 TOF 技术的几个「独门秘籍」。

TOF 方案的核心指标之一是 Z 轴方向的精度，OPPO 的 TOF 技术采用了双频驱动方案，拥有 240 fps 的采样率，然后每 8 帧合成一张深度信息图，实现了 1% 的绝对精度和 0.5% 的相对精度。

OPPO 的 TOF 技术第二个特别之处是精度标定。和 3D 结构光类似，TOF 的元器件非常精密，个体上的一丁点误差就可能对测量精度带来明显的干扰，精度标定就非常重要。OPPO 表示，「在研发过程中仅针对精度标定就已经进行了三轮标定的设备更新，每一次都投入了很高的研发成本，同时我们研发出了一套四个距离四个角度多次标定的创新组合方案。」

另外，OPPO 还采用了索尼最新的为 TOF 打造的背照式 CMOS 传感器，相比业界常用的 CCD 方案在功耗上可以降低 3 到 5 倍。

此外，OPPO 的 TOF 方案还选择了自然光谱中量最少的 940nm 波长的光信号，不容易受到环境光的干扰，除非是十几万 Lux 这样的强光，OPPO 的 TOF 方案可以做到暗光、白天都能无差别正常工作。

全面布局 3D 视觉影像，也是为 5G 时代的蓄力

由于 TOF 的工作距离明显比 3D 结构光更远，可以在更大的范围内进行 3D 信息采集，这就给 TOF 未来的应用场景留下了更多的想象空间。

在沟通会上，OPPO 展示了一些 TOF 技术的应用场景，比如使用 TOF 获取的精确数据来虚拟「试穿」衣服，和 AR 结合「虚拟」装修房间，通过实时 3D 建模的数据玩体感游戏。

关于 TOF 技术更加具体的功能，我们可能还要等待 OPPO 之后的新品发布会。可以肯定的是，随着技术的逐渐成熟，目前已经在工业、医疗等领域得到广泛应用的 3D 视觉技术，有望在未来的一段时间内在手机中取得大的突破，为智能手机赋予更多具有「未来感」的功能。作为目前业界唯一的一家同时展示了 3D 结构光和 TOF 方案的手机厂商，OPPO 在 3D 视觉影像上的布局无疑走在了前面。