蘋果為什么對(duì)3D視覺如此情有獨(dú)鐘?
最近,屏幕領(lǐng)域知名市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)DSCC的CEO Ross Young在推特上曝光了他對(duì)于iPhone屏幕形態(tài)的預(yù)測(cè)路線圖。
▲蘋果iPhone屏幕形態(tài)路線圖預(yù)測(cè),作者:Ross Young
從預(yù)測(cè)中我們可以看到,蘋果即將在2024年的iPhone 16上采用屏下Face ID+打孔的組合,而直到四年后的iPhone 18 Pro上,蘋果才會(huì)帶來真正的“無孔全面屏”。在國(guó)內(nèi)的安卓智能手機(jī)市場(chǎng)中,屏下攝像頭已經(jīng)不是一個(gè)新技術(shù),經(jīng)過近四年迭代,中興、小米等廠商都已發(fā)布多代屏下攝像手機(jī)。
▲中興第三代屏下攝像技術(shù)
為什么蘋果在屏下攝像技術(shù)上走的如此謹(jǐn)慎,蘋果在擔(dān)心什么?而從這張路線圖中,我們也能看到,對(duì)于屏下Face ID,也就是屏下3D結(jié)構(gòu)光技術(shù),蘋果的采納卻更加積極。蘋果在屏下3D技術(shù)領(lǐng)域是否憋了新的大招,亦或者會(huì)帶來改變整個(gè)智能手機(jī)行業(yè)的新玩法?帶著這些疑問,我們與國(guó)內(nèi)3D視覺創(chuàng)企光鑒科技的創(chuàng)始人兼CEO朱力博士進(jìn)行了深度對(duì)話,嘗試對(duì)3D視覺技術(shù)以及3D視覺技術(shù)在移動(dòng)端的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)行更深入的挖掘和探討。
01.“柔性”變“剛性”難度加倍,安卓手機(jī)已有普適性
就在本月8號(hào),顯示技術(shù)領(lǐng)域的年度盛會(huì)之一,Display Week 2022(SID顯示周)在美國(guó)圣何塞線下正式開幕。在現(xiàn)場(chǎng)展會(huì)上,國(guó)內(nèi)屏幕顯示技術(shù)廠商維信諾發(fā)布了他們與光鑒科技深度合作的柔性OLED屏下3D方案。
▲光鑒科技屏下3D方案樣機(jī)
也就是說,屏下3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)終于可以用在柔性O(shè)LED屏幕上了,此前,屏下3D方案僅可應(yīng)用于剛性O(shè)LED領(lǐng)域。其實(shí)光鑒科技從2019年就開始在屏下3D技術(shù)領(lǐng)域發(fā)力,去年,智東西也首次與光鑒科技CEO朱力進(jìn)行了深度對(duì)話,當(dāng)時(shí),光鑒科技剛剛發(fā)布與中興合作的剛性O(shè)LED屏下3D方案。
聽起來,就是屏幕從“剛性”變?yōu)?ldquo;柔性”,但實(shí)際上這項(xiàng)技術(shù)所需要解決的難題以及這項(xiàng)方案對(duì)于智能手機(jī)領(lǐng)域的意義卻不容小覷。柔性O(shè)LED與剛性O(shè)LED最主要的區(qū)別就是柔性O(shè)LED采用了聚酰亞胺(PI)作為屏幕基材,來替代原本不能彎折的玻璃,從而讓屏幕“由剛變?nèi)?rdquo;。
不過PI材料雖然具備柔性,卻失去了玻璃良好的透光性。要知道,想實(shí)現(xiàn)3D結(jié)構(gòu)光技術(shù),激光要能透過屏幕,因此屏幕的透光率就成為了影響3D結(jié)構(gòu)光效果的主要因素之一。朱力說,從剛性轉(zhuǎn)至柔性,屏幕的透光率從30%降低到了20%,而激光經(jīng)過來回的折損以及轉(zhuǎn)換后,直觀的來看,解決問題的難度提升了一倍左右,他們需要讓模組的運(yùn)行效率提升到原來的一倍。
在這背后,如何實(shí)現(xiàn)更高的功率,如何解決模組封裝設(shè)計(jì)以及散熱方面的挑戰(zhàn),都是他們需要解決的非常繁復(fù)卻又很實(shí)際的問題。
▲光鑒科技屏下3D方案模組
除此之外,光鑒科技還需要解決更大的挑戰(zhàn)——衍射。光線通過柔性O(shè)LED一系列復(fù)雜屏幕結(jié)構(gòu)之后,會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象,如果不加以處理,光的“可用性”會(huì)大大降低。為此,光鑒科技通過光學(xué)技術(shù)和算法對(duì)衍射問題進(jìn)行處理,他們根據(jù)屏幕光學(xué)特性重新建模、研發(fā)算法,將信噪比提升至原來的2-3倍。
據(jù)朱力介紹,解決衍射問題,不僅需要算法,還需要深入了解柔性O(shè)LED屏幕的光學(xué)特性,這牽涉到材料方面的技術(shù),他們甚至經(jīng)常會(huì)需要做大量物理實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證和優(yōu)化方案,這是一個(gè)非常“綜合性”的難題??梢钥吹?,一塊小小的柔性O(shè)LED屏幕,要想實(shí)現(xiàn)良好的屏下3D結(jié)構(gòu)光技術(shù),并非易事。
需要注意的是,目前絕大部分安卓旗艦、高端智能手機(jī)以及大部分中端甚至部分低端智能手機(jī)都已經(jīng)采用了柔性O(shè)LED屏幕,采用柔性O(shè)LED屏幕已經(jīng)是智能手機(jī)市場(chǎng)未來發(fā)展的大方向之一。
因此,屏下3D結(jié)構(gòu)光能夠在柔性O(shè)LED和剛性O(shè)LED屏幕上同時(shí)應(yīng)用,就意味著該技術(shù)在安卓智能手機(jī)生態(tài)中已經(jīng)具有了普適性,擁有了大規(guī)模應(yīng)用的可能。
02.如何突破蘋果專利封鎖?拿下全球4億部手機(jī)成為目標(biāo)
2017年9月13日,蘋果iPhone X第一次把“劉海屏”帶到了智能手機(jī)上,而就在這個(gè)現(xiàn)在看起來略寬的劉海里,3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)被帶到了手機(jī)上,第一次走進(jìn)了普通消費(fèi)者的視野中。
▲蘋果3D結(jié)構(gòu)光方案
短短幾個(gè)月后,在中國(guó),許多3D視覺創(chuàng)企借著這波熱潮開始生根發(fā)芽,但實(shí)際上,大部分企業(yè)都沒能邁過蘋果已經(jīng)成熟的“VCSEL+DOE”3D結(jié)構(gòu)光方案,專利問題成為了擋在國(guó)內(nèi)廠商面前的一座大山。朱力告訴智東西,雖然國(guó)內(nèi)3D視覺領(lǐng)域公司很多,有老牌廠商也有年輕創(chuàng)企,但大部分人的思路都是先引入國(guó)外技術(shù),做應(yīng)用層開發(fā),卻沒有去嘗試突破蘋果的框架,去打造更好的解決方案,當(dāng)然,這需要非常專業(yè)的技術(shù)和深厚的積累。
在他看來,模仿蘋果并非光鑒科技的選項(xiàng),這不是他們的創(chuàng)業(yè)初衷。在科技行業(yè),核心還是要做技術(shù)創(chuàng)新,做別人做不了的事,這樣才能獲得應(yīng)有的價(jià)值,掌握足夠的資源和議價(jià)能力,這樣也會(huì)推動(dòng)技術(shù)不斷地向前迭代發(fā)展,形成良性循環(huán)。這樣也才能避免現(xiàn)在行業(yè)中普遍的“內(nèi)卷”。至于光鑒科技到底做了什么,用最簡(jiǎn)單的話來說,他們“把一束光,直接分成了幾萬(wàn)束光”,從而簡(jiǎn)化了激光發(fā)射器的設(shè)計(jì)。
具體來看,他們把3D結(jié)構(gòu)光要用到的點(diǎn)陣和泛光發(fā)射器件整合在一起,通過芯片控制來做光線投射的切換,而這顆芯片,就是光鑒科技的核心技術(shù)之一,WFP納米光子芯片。
▲WFP納米光子芯片對(duì)光線的控制原理
據(jù)了解,3D結(jié)構(gòu)光識(shí)別精度通常用散斑數(shù)量來衡量,蘋果一般在3萬(wàn)個(gè)左右,而光鑒科技的方案可以進(jìn)一步提升蘋果的散斑密度。并且值得注意的是,蘋果方案投射的散斑畸變會(huì)比較大,在同樣密度下,光鑒科技的散斑信噪比和亮度都更好。
在專利方面,光鑒科技從2018年7月開始就已經(jīng)布局了屏下3D領(lǐng)域,甚至要早于蘋果。朱力介紹,目前他們整個(gè)3D模組的供應(yīng)鏈都已經(jīng)比較成熟,由于光波導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展帶來了工藝上的進(jìn)步,他們所用到的WFP納米光子芯片,其成本也有所下降,產(chǎn)能也有顯著提升,對(duì)于他們來說,供應(yīng)能力已經(jīng)不是問題。
在光線發(fā)射效果之外,屏下區(qū)域顯示效果如何也是消費(fèi)者關(guān)注的重點(diǎn)。去年光鑒科技與中興剛剛發(fā)布剛性O(shè)LED屏下3D方案時(shí),屏下區(qū)域還無法顯示,而在今年的柔性O(shè)LED屏下3D方案中,屏下區(qū)域的屏幕像素密度(PPI)已經(jīng)可以做到400左右。
此前中興剛剛發(fā)布的屏下攝像手機(jī)Axon 40,其屏下區(qū)域的PPI就達(dá)到了400左右,而用戶從肉眼觀感來看已經(jīng)很難察覺到這一特殊區(qū)域的存在。此外,對(duì)于拍照效果,3D結(jié)構(gòu)光的加入也有提升作用,該技術(shù)可以為相機(jī)提供更好的圖像深度信息,以進(jìn)行更好地背景虛化等處理。
目前,屏下拍照的效果依然與普通前置鏡頭有一定差距,并且這種差距短期內(nèi)難以通過算法優(yōu)化解決,這也是為什么蘋果擁抱屏下3D技術(shù),卻對(duì)屏下攝像技術(shù)更為謹(jǐn)慎的因素之一。可以看到,不論是技術(shù)專利布局、供應(yīng)鏈工藝打磨,還是用戶體驗(yàn)的優(yōu)化,光鑒科技已經(jīng)讓屏下3D技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室真正走進(jìn)了現(xiàn)實(shí)中。朱力說,目前三星在屏幕技術(shù)領(lǐng)域較為領(lǐng)先,在高端安卓旗艦智能手機(jī)領(lǐng)域也是頭部玩家,他們與三星合作的機(jī)會(huì)是有的。
未來,他們也不排除與蘋果合作的可能,如果能夠拿下這兩大巨頭,服務(wù)全球3-4億臺(tái)高端智能手機(jī)將成為他們的目標(biāo)。
03.蘋果死磕的3D視覺技術(shù),或許將改變智能手機(jī)行業(yè)玩法
目前,在主流安卓旗艦智能手機(jī)中,應(yīng)用3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)的機(jī)型仍在少數(shù)。此前,安卓機(jī)“全面屏”的風(fēng)潮一度成為了3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)應(yīng)用的主要阻力之一,用3D結(jié)構(gòu)光就意味著在屏幕上“多開一兩個(gè)孔”,而今天,屏下3D結(jié)構(gòu)光方案已經(jīng)成熟。其實(shí)在屏幕形態(tài)、技術(shù)、專利、供應(yīng)鏈之外,3D結(jié)構(gòu)光的應(yīng)用生態(tài)也是3D結(jié)構(gòu)光能否大規(guī)模普及的關(guān)鍵因素之一。曾經(jīng),業(yè)內(nèi)普遍在尋找3D結(jié)構(gòu)光的“殺手級(jí)應(yīng)用”,而今天看來,這個(gè)問題似乎有了新的答案。
在朱力看來,其實(shí)3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)在手機(jī)中應(yīng)用,人臉識(shí)別解鎖只是一小部分,3D結(jié)構(gòu)光更多的是讓手機(jī)設(shè)備“看懂”用戶。過去的指紋識(shí)別只能讓手機(jī)認(rèn)識(shí)你,但不能看懂你。得益于3D結(jié)構(gòu)光技術(shù),手機(jī)可以看懂人的表情、從而發(fā)展建模、感知類應(yīng)用,蘋果的Animoji就是一個(gè)很好的例子。
因此,對(duì)于3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)的探索并不是簡(jiǎn)單的為了人臉解鎖,而是為了后續(xù)各種延申應(yīng)用發(fā)展提供一個(gè)基礎(chǔ)技術(shù)。朱力認(rèn)為,iPhone的形態(tài)其實(shí)正在逐漸演變。目前的智能手機(jī)仍然以各類APP為核心,用戶需要打開手機(jī),點(diǎn)開APP來獲取服務(wù)。而蘋果正在讓iPhone越來越智能,讓iPhone可以更加“主動(dòng)”地為用戶提供服務(wù)。在用戶解鎖手機(jī)的時(shí)候,手機(jī)不僅會(huì)知道你是誰(shuí),還會(huì)通過3D視覺技術(shù)感知用戶周圍的環(huán)境、用戶的情緒、表情,從而有針對(duì)性地推送服務(wù)。
APP成為服務(wù)的提供商,而手機(jī)成為了服務(wù)的提供者,這對(duì)于智能手機(jī)的發(fā)展可能會(huì)有顛覆性影響。蘋果其實(shí)一直都在向這個(gè)方向發(fā)力,這也是蘋果為什么如此看重3D視覺技術(shù)在手機(jī)端的應(yīng)用,在提供高安全度的解鎖方案背后,蘋果可能正在規(guī)劃一個(gè)更加宏偉的“智能時(shí)代”藍(lán)圖。而在蘋果可能正在規(guī)劃的這個(gè)時(shí)代中,3D視覺技術(shù)將會(huì)尤為關(guān)鍵,如果安卓陣營(yíng)動(dòng)作慢了,或許又會(huì)被蘋果“引領(lǐng)”一個(gè)時(shí)代。
04.結(jié)語(yǔ):3D視覺技術(shù)成手機(jī)行業(yè)未來關(guān)鍵變量
從劉海屏、打孔屏到今天的屏下攝像手機(jī),智能手機(jī)領(lǐng)域的屏幕、光學(xué)和AI技術(shù)都在快速發(fā)展。如今,屏下3D視覺技術(shù)落地柔性O(shè)LED屏幕,在提升手機(jī)安全性的同時(shí),也給智能手機(jī)的發(fā)展提供了新的玩法。
隨著國(guó)內(nèi)科技領(lǐng)域技術(shù)的追趕、產(chǎn)業(yè)鏈的成熟,國(guó)內(nèi)安卓手機(jī)廠商在不少領(lǐng)域已經(jīng)形成了對(duì)蘋果的領(lǐng)先,而在未來十年,智能手機(jī)的形態(tài)和功能或許都將發(fā)生極大改變,“元宇宙”時(shí)代的來臨也帶來了諸多可能性。但有一點(diǎn)是確定的,不論在任何時(shí)代,掌握核心技術(shù)、做真正有價(jià)值的事,都是每一家優(yōu)秀的科技公司應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持的。
作者 | 云鵬
編輯 | 心緣