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新 iPhone 和 Pixel 都将瞄准摄像头,手机的下一个方向来了?

(2019/7/31 13:18)
天风国际分析师郭明錤在昨天预测 2020 年的新 iPhone 会用上 5G,如今他再次发出报告,表示这款新 iPhone 除了会沿用结构光,还会后置 TOF(Time Of Flight)传感器。
  
  无独有偶,Google 也在今天凌晨公布了 Pixel 4 的产品预告片,预示这款新机将支持准确的人脸识别。与此同时,借助一组全新的识别传感器,用户甚至还能对手机进行「No Hands」隔空操作。
  
  苹果、Google 两个硅谷巨头几乎同时释出相机升级的信号,这是否意味 5G 后的下一个竞争点是相机应用?
  
  在 iPhone 加入 TOF 和 Pixel 加入新模组后,他们又会给我们带来哪些体验上的变化?
  
  苹果的 TOF,是 AR 娱乐的另一步棋
  
  回想起苹果会用 TOF 取代结构光的事,早在去年就已经流传。当时为了对比结构光和 TOF 之间的差别,我还专门在 MWC 2018 的一篇报道里做过数据对比和猜想。
  
  现如今所传的苹果在后置相机中加入 TOF,我认为是提升 iPhone 相机功能性的做法,因为有了 TOF 识别,这个镜头能做到的就不只是拍照这么简单了。
  
  不过请注意,郭明錤并没有在报告中表示苹果会用 TOF 来取代前置结构光,而是在后置相机中加入这个功能,因此 2020 年的 iPhone 将会是双识别方案:
  
  一组是目前我们在 iPhone X 使用的结构光,一种是新加入的后置 TOF。
  
  ▲iPhone X Face ID  录入演示,图片来自:Tech Insider
  
  TOF 虽然也是基于近红外光原理进行识别,但和结构光不同的地方在于,TOF 是通过计算每个红外点的反射时间去进行即时计算,基于对反射时间的识别,手机能获得手机与对象之间的距离和深度信息,并获得 3D 图像信息。
  
  而结构光则是先投射上万个红外点,然后计算每个红外点的发射深度,根据当前物体的特征进行识别。

  ▲ 图片来自:vivo
  
  当然,尽管 TOF 在某些方面比结构光更显优势,但这并不代表 TOF 能完全取代结构光,毕竟目前苹果对结构光的调校已经相对成熟,短期内该技术在行内依然能保持较大竞争力。
  
  更何况,苹果对新功能一贯都是以「先小规模试用,再大规模部署」的节奏开发,因为除了要考虑到供应链的供货能力以外,还要考虑对 TOF 的调校。

  ▲ iPhone XI 机模. 图片来自:9to5mac
  
  所以这似乎能解释苹果为何会考虑把 TOF 放在后置,而不是使用频率更高的前置部分。
  
  那么在 TOF 加入 iPhone 以后,它能给我们带来哪些新体验?对于这个问题,我想到了几种可能:
  
  首先是 AR。
  
  一说起 TOF 我就想起了 AR,因为它是最能体现 TOF 优势的功能之一。TOF 有两个结构光所不能及的优点:
  
  一个是测量距离达到了 3 米;一个是多 10 倍的测量点,对远距离物体的测量精度更高。基于这两个优点,iPhone 实现更有意思的 AR 互动娱乐功能。
  
  通俗来说,就是变成一台类似于微软 Kinect 的主机,只不过你现在能把它放在口袋里了。
  
  在去年的 MWCS 2018 里,我看到 vivo 展出了一台 TOF 手机,这台手机被横置架了起来,vivo 的工作人员在用体感控制屏幕上的滑雪游戏,而且我们也能看到画面和动作几乎能做到同步追踪。
  
  由此可见,TOF 游戏在目前已经具备可行性,而且游戏体验也已经达到接近体感设备的水平。
  
  ▲图片来自:Mole Street
  
  不过要说用 TOF 来玩游戏,现在看来似乎还有些长远,毕竟这并不是单凭苹果一己之力就能去实现,但 TOF 的初期阶段我认为和苹果一直在深造的 AR 离不开关系:
  
  借助 TOF 的远距离 3D 测距,手机能实现全身的物体和动作识别。
  
  比如通过软件「创造」一件钢铁侠的盔甲,我可以通过 AR 进行试穿;比如可以扫描房间创造虚拟环境,通过这个虚拟环境进行设计和创造。
  
  另外,用户还能通过 TOF 扫描出虚拟世界里的自己,在虚拟世界中创建一个 AR 角色。
    
  这些功能都可以赋予苹果 AR 功能更大的娱乐性和实用性,今天我们能用 AR 来测量物体大小,明年我们或许就能用手机把眼前的物体统统扫描进去了。
  
  除了 AR,TOF 的另一个作用是人像拍摄辅助。
  
  借助 TOF 对物体进行测距、识别,这个方法我们早在华为 P30 Pro 和 OPPO R17 Pro 两款手机中就已有所见闻。其原理也是通过 TOF 广布点、距离长的特性,对人物细节进行精准识别,比如飘扬的发丝、打着 V 手势的手指、头顶上的饰品......。
  
  当然,TOF 的作用也不只是用于人物拍摄,通过 3D 测距的结果和手机的虚化算法,相机能拍摄出比传统 2D 算法更自然、精准,接近大光圈镜头的成像效果。
  
  这让我想起了之前写过关于 Pixel 3 人像模式优化的解读文章,相信在 TOF 的 3D 测绘支持下,手机的背景虚化效果会比现在更精准和自然。
  
  根据郭明錤预测,2020 年有三款 iPhone 将配备结构光系统,而其中两款将加入 TOF 功能,形成结构光 + TOF 的双方案搭配。
  
  郭明錤认为,后置 TOF 功能主要是帮助苹果改善 iPhone 的成像质量和 AR 应用体验,其出货量在 2020 年将有望达到 7500 万至 8000 万部。
  
  能识别人脸的 Pixel,可以用手势操作的 Pixel
  
  Google 在这次公布的 Pixel 4 预告片中透露着两个重要信息:
  
  手机能进行人脸识别
  
  用户能隔空操作
  
  其实说来也是有趣,相比起其他厂商极力把新品消息保密起来,Google 则是反其道而行,主动放出新品消息来吊大家的胃口,这次公布的图片和视频主要透露了 Pixel 4 在人脸识别方面的设计和功能。
  
  从图片看,Pixel 4 的传感器模组要比目前 iPhone X / XS 更多且复杂,因此模组占据了屏幕上方一整条边框的空间。
  
  这些传感器分别是红外摄像头、前置相机、光距传感器、Soli 雷达、点阵投射器、另一枚红外摄像头和泛感光元件。被设计在居中的是椭圆形的听筒,因此我们也能预见 Google 这次仍然不会在 Pixel 4 打出「屏占比」这张牌。
  
  至少,小尺寸的 Pixel 4 会继续保持常规屏幕的设计。
  
  有着一套基于红外线的检测系统,Pixel 4 将具备和 iPhone X 一样的人脸识别能力。但在这套传感器中,我认为最亮眼的其实是其他手机没有配备的 Soli 雷达,这也是让 Pixel 4 支持手势操作的核心元件。
  
  Project Soli 最早是在 2016 年的 Google I/O 大会登场,2017 年开始提供开发者测试。起初 Project Soli 是一门被设计在智能手表和音箱内的手势操作技术,用户能在 15 米内用手势对设备进行控制。
  
  而 Soli 雷达则是 Project Soli 的核心,通过这个毫米波雷达,手机能感知到用户的动作。
  
  相对于前面 TOF 的光学原理,Soli 的是基于反射毫米波进行动作信息传输,对比结构光和 TOF,Soli 不会受使用场景光线的影响且元件较为简单,并具备可穿透特性。
  
  但由于毫米波在远距离反射时易受空气干扰,会使得识别精度大幅削弱、功耗增加,而且 Soli 也对物体的 3D 识别存在局限性,因此目前 Soli 更适合是作为近距离的手势识别传感。
  
  所以,这次 Pixel 4 所搭载的是「红外+Soli」的模组,红外模组负责人脸检测,Soli 雷达负责处理手势操作,比如最原始的解锁、系统操控,进阶的快捷控制、AR 游戏,我们都可能会用到它。
    
  值得一提的是,为了避免人脸识别系统会出现之前尴尬的「种族歧视」问题,Google 曾用过 5 美元一次的「有偿录入」方法,在大街上随机收集路人的人脸数据,从而对不同人种、肤色、性别的人脸进行识别能力优化。
  
  外媒 The Verge 向 Google 证实了这则消息,并得到官方更详细的回复:
  
  虽然样本本身不能匿名,但我们会为每位测试者生成了一个编号,并与其邮箱进行绑定。Google 将会保留这些面部数据 18 个月,目的是作为人脸识别方面的研究和优化。当然,参与者也能要求 Google 删除参与研究的人脸数据。
  
  另外,Google 还在博客中重申了人脸数据和 Soli 数据的安全性,无论是人脸还是手势,这些信息都只会保存在本地的 Titan M 安全芯片,永远不会上传到 Google 的服务器和保存。
  
  来自一个镜头的新趋势
  
  对于科技行业来说,5G 的到来是 2019 年的大事件,但在 5G 到来后该如何运用,其实大家目前除了知道速度比 4G 速度更快以外,也没有一个更具象的感觉。
  
  苹果这次给出的苗头是「识别」技术,当然这个「识别」肯定不只是为了让解锁时间从 1 秒缩减为 6 毫秒,而是更复杂的 3D 测绘和 AR。
  
  尽管 iPhone 将用 TOF 的消息只是来自于郭明錤的观察,但我们也不排除苹果在 AR 方面的野心。自 2017 年开始,苹果就一直重视 AR 在 iOS 设备上的应用,不但用 ARkit 方便了开发者的开发流程,并且还在 App Store 大力推广 AR 程序。
  
  而在 5G 这个节点上,更高速的网络会助推 AR 迅速生长,TOF 所起到的就是丰富 AR 功能和体验的重要作用。
  
  在线的 AR 游戏、在线试衣、AR 即时社交......
  
  Google 的 Soli 虽然没有 TOF 的功能那么惊艳,但实际上经过 Google 近三年时间的发展,这个功能也已经被不少开发者「层层挖掘」,成为一个颇有意思的实用功能。
  
  比方说,在驾车时通过手势快捷拨打电话;通过软件编程,打造出一架隔空钢琴;通过模拟旋钮的手势,去调整手机播放音量。
  
  甚至乎,即便是不方便触控手机屏幕的残疾用户,也能通过 Soli 手势去操控手机,实现科技服务于人的最大价值。
  
  总之,无论是 iPhone 的 TOF 还是 Pixel 的 Soli,这些都是值得我们期待的新功能,尽管在今天看来他们的作用还是有点虚幻,但有着苹果和 Google 两家企业牵头,或许他们会在明年给我们带来意想不到的惊喜。
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