屏下Face ID已成現(xiàn)實(shí)，中國(guó)創(chuàng)企實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新

蘋(píng)果為什么對(duì)3D視覺(jué)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(xiàn)圖。

▲蘋(píng)果iPhone屏幕形態(tài)路線(xiàn)圖預(yù)測(cè)，作者：Ross Young

從預(yù)測(cè)中我們可以看到，蘋(píng)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(píng)果才會(huì)帶來(lái)真正的“無(wú)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(guò)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(píng)果在屏下攝像技術(shù)上走的如此謹(jǐn)慎，蘋(píng)果在擔(dān)心什么？

而從這張路線(xiàn)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(píng)果的采納卻更加積極。蘋(píng)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(lái)改變整個(gè)智能手機(jī)行業(yè)的新玩法？

帶著這些疑問(wèn)，我們與國(guó)內(nèi)3D視覺(jué)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(huà)，嘗試對(duì)3D視覺(jué)技術(shù)以及3D視覺(jué)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。

1、“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(xiàn)下正式開(kāi)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(shuō)，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(kāi)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(huà)，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(tīng)起來(lái)，就是屏幕從“剛性”變?yōu)椤叭嵝浴?，但?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(lái)替代原本不能彎折的玻璃，從而讓屏幕“由剛變?nèi)帷薄?/p>

不過(guò)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(guò)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(shuō)，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(guò)來(lái)回的折損以及轉(zhuǎn)換后，直觀的來(lái)看，解決問(wèn)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(lái)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(wèn)題。

除此之外，光鑒科技還需要解決更大的挑戰(zhàn)——衍射。光線(xiàn)通過(guò)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(guò)光學(xué)技術(shù)和算法對(duì)衍射問(wèn)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(lái)的2-3倍。

據(jù)朱力介紹，解決衍射問(wèn)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(lái)驗(yàn)證和優(yōu)化方案，這是一個(gè)非常“綜合性”的難題。

可以看到，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(lái)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。

2、如何突破蘋(píng)果專(zhuān)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(píng)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(lái)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。

短短幾個(gè)月后，在中國(guó)，許多3D視覺(jué)創(chuàng)企借著這波熱潮開(kāi)始生根發(fā)芽，但實(shí)際上，大部分企業(yè)都沒(méi)能邁過(guò)蘋(píng)果已經(jīng)成熟的“VCSEL+DOE”3D結(jié)構(gòu)光方案，專(zhuān)利問(wèn)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(jué)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(kāi)發(fā)，卻沒(méi)有去嘗試突破蘋(píng)果的框架，去打造更好的解決方案，當(dāng)然，這需要非常專(zhuān)業(yè)的技術(shù)和深厚的積累。

在他看來(lái)，模仿蘋(píng)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(huà)來(lái)說(shuō)，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(lái)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(guò)芯片控制來(lái)做光線(xiàn)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(xiàn)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(lái)衡量，蘋(píng)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(píng)果的散斑密度。并且值得注意的是，蘋(píng)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(zhuān)利方面，光鑒科技從2018年7月開(kāi)始就已經(jīng)布局了屏下3D領(lǐng)域，甚至要早于蘋(píng)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(lái)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(lái)說(shuō)，供應(yīng)能力已經(jīng)不是問(wèn)題。

在光線(xiàn)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(wú)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(hù)從肉眼觀感來(lái)看已經(jīng)很難察覺(jué)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(guò)算法優(yōu)化解決，這也是為什么蘋(píng)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(zhuān)利布局、供應(yīng)鏈工藝打磨，還是用戶(hù)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(shuō)，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(lái)，他們也不排除與蘋(píng)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)。

3、蘋(píng)果死磕的3D視覺(jué)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(kāi)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(zhuān)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(lái)，這個(gè)問(wèn)題似乎有了新的答案。

在朱力看來(lái)，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(hù)。過(guò)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(lèi)應(yīng)用，蘋(píng)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(lèi)APP為核心，用戶(hù)需要打開(kāi)手機(jī)，點(diǎn)開(kāi)APP來(lái)獲取服務(wù)。

而蘋(píng)果正在讓iPhone越來(lái)越智能，讓iPhone可以更加“主動(dòng)”地為用戶(hù)提供服務(wù)。在用戶(hù)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(guò)3D視覺(jué)技術(shù)感知用戶(hù)周?chē)沫h(huán)境、用戶(hù)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(píng)果其實(shí)一直都在向這個(gè)方向發(fā)力，這也是蘋(píng)果為什么如此看重3D視覺(jué)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(píng)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(píng)果可能正在規(guī)劃的這個(gè)時(shí)代中，3D視覺(jué)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(píng)果“引領(lǐng)”一個(gè)時(shí)代。

4、結(jié)語(yǔ)：3D視覺(jué)技術(shù)成手機(jī)行業(yè)未來(lái)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(jué)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(píng)果的領(lǐng)先，而在未來(lái)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(lái)臨也帶來(lái)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。

審核編輯：符乾江