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新 iPhone 和 Pixel 都將瞄準攝像頭,手機的下一個方向來了?

(2019/7/31 13:18)
天風國際分析師郭明錤在昨天預測 2020 年的新 iPhone 會用上 5G,如今他再次發出報告,表示這款新 iPhone 除了會沿用結構光,還會后置 TOF(Time Of Flight)傳感器。
  
  無獨有偶,Google 也在今天凌晨公布了 Pixel 4 的產品預告片,預示這款新機將支持準確的人臉識別。與此同時,借助一組全新的識別傳感器,用戶甚至還能對手機進行「No Hands」隔空操作。
  
  蘋果、Google 兩個硅谷巨頭幾乎同時釋出相機升級的信號,這是否意味 5G 后的下一個競爭點是相機應用?
  
  在 iPhone 加入 TOF 和 Pixel 加入新模組后,他們又會給我們帶來哪些體驗上的變化?
  
  蘋果的 TOF,是 AR 娛樂的另一步棋
  
  回想起蘋果會用 TOF 取代結構光的事,早在去年就已經流傳。當時為了對比結構光和 TOF 之間的差別,我還專門在 MWC 2018 的一篇報道里做過數據對比和猜想。
  
  現如今所傳的蘋果在后置相機中加入 TOF,我認為是提升 iPhone 相機功能性的做法,因為有了 TOF 識別,這個鏡頭能做到的就不只是拍照這么簡單了。
  
  不過請注意,郭明錤并沒有在報告中表示蘋果會用 TOF 來取代前置結構光,而是在后置相機中加入這個功能,因此 2020 年的 iPhone 將會是雙識別方案:
  
  一組是目前我們在 iPhone X 使用的結構光,一種是新加入的后置 TOF。
  
  ▲iPhone X Face ID  錄入演示,圖片來自:Tech Insider
  
  TOF 雖然也是基于近紅外光原理進行識別,但和結構光不同的地方在于,TOF 是通過計算每個紅外點的反射時間去進行即時計算,基于對反射時間的識別,手機能獲得手機與對象之間的距離和深度信息,并獲得 3D 圖像信息。
  
  而結構光則是先投射上萬個紅外點,然后計算每個紅外點的發射深度,根據當前物體的特征進行識別。

  ▲ 圖片來自:vivo
  
  當然,盡管 TOF 在某些方面比結構光更顯優勢,但這并不代表 TOF 能完全取代結構光,畢竟目前蘋果對結構光的調校已經相對成熟,短期內該技術在行內依然能保持較大競爭力。
  
  更何況,蘋果對新功能一貫都是以「先小規模試用,再大規模部署」的節奏開發,因為除了要考慮到供應鏈的供貨能力以外,還要考慮對 TOF 的調校。

  ▲ iPhone XI 機模. 圖片來自:9to5mac
  
  所以這似乎能解釋蘋果為何會考慮把 TOF 放在后置,而不是使用頻率更高的前置部分。
  
  那么在 TOF 加入 iPhone 以后,它能給我們帶來哪些新體驗?對于這個問題,我想到了幾種可能:
  
  首先是 AR。
  
  一說起 TOF 我就想起了 AR,因為它是最能體現 TOF 優勢的功能之一。TOF 有兩個結構光所不能及的優點:
  
  一個是測量距離達到了 3 米;一個是多 10 倍的測量點,對遠距離物體的測量精度更高。基于這兩個優點,iPhone 實現更有意思的 AR 互動娛樂功能。
  
  通俗來說,就是變成一臺類似于微軟 Kinect 的主機,只不過你現在能把它放在口袋里了。
  
  在去年的 MWCS 2018 里,我看到 vivo 展出了一臺 TOF 手機,這臺手機被橫置架了起來,vivo 的工作人員在用體感控制屏幕上的滑雪游戲,而且我們也能看到畫面和動作幾乎能做到同步追蹤。
  
  由此可見,TOF 游戲在目前已經具備可行性,而且游戲體驗也已經達到接近體感設備的水平。
  
  ▲圖片來自:Mole Street
  
  不過要說用 TOF 來玩游戲,現在看來似乎還有些長遠,畢竟這并不是單憑蘋果一己之力就能去實現,但 TOF 的初期階段我認為和蘋果一直在深造的 AR 離不開關系:
  
  借助 TOF 的遠距離 3D 測距,手機能實現全身的物體和動作識別。
  
  比如通過軟件「創造」一件鋼鐵俠的盔甲,我可以通過 AR 進行試穿;比如可以掃描房間創造虛擬環境,通過這個虛擬環境進行設計和創造。
  
  另外,用戶還能通過 TOF 掃描出虛擬世界里的自己,在虛擬世界中創建一個 AR 角色。
    
  這些功能都可以賦予蘋果 AR 功能更大的娛樂性和實用性,今天我們能用 AR 來測量物體大小,明年我們或許就能用手機把眼前的物體統統掃描進去了。
  
  除了 AR,TOF 的另一個作用是人像拍攝輔助。
  
  借助 TOF 對物體進行測距、識別,這個方法我們早在華為 P30 Pro 和 OPPO R17 Pro 兩款手機中就已有所見聞。其原理也是通過 TOF 廣布點、距離長的特性,對人物細節進行精準識別,比如飄揚的發絲、打著 V 手勢的手指、頭頂上的飾品......。
  
  當然,TOF 的作用也不只是用于人物拍攝,通過 3D 測距的結果和手機的虛化算法,相機能拍攝出比傳統 2D 算法更自然、精準,接近大光圈鏡頭的成像效果。
  
  這讓我想起了之前寫過關于 Pixel 3 人像模式優化的解讀文章,相信在 TOF 的 3D 測繪支持下,手機的背景虛化效果會比現在更精準和自然。
  
  根據郭明錤預測,2020 年有三款 iPhone 將配備結構光系統,而其中兩款將加入 TOF 功能,形成結構光 + TOF 的雙方案搭配。
  
  郭明錤認為,后置 TOF 功能主要是幫助蘋果改善 iPhone 的成像質量和 AR 應用體驗,其出貨量在 2020 年將有望達到 7500 萬至 8000 萬部。
  
  能識別人臉的 Pixel,可以用手勢操作的 Pixel
  
  Google 在這次公布的 Pixel 4 預告片中透露著兩個重要信息:
  
  手機能進行人臉識別
  
  用戶能隔空操作
  
  其實說來也是有趣,相比起其他廠商極力把新品消息保密起來,Google 則是反其道而行,主動放出新品消息來吊大家的胃口,這次公布的圖片和視頻主要透露了 Pixel 4 在人臉識別方面的設計和功能。
  
  從圖片看,Pixel 4 的傳感器模組要比目前 iPhone X / XS 更多且復雜,因此模組占據了屏幕上方一整條邊框的空間。
  
  這些傳感器分別是紅外攝像頭、前置相機、光距傳感器、Soli 雷達、點陣投射器、另一枚紅外攝像頭和泛感光元件。被設計在居中的是橢圓形的聽筒,因此我們也能預見 Google 這次仍然不會在 Pixel 4 打出「屏占比」這張牌。
  
  至少,小尺寸的 Pixel 4 會繼續保持常規屏幕的設計。
  
  有著一套基于紅外線的檢測系統,Pixel 4 將具備和 iPhone X 一樣的人臉識別能力。但在這套傳感器中,我認為最亮眼的其實是其他手機沒有配備的 Soli 雷達,這也是讓 Pixel 4 支持手勢操作的核心元件。
  
  Project Soli 最早是在 2016 年的 Google I/O 大會登場,2017 年開始提供開發者測試。起初 Project Soli 是一門被設計在智能手表和音箱內的手勢操作技術,用戶能在 15 米內用手勢對設備進行控制。
  
  而 Soli 雷達則是 Project Soli 的核心,通過這個毫米波雷達,手機能感知到用戶的動作。
  
  相對于前面 TOF 的光學原理,Soli 的是基于反射毫米波進行動作信息傳輸,對比結構光和 TOF,Soli 不會受使用場景光線的影響且元件較為簡單,并具備可穿透特性。
  
  但由于毫米波在遠距離反射時易受空氣干擾,會使得識別精度大幅削弱、功耗增加,而且 Soli 也對物體的 3D 識別存在局限性,因此目前 Soli 更適合是作為近距離的手勢識別傳感。
  
  所以,這次 Pixel 4 所搭載的是「紅外+Soli」的模組,紅外模組負責人臉檢測,Soli 雷達負責處理手勢操作,比如最原始的解鎖、系統操控,進階的快捷控制、AR 游戲,我們都可能會用到它。
    
  值得一提的是,為了避免人臉識別系統會出現之前尷尬的「種族歧視」問題,Google 曾用過 5 美元一次的「有償錄入」方法,在大街上隨機收集路人的人臉數據,從而對不同人種、膚色、性別的人臉進行識別能力優化。
  
  外媒 The Verge 向 Google 證實了這則消息,并得到官方更詳細的回復:
  
  雖然樣本本身不能匿名,但我們會為每位測試者生成了一個編號,并與其郵箱進行綁定。Google 將會保留這些面部數據 18 個月,目的是作為人臉識別方面的研究和優化。當然,參與者也能要求 Google 刪除參與研究的人臉數據。
  
  另外,Google 還在博客中重申了人臉數據和 Soli 數據的安全性,無論是人臉還是手勢,這些信息都只會保存在本地的 Titan M 安全芯片,永遠不會上傳到 Google 的服務器和保存。
  
  來自一個鏡頭的新趨勢
  
  對于科技行業來說,5G 的到來是 2019 年的大事件,但在 5G 到來后該如何運用,其實大家目前除了知道速度比 4G 速度更快以外,也沒有一個更具象的感覺。
  
  蘋果這次給出的苗頭是「識別」技術,當然這個「識別」肯定不只是為了讓解鎖時間從 1 秒縮減為 6 毫秒,而是更復雜的 3D 測繪和 AR。
  
  盡管 iPhone 將用 TOF 的消息只是來自于郭明錤的觀察,但我們也不排除蘋果在 AR 方面的野心。自 2017 年開始,蘋果就一直重視 AR 在 iOS 設備上的應用,不但用 ARkit 方便了開發者的開發流程,并且還在 App Store 大力推廣 AR 程序。
  
  而在 5G 這個節點上,更高速的網絡會助推 AR 迅速生長,TOF 所起到的就是豐富 AR 功能和體驗的重要作用。
  
  在線的 AR 游戲、在線試衣、AR 即時社交......
  
  Google 的 Soli 雖然沒有 TOF 的功能那么驚艷,但實際上經過 Google 近三年時間的發展,這個功能也已經被不少開發者「層層挖掘」,成為一個頗有意思的實用功能。
  
  比方說,在駕車時通過手勢快捷撥打電話;通過軟件編程,打造出一架隔空鋼琴;通過模擬旋鈕的手勢,去調整手機播放音量。
  
  甚至乎,即便是不方便觸控手機屏幕的殘疾用戶,也能通過 Soli 手勢去操控手機,實現科技服務于人的最大價值。
  
  總之,無論是 iPhone 的 TOF 還是 Pixel 的 Soli,這些都是值得我們期待的新功能,盡管在今天看來他們的作用還是有點虛幻,但有著蘋果和 Google 兩家企業牽頭,或許他們會在明年給我們帶來意想不到的驚喜。
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