（赵法彬/数字通信世界）日前，作为智慧生活的创新领导者之一的艾迈斯半导体（ams AG）亮相世界移动大会-上海，并且与计算机视觉成像软件的领导厂商ArcSoft一起展示了最新3D dToF解决方案，引起了业内人士的关注。那么，3D dToF具有哪些优缺点？应用前景如何？ams高管通过线上发布会做了讲解。

 

打造光学传感器的领导者

艾迈斯半导体公司设计和制造高性能模拟传感器解决方案，希望通过传感器解决方案提供人与科技的无缝交互，打造完美世界。艾迈斯半导体与欧司朗整合一直是业界非常关注的话题，艾迈斯半导体大中华区销售和市场高级副总裁陈平路（Pinglu Chen）先生介绍说，艾迈斯半导体原来的业务构成以消费电子为主，与欧司朗合并后，公司业务在汽车工业和医疗领域的比例大幅提高，在2020年下半年的合并营业收入中，工业汽车医疗领域占63%，而在消费电子、计算机等领域的销售额比例则是37%。新公司在各个核心领域上都有非常好的市场地位，我们相信这样的市场地位和业务的平衡对公司的可持续发展是至关重要的。

陈平路表示，两家公司整合之后，艾迈斯半导体的技术资源储备更加雄厚，我们在全球有超过5000多位研发工程师，众多的客户群体，员工人数已经达到3万人。此外，公司在全球设立30个左右设计研发中心，遍布欧洲、北美、亚洲，包括大中国区也有技术应用中心和各种实验室。合并之后，公司在专利和IP领域变得更加强大，拥有超过1.5万个专利和正在申请的专利。合并后作为一家拥有超过百年历史的公司，我们相信本次整合是艾迈斯半导体经历了众多技术革命之后的又一次洗礼，将转变为崭新的更为强大的半导体公司。

陈平路告诉记者，感知（Sensing）、光源（Illumination）、视觉化（Visualization）是艾迈斯半导体三大核心技术领域，在自动驾驶、AR/VR未来包括5G带来的Cloud-based以及所有人工智能演进都离不开数据的采集与传输，所有这些领域中都离不开传感器，而且光学基础的传感器是一个最直接、最基本的单元。艾迈斯半导体希望基于我们的核心产品平台，为5G、数字化、人工智能等提供一个完整的光学传感器的解决方案。公司的愿景打造一个在光学传感器领域里的领导者。

 

展示最新3D dToF解决方案

在本次世界移动大会-上海，艾迈斯半导体联合ArcSoft展示的3D直接飞行时间（dToF）传感解决方案，是Android™移动设备在3D传感系统领域的最佳选择之一。艾迈斯半导体预测，从2022年开始，高端Android移动设备将会更大范围地采用3D dToF技术来改善后置AR用例和图像增强功能。集成艾迈斯半导体的3D光学传感解决方案和ArcSoft的先进中间件与软件来实现即时定位与地图构建（SLAM）和3D图像处理，这让制造商能够快速且更简单地在移动设备中实现增强现实（AR）功能。除了AR，高性能、低功耗的dToF传感系统还支持其他有价值的应用，包括3D环境和物体扫描、摄像头图像增强，以及在黑暗条件下提供摄像头自动对焦辅助。

本次展示的系统是艾迈斯半导体和ArcSoft工程团队通力合作开发的成果。通过在完整的解决方案中集成其3D光学传感技术和ArcSoft软件，艾迈斯半导体减少了移动设备OEM的集成工作量，且因为本身能与Android操作环境集成，让移动设备OEM能够直接集成新的dToF功能。新3D dToF系统将多种一流技术组合在一起。艾迈斯半导体提供了高功率红外垂直腔面发射激光器（VCSEL）阵列、点阵光学系统和高灵敏度单光子雪崩光电二极管（SPAD）传感器；ArcSoft中间件针对艾迈斯半导体光学传感器系统的特点进行了优化，并结合RGB摄像头的输出，将深度图转换为精确的场景重建。ArcSoft软件还将3D图像输出与移动设备的显示屏相结合，提供更身临其境的增强现实体验。艾迈斯半导体预计该系统将在2021年底之前开始投产，提供比现有方案更优化的全集成3D dToF传感解决方案。

艾迈斯半导体大中华区3D传感产品线市场经理Sarah Cheng女士表示，ams在3D传感领域有着非常雄厚的技术研究和量产经验。ams凭借着其独有的在各个构件模块的差异化技术，从光学器件到VCSEL再到自主封装和独到的人眼安全集成加上自主系统设计以及中间件和算法，推出ams自主研发的完整的3D dToF解决方案，这样为手机厂商扫除其面临的一系列技术挑战，可以在最短的时间内推出最先进的3D技术的手机，制造商在开发令人兴奋的移动新应用的同时可以提供更优化的AR用户体验。

Sarah Cheng介绍说，ams dToF解决方案是一套完整的技术堆栈，包含了VCSEL阵列、点阵光学系统和高灵敏度单光子雪崩光电二极管，也就是SPAD传感器，保证了远距离下在户外的最佳性能，而其点阵光学系统确保了整套方案的低功耗，而嵌入式处理的灵活架构和完全校准的深度图像输出可以最大减少手机厂商的集成工作量。

Sarah Cheng认为ams dToF的解决方案在差异化上的优势主要体现在以下几点：一是在所有光强条件下（强光，弱光，室内，室外，较复杂的环境光等），在恒定分辨率下可实现较大的距离检测范围和较高的（不变的）距离检测精度。二是具有一流的高环境光抗扰性，其峰值功率比目前市面上提供的3D ToF解决方案高出20多倍，也就是说它可以在室外强光的环境下仍然保持非常好的精度和性能。三是针对移动设备优化了最低的平均功耗，比如典型的3米的距离内，在高帧率30帧/秒的运行情况下可以达到最低的平均功耗。

 

3D dToF解决方案前景无限

现在常见的3D深度方案主要包括双目、时间飞行和结构光三个技术方向。Sarah Cheng介绍说，ams的3D视觉方案能提供相应的基于VCSEL的3D dToF（Direct Time of Flight，飞行时间）传感技术，它是一种利用时间差来计算距离的方式。dToF的精度取决于其TDC（Time to Digital Convert,时间数字转换器），它相对于双目和结构光方案，在精度上不会随着距离的增长而显著降低，所以dToF技术在不同距离的误差相对双目技术和结构光技术更加稳定，在远距离也有着更好的精度。ToF技术又可分为iToF间接飞行和dToF直接飞行，iToF是通过发射特定频率的调制光，检测反射调制光和发射调制光之间的相位差测量飞行时间。dToF顾名思义是直接测量飞行时间，它是通过直接向测量物体发射一个光脉冲，然后测量反射光脉冲和发射光脉冲之间的时间间隔，从而得到光的飞行时间，从而取得待测物体的深度。以当前ToF行业现状来看，iToF在芯片的工艺和产业链虽然已经趋于成熟，但达到的效果并不是很完美，从而导致其应用受阻。而dToF技术在激光功耗、环境光抗干扰、远距离精度等方面有着明确的优势，是远距离应用的关键技术。但是在工艺和生产链中均离成熟尚远，所以仍需较长时间的打磨。

Sarah Cheng认为，3D dToF技术也因为其结构简单、探测距离更远、精度更高更稳定等特性优势，使手机后置3D相机的应用场景更加多元化。图象增强例如背景虚化、智能美颜等等，它是最原始的后置摄像头应用场景，而3D dToF更是改善了其在特定极端应用场景，比如说极端低光或者低特征场景下的用户体验。对物体的3D扫描是另一个较常见的后置3D应用案例，增强现实AR是最近新兴起的一种用户体验，伴随着今年以来疫情的影响，人们消费及生活方式加速向线上化转变，ToF镜头主打的虚拟现实功能将在线上虚拟购物、虚拟游戏等体验方面起到良好的作用。日益增长的线上需求将会进一步激发，未来会有更多内容厂商推动AR/VR的发展。国家对5G的大力推广，AR/VR将在手机的应用发展更加成熟。

在暗光环境下的快速自动对焦，也是增强用户拍照体验的重要特性之一。Sarah Cheng表示，2020年手机市场，随着苹果公司最新版的iPad Pro和iPhone的出现，其搭载的dToF技术的深度相机已经成为3D视觉在消费场景的应用推动了新的机会，这正是未来手机后置3D应用的大趋势和核心，也就是更加沉浸式的AR用户体验，将逐渐融入现有的各大游戏、社交、网上购物、室内装潢、AR导游地图等线上应用平台和软件。随着高端消费电子领域的持续关注，我们也相信dToF技术将进入快速迭代的发展阶段，随着工艺和产业链的成熟，dToF的技术优势也会逐步释放，占据一定的市场空间。