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从平面到立体,3D 感测将成旗舰机标配?

2020-06-17

从平面到立体,3D 感测将成旗舰机标配?

3D 感测技术可望将手机体验由 2D 延伸至 3D,而 ToF 导入后镜头也俨然成为趋势,手机大厂三星、华为、OPPO、vivo 都已列队,高阶旗舰机霸主 iPhone 也传明年正式导入 ToF 后製镜头。目前推出的 3D 感测手机应用大多还是着重强化照相功能,不过市场更为期待的是,后面庞大的 AR 市场与创造新行动体验。根据各家研调机构预估,今年 3D 感测手机渗透率约一成,明年随着苹果手机加入 ToF 后镜头行列,可望引爆 3D 感测商机,市场竞争态势加剧,但也可望加快 3D 感测导入,明、后年可望从导入期进入快速成长阶段。

让手机视觉从平面变为立体的那道光:结构光与 ToF 比较

3D 感测技术因苹果导入 iPhone X 的脸部辨识应用而声名大噪,苹果採用的是结构光,发射光斑(pattern)到物体上,再利用镜头拍摄变形的光斑,根据变形运算与判断深度,若距离太远则光容易发散,也相对较受环境光如阳光的干扰,适合近距离感测,如脸部解锁。

ToF(飞时测距,Time of Flight)顾名思义则是连续发送光脉沖,用感测器接收返回的光,透过探测发射与接收的飞行时间得出目标物距离,若以同样尺寸元件,ToF 解析度略逊结构光,但较不耗费后端处理器运算,感测距离长、且抗干扰性强,在手机后镜头应用潜力较大。

非苹手机厂开始将 ToF 当做旗舰机的一个行销卖点,多数应用主要聚焦在强化照相功能,让自拍更为立体、景深更为自然与鲜明,另外也有像 LG 用在前镜头的脸部辨识,而三星下半年主打旗舰机 Note 10+ 也大秀 3D 感测,将测距、隔空手势操作、3D 扫描等新应用纷纷放入。

为何旗舰机大力拥抱 ToF?

智慧型手机产业成长趋缓,面临创新程度不足的考验,而消费者也对于每年挤牙膏式的新技术导入感到疲倦,导致旗舰机销量滑落,短期来看,价格似乎也顶到天花板,就连苹果也有同样问题,只在既有功能上做提升,能做的已经相当有限了,手机厂必须要另闢蹊径,除了更好的体验,更要想办法创造新形态行动应用。

另一方面,手机产业竞争也激烈,一旦有一家以上的厂商导入 ToF,其他人也不甘于落后,这一波高阶手机导入 ToF 的风潮才正要开始。

但是 ToF 会是 3D 感测关键技术吗?

体感在手机应用还处于萌芽阶段,不过可发挥的空间很大,当前最被看好的就是 AR 应用,苹果则是在 AR 上着力最深的,虽然目前还没有推出 AR 相关硬体装置,但持续在 iOS 导入 AR 功能,而且早在多年前就布局 3D 手势等专利。

市场传闻,明年 iPhone 将正式在后镜头导入 ToF,而 ToF 在快速成像、抗干扰与远距离测量都较结构光具优势,能耗也还可容忍,且成本又较结构光低,势头逐渐压过结构光。

苹果 AR 软体应用逐步到位,而透过后镜头 ToF 的 3D 感测,可使虚实交融更无违和感、建立更真实的 3D 立体图像,进一步强化 AR 功能,先前法说会上,苹果执行长库克直言,苹果的确大力押宝 AR(placing big bets on AR),也留给市场许多想像空间。

从研调机构预估来看,苹果导入 ToF 将加速市场渗透率提升,预估明年到后年将进入快速成长阶段。

根据研调机构 Yole 2018 年的研究报告,2017 年至 2023 年 3D 影像与感测市场规模年均複合成长达 44%,其中,最大一块应用仍是消费市场,消费市场年均複合成长甚至可到 82%,未来市场规模则估将突破百亿美元。

挑战与机遇

经过近两年布局,3D 感测供应链已逐渐成熟到位,而 3D 感测模组单价虽仍不便宜,但已不到高不可攀的程度,未来随着採用数量与规模提升,整体生产成本还会再往下降,而就硬体价值链来看,感测器、发光源、3D 镜头模组、后端光学元件具有较大的产值规模,较为知名的大厂包括意法半导体(ST)、英飞凌(Infineon)、奥地利微电子(Ams)等。

台厂部分,精材先前已切入苹果 3D 感测封装,随着苹果进一步在后镜头导入 ToF 3D 感测,精材可望扮演更重要角色,而检测大厂致茂先前也大啖苹果 VCSEL 商机,预料随着明年 3D 感测需求大幅提升,致茂也将成为主要受惠者之一。


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