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　　【PConline 杂谈】整个2018年，智能机厂商似乎都在围绕全面屏三个字做文章。然而，在全面屏的风潮下，3D视觉识别与屏下指纹识别之间的竞争似乎并没有引起过多的关注。但对于智能机厂商来说，在可折叠屏即将爆发的2019年，选择3D视觉识别还是屏下指纹识别，或许将是改变公司未来走向的大事。

　　但如果放在更高的层面上看，3D视觉识别与屏下指纹识别之争，更是国产手机摆脱模仿，走向自主创新的证明。也许苹果也没能想到，其力推的3D结构光技术，没能像上一次TouchID一样，再次引领风潮。

　　然而，3D结构光的对手，不仅有屏下指纹识别，还有ToF技术。

　　说起ToF技术，也许我们并不陌生。在过去的一年中，ToF技术频频出现在各家的旗舰产品上。从OPPO R17 PRO到荣耀V20，从景深测量到捕捉动作，有了ToF技术加持，智能机能够拍出更好的虚化照片，能够化身为体感游戏机。ToF技术给予了智能机更多的可能，但你是否知道，看起来科幻的ToF技术，其实很早之前就问世了呢？

从微软开始

　　说起ToF技术，不妨让我们先将目光转向一款已经停产的设备，微软Kinect。

　　微软Kinect，是微软为Xbox 360游戏主机推出的一款体感游戏外设。通过其内部集成的深度摄像头，微软Kinect可以捕捉用户动作，经过算法分析处理，在游戏界面上给出反馈。

　　作为任天堂Wii体感游戏的对抗者，Kinect被微软寄予厚望，除了在E3 2010盛大的发布会，微软在Kinect的营销投入高达5亿美元，被视为“次世代”的游戏操作方式，在产品生命周期初期，创下60 天 800 万套销量的微软Kinect已经足够成功。

　　第一代微软Kinect使用的是名为Light Coding（编码光）的结构光技术，该技术由PrimeSense公司提供。我们知道，当光投射到物体表面时，不可避免将出现畸变。因此，通过检测畸变光线，便能够获得关于物体的3D信息。而后通过算法分析处理，最终便能够获得一张完整的3D结构图。

　　而第一代微软Kinect所使用的Light Coding技术虽然也是结构光的一种，但其投射的是“激光散斑”。散斑具有高度的随机性，并且距离不同，散斑的形状也不同。这也就相当于，当光源发射出散斑后，整个空间都已经被标记。因此，当有物体进入这个空间的时候，通过记录散斑的变化，就能够监测到物体的空间位置。

　　如果你觉得这项技术听起来有些耳熟，不要怀疑，记忆并没有欺骗你。事实上，iPhone X的面容ID就是利用了这一原理。更戏剧的是，为第一代微软Kinect提供技术支持的PrimeSense，兜兜转转最后落入苹果囊中：2013年9月份，苹果公司以3.6亿美元正式收购了PrimeSense。所以当iPhone X刚发布时，便有这样一种说法，即iPhone X的内部装有一台微软Kinect。

　　第一代微软Kinect发布后，其带来的体感玩法广为消费者所欢迎，直接带动了Xbox360主机的销量。然而，也许是意识到3D视觉识别将在未来大有前途。微软放弃了同PrimeSense合作，选择了自研3D视觉传感器。2013年，第二代微软Kinect正式上市。这一次，微软选择了ToF技术。

ToF原理解析

　　同结构光不同，ToF（Time of flight 飞行时间）技术首先会发射光脉冲，当光脉冲遇见障碍物时，必然会出现反射。距离不同，反射运动时间也不同。通过记录光脉冲的反射运动时间，推算出光脉冲发射器同目标物体的距离，并以此生成一张目标物体的3D信息图。

　　技术原理不同，导致ToF技术与3D结构光技术各有优势，在同等光线环境下，ToF红外激光的抗干扰性更强，响应时间更短，识别距离在之间，并且功耗更低，应对动态场景、远距离场景和光线复杂的环境下更有优势。因此我们看到ToF镜头多用于后置，从而发挥其距离长、抗干扰的特点。

　　结构光虽然响应时间较慢、抗干扰能力弱，识别距离也短了许多，但因为其分辨率和深度精确度更高，从而可以实现更精准的面部扫描，并用于生物验证等安全领域。

　　从上图的深度信息对比我们可以看到ToF和结构光的明显差异。从整体来看，ToF传感器收集到的深度信息在纵深空间中更有优势，还原大场景的空间深度没有压力。而采用结构光的Kinect对大场景还原较弱，但对近处物件可以捕捉到更多细节，近处建模更加细腻。

　　凭借ToF带来的种种改进，第二代微软Kinect上市后所获得的赞誉较前代产品更盛。不仅在游戏领域，在医疗、教育等领域也得到了一定的应用推广。

　　然而并未等到第二代微软Kinect发挥它的全部能力，微软选择在2017年正式停产了这款设备。也许是消费者厌倦了体感游戏，也许是对手PS4软件阵容太过强势。本有机会在各个领域开花的第二代微软Kinect，因为在游戏市场的溃败，就这样默默在2017年被停产，淡出了消费者的视野。

　　但必须要明确的是，微软Kinect停产了，但它所采用的技术却没有离场。如今，随着3D视觉技术在智能机中的应用被逐渐挖掘，结构光、ToF技术已经成为了厂商眼中的“香饽饽”。

　　可以说，如今每一台搭载结构光和ToF技术的智能机产品，都“沾了微软Kinect的光”。

　　从此，我们拥有了可以装进口袋的Kinect，甚至更强。

ToF技术的应用

　　当下对于ToF技术的应用，大多还集中在拍照辅助测量景深这一件事上。然而，ToF技术的应用仅仅只有这些吗？当然不是。最起码，微软Kinect能做到的事情，想必每一台搭载ToF技术的智能机都有望做的到。

　　如文章开篇所说到的那样，荣耀V20已经开始尝试ToF技术在体感游戏方面的应用。只要将手机连接到电视上，就能使荣耀V20化身为体感游戏机。以此为基础，诸如隔空操控手机等功能也将成为现实。

　　利用背后的ToF镜头，荣耀V20可以实现和微软Kinect二代相同水平的动作捕捉，在发布会上演示的YOYO炫舞和体感能力已经充分展现了它的能力。同时，感应距离和灵敏度也没有因为元件的缩小而打折扣，可以看到在一定的距离之间，并且在展台光线环境较为复杂的情况下，ToF仍然工作正常。

　　强大的抗干扰能力，也意味着我们在户外拍照时，ToF同样能获得景深图像，甚至其提供的深度信息更甚于多摄像头实现的双目深度视觉。配合一定的算法优化，其景深效果的真实度完全可以超越任何一款通过双目视觉实现的虚化样张，比较多摄的深度信息是“算出来的”，而ToF的深度信息是实实在在摆在那里的。OPPO R17 Pro就通过ToF将拍照表现进一步提升。

ToF技术的未来

　　现在我们说到的动作捕捉、拍照等，还只是ToF技术在4G时代的应用。伴随5G低延时、高带宽，ToF技术将获得更大的应用空间。如今我们有了AR和VR，当它们遇上5G、遇上ToF——更沉浸MR混合现实就触手可及了。

　　为什么这么说，同样是来自微软的HoloLens给出了答案，通过混合现实和ToF实时建模，我们就能实现和电影《星球大战》一般的全息视频，当然HoloLens实现这些，需要强大的运算能力和网络传输。

　　在未来，5G超高的传输速率与低延迟将同时解决云端计算和网络传输问题，配合ToF技术，或许一台智能手机就能使全息视频通话成为现实。那时，也许我们将能真正跨域空间的限制，即使相隔万里，也能面对面谈笑风生。　　

　　未来，将至。

总结

　　曾经有人说过，微软Kinect或许是人类游戏机外设发展史中的里程碑设计。因为有了微软Kinect，游戏机才第一次真正感知到了玩家的动作，才使玩家脱离了手柄的限制，真正体验到了体感游戏的乐趣。

　　而今，微软Kinect的灵魂，ToF技术悠悠转转，最终来到了智能机上。以智能机为载体，以5G技术为保障，ToF技术将获得无限的可能。万般美好，就让我们一起期待吧。