十周年iPhone X如何开启下一个十年
2017-09-18 21:12:43 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
苹果并没有采用Yole之前预计的ToF（飞行时间）阵列方案，而是整合了一颗ToF接近传感器，以及一款能够捕捉泛光照明（Flood Illuminator）或点阵投影（Dot projector）的红外“结构光”摄像头。通过该技术方案，苹果正再次革新消费电子产品的用户交互界面。
惊艳！Apple（苹果）做到了，它在iPhone X正面的“刘海”中嵌入了一款3D摄像头模块，并且，其技术方案比之前所有人猜测的都更加复杂。苹果并没有采用Yole之前预计的ToF（飞行时间）阵列方案，而是整合了一颗ToF接近传感器，以及一款能够捕捉泛光照明（Flood Illuminator）或点阵投影（Dot projector）的红外“结构光”摄像头。
通过该技术方案，苹果正再次革新消费电子产品的用户交互界面，将对智能手机市场带来深远的影响。苹果公司首席执行官Tim Cook在iPhone X发布的开场便称，这还仅是新时代的开始。恰如麦姆斯咨询此前的预测，iPhone X的诞生正引爆3D成像和传感市场，将助推3D成像及传感市场规模到2022年增长至60亿美元。
iPhone X的3D传感方案是如何实现的？
iPhone X整合了一款红外摄像头，以及一颗能够将均匀一致的红外光投射在手机前方的泛光照明单元。然后，通过红外摄像头捕捉成像，再利用面部探测算法搜寻画面中的用户。为了降低系统功耗，避免红外摄像头一直工作，很可能是将红外摄像头与红外ToF接近传感器协同工作，红外ToF接近传感器利用不同波长的红外光探测手机前的用户，一旦探测到用户的面部信息，便会触发iPhone X开启点阵投影单元，再利用红外结构光摄像头捕捉用户面部的点阵图纹。然后将常规RGB图像和点阵图纹红外成像一起发送至应用处理单元（Application Processing Unit, APU），再通过经过训练的神经网络进行面部识别，最终确认是机主后执行开锁。
iPhone X技术方案的独到之处在于，它在这个层面上根本没有进行3D成像计算，3D信息都包含在了这30000多个点阵图纹中。为了运行3D应用，同一个APU调用了另一套算法进行深度图计算。众所周知，结构光3D成像方案的计算量非常大，此时，iPhone X A11芯片强大的计算处理优势便显现出来。而神经网络的应用，是该技术方案得以实现的关键技术。
3D传感到底能干什么？
首先，这款3D摄像头可以通过面部探测、识别和生物验证，实现iPhone的解锁；其次，还可以作为动态表情包，实现全新的交互体验，该应用已经被冠以新的名称——Animoji。同样以信息可视化为目标，这种3D“面具”可以虚拟地添加在用户的脸上，然后制作成一段小视频上传至SnapChat等社交网络。这种增强现实应用还可以用于自拍，利用软件添加不同的3D虚拟背景；最后，这款3D摄像头还可以实现影棚级的摄影效果，通过自动照片编辑，可以获得不同的光照效果，因而尤其适用于人像摄影。不过，由于该技术方案的计算强度和功耗需求，这种虚拟面具似乎还无法支持长时间的应用场景，例如虚拟聊天室等。这可能需要新一代的硬件支持，因此，并没有在此次苹果发布会上展示这类应用。
谁将从中获益？
iPhone X的3D传感方案供应商列表与我们预测的基本一致。首先，红外摄像头、接近ToF探测器和泛光照明器组成一个独立的模块单元。该模块由STMicroelectronics（意法半导体），以及提供照明器子系统的Himax（奇景光电）、提供红外VCSEL（垂直腔面发射激光器）的Philips Photonics（飞利浦光电）和Finisar（菲尼萨）共同供应。然后，位于扬声器右手边的常规前置摄像头应该是由Cowell提供，图像传感器芯片则由Sony（索尼）供应。在距离更远的右侧，是由ams（艾迈斯）子公司Heptagon提供的“点阵图纹投影器”。该元件可能是最引入注目的，因为iPhone X是首款应用该元件的智能手机。它整合了一颗VCSEL，可能由Lumentum 或Princeton Optronics提供，一颗晶圆级镜头，以及一颗提供30000多个红外光斑的衍射光栅（DOE）。
不可或缺的人工智能
麦姆斯咨询认为，AI（人工智能）技术在iPhone X中的引入，贯彻了苹果保护个人隐私的理念。其源自深度学习技术的面部识别软件，经过了数十亿张照片的训练。通常，这些先进的算法，包括Siri在内，都是在云端的高端计算设备上运行，因此需要用户端接入网络。而在iPhone X上，由于苹果希望避免将个人信息向外传送，因此，其软件算法是在iPhone X内部运行的，处于互联网的边缘。这就解释了为什么iPhone X需要在A11仿生芯片中采用计算性能强大的双核处理器。这两颗计算核心，苹果称之为“神经引擎”，专为处理这类计算而设计。A11芯片的首次计算能力基准测试显示，其技术远超市场上的其它芯片产品。苹果不仅在软件层面，还在专用硬件端，为iPhone引入AI开辟了道路，着实令人惊叹。当然，对于苹果来说，这还只是第一步，后续更定还会有更深入的调整。总而言之，人工智能在许多领域都拥有美好的前景，加上苹果公司巨大的市场影响力，iPhone X或将影响整个产业的未来。
短板在哪里？下一步将如何发展？
市场广泛认为，这仅仅是一个时代的开始，但是苹果向世人展示了如何利用AI软件和硬件来解决3D摄像头过去的诸多短板。结构光方案的短板在于APU肩负的庞大计算量，以及处理日光影响的技术挑战。由于3D摄像头并不需要一直搜索捕捉人脸，因此，可以通过利用一颗很小的接近ToF探测器来决定何时“唤醒”3D摄像头。根据Yole此前发布的发展路线图，预计在2020年之前，将会迎来全ToF阵列摄像头。2017年，印上了iPhone引入3D和AR（增强现实）的时代标签，不过更为重要的是，这也代表着iPhone的AI元年。经过了多年的参数和规格竞赛，苹果最终还是找回了他赖以成名的智慧——“创新，引领世界”。iPhone发布十周年之际，苹果终于打造出了一款拥有Steve Jobs精神、昂贵但很诱人的产品。
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