英飛凌REAL3? 致力打造下一代 VR/AR 游戲新體驗(yàn)

游戲《Pokemon Go》與電影《頭號(hào)玩家》的火爆亮相，為消費(fèi)者描繪了虛擬與現(xiàn)實(shí)世界交融的無(wú)盡想象。事實(shí)上，AR （增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）/ VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）游戲產(chǎn)業(yè)正通過(guò)諸多靈活功能進(jìn)行創(chuàng)新，激勵(lì)用戶探索其慣常工作區(qū)以外的領(lǐng)域。

將戶外游戲與出色的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)相結(jié)合，這樣的感覺(jué)豈非很贊？而所需要的只是一部智能設(shè)備而已。今天，小編將為粉絲們介紹利用3D成像技術(shù)提升AR游戲體驗(yàn)的實(shí)際案例，先從要求與挑戰(zhàn)講起。

AR游戲之應(yīng)用要求及挑戰(zhàn)

六大挑戰(zhàn)

（1）在手機(jī)AR游戲應(yīng)用中，用戶在場(chǎng)景中隨機(jī)移動(dòng)，因此，虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界的相對(duì)深度值變化很快。3D攝像頭暴露在不同的環(huán)境條件下，比如從明亮的光照環(huán)境到完全黑暗，以及具有不同特征的環(huán)境。在現(xiàn)實(shí)世界中，場(chǎng)景條件并不總是理想的，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤或拍攝到的圖像出現(xiàn)偽影。場(chǎng)景引入的偽影主要與場(chǎng)景中的環(huán)境照明、硬陰影、各元素的反射屬性或幾何屬性及其空間配置有關(guān)。

（2）手機(jī)AR技術(shù)的另一個(gè)挑戰(zhàn)來(lái)自多用戶場(chǎng)景，即多個(gè)攝像頭在同一空間同時(shí)工作。具有相似調(diào)制頻率和重疊視野的深度攝像頭可能因共享同一頻段而相互干擾。而來(lái)自兩個(gè)或更多攝像頭的光信號(hào)疊加會(huì)產(chǎn)生一個(gè)移位相位（假設(shè)調(diào)制頻率相同），引發(fā)干擾，并使正確的模式識(shí)別失效。

（3）機(jī)械健壯性（mechanical robustness）是手機(jī)嵌入深度攝像頭需考慮的另一相關(guān)因素。在手機(jī)游戲應(yīng)用中，玩家將不可預(yù)測(cè)地穿越地形，導(dǎo)致設(shè)備掉落、碰撞、沖擊和振動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)增大，這就可能會(huì)使工廠的攝像頭標(biāo)定失效，或?qū)е聶C(jī)械故障。

（4）在實(shí)施激光照明的3D攝像頭系統(tǒng)中，激光安全性是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。在不考慮激光安全性的情況下，大功率照明會(huì)對(duì)最終用戶的眼睛造成傷害，灼傷皮膚。因此，這個(gè)問(wèn)題要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)者特別關(guān)注相應(yīng)的應(yīng)用安全規(guī)定和目標(biāo)市場(chǎng)。

（5）在保持手持設(shè)備尺寸的同時(shí)、屏幕卻越來(lái)越大，這給設(shè)計(jì)師提出了一個(gè)挑戰(zhàn)，即如何在手機(jī)電路板的小小空間容納所有功能。

小巧的REAL3? 圖像傳感器將AR技術(shù)融入智能手機(jī)

（6）電池使用時(shí)間是用戶關(guān)注的問(wèn)題，也是手持設(shè)備設(shè)計(jì)的主要考慮因素之一。雖然以最低功耗穩(wěn)定運(yùn)行是智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備的必備條件，但每一代新手機(jī)都增加了諸多功能，需要處理器速度更快、更加智能，導(dǎo)致耗電更多。

搭載REAL3?的解決方案

顯然，3D飛行時(shí)間（ToF）攝像頭可以為AR / VR游戲增添更多的真實(shí)感、準(zhǔn)確的沉浸感和一定程度的細(xì)節(jié)，這是其他系統(tǒng)（如2D攝像頭）無(wú)法提供的。強(qiáng)大的算法配合專門用于在各種環(huán)境條件下準(zhǔn)確獲取深度信息的ToF攝像頭，是解決偽影問(wèn)題的最佳組合。

特別適用于具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境，構(gòu)成ToF攝像頭的REAL3? 圖像傳感器由英飛凌與pmd共同開發(fā)，采用獲得專利的SBI（背景干擾抑制）技術(shù)。相比傳統(tǒng)的ToF技術(shù)而言，動(dòng)態(tài)距離擴(kuò)大2倍，針對(duì)陽(yáng)光影響因素的穩(wěn)定性表現(xiàn)增強(qiáng)20倍。這項(xiàng)技術(shù)使攝像頭能夠在明亮的陽(yáng)光、絕對(duì)黑暗等所有光線條件下有最佳表現(xiàn)，且并不顯著依賴于材料反射。REAL3?對(duì)環(huán)境和照明條件的限制最少，能夠降低噪聲并降低功耗[1]，而不會(huì)隨時(shí)間推移影響性能。

[1]注:一些克服陽(yáng)光影響的技術(shù)是基于增大紅外照明功率，而這種情況并非如此。

與實(shí)際用例無(wú)關(guān)，得益于應(yīng)用于紅外光的擴(kuò)頻時(shí)鐘（SSC）調(diào)制，英飛凌REAL3?圖像傳感器系列對(duì)多設(shè)備干擾具有很強(qiáng)的抗擾性。

同時(shí)，REAL3?能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單而強(qiáng)大的攝像頭模塊設(shè)計(jì)。除通常的外設(shè)[SPI / I2C存儲(chǔ)器、電源、連接器]外，集成傳感器產(chǎn)品的攝像頭將只有兩個(gè)主要組件：REAL3?圖像傳感器和照明電路[VCSEL驅(qū)動(dòng)器、眼睛安全電路、溫度傳感器]，這些組件之間不需要任何機(jī)械基線。因而，其結(jié)果就是一個(gè)非常小的攝像頭模塊(只有11×7×4毫米)，具備集成于手機(jī)的高度靈活性，并有快速的(不到10秒)工廠內(nèi)壽命標(biāo)定程序。

基于ToF原理的英飛凌REAL3? 圖像傳感器應(yīng)用框圖

相比之下，結(jié)構(gòu)光等其他技術(shù)需要攝像頭和投影儀之間的基線?；€的存在意味著很大的空間需求、較低的機(jī)械穩(wěn)定性和穩(wěn)健性，并且設(shè)計(jì)靈活性有很大局限。在基于結(jié)構(gòu)光的攝像頭中，由于機(jī)械不穩(wěn)定性導(dǎo)致的標(biāo)定降級(jí)風(fēng)險(xiǎn)增大，可能會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)量損失甚至現(xiàn)場(chǎng)退貨等后果。

此外，REAL3? 圖像傳感器包括一個(gè)集成式眼睛安全電路。眼睛安全電路使紅外光系統(tǒng)能在所有可預(yù)見的操作條件下都是安全的。較之外部眼睛安全電路，這個(gè)概念具有顯著優(yōu)勢(shì)：減少BOM用料，并且對(duì)于每個(gè)用例可以選擇針對(duì)曝光時(shí)間限制的不同設(shè)置。

結(jié)語(yǔ)

在AR游戲中，團(tuán)隊(duì)合作更有趣：REAL3?對(duì)多設(shè)備干擾具有很強(qiáng)的抗擾性，因此AR世界可以同時(shí)成為多個(gè)玩家的游戲場(chǎng)地。當(dāng)然，英飛凌REAL3? 的優(yōu)點(diǎn)還有：

①憑借REAL3?傳感器陣列，可以在幾微秒內(nèi)拍攝3D圖像，從而實(shí)時(shí)捕獲移動(dòng)場(chǎng)景。

②憑借其支持抑制背景照明的專利技術(shù)，REAL3?支持?jǐn)z像頭在所有環(huán)境光線條件下部署。這個(gè)屬性在戶外AR游戲中非常重要（戶外游戲是年輕人當(dāng)中的最新趨勢(shì)）。

③此外，可靠校準(zhǔn)（設(shè)備整個(gè)生命周期僅一次?。┮约暗凸?、集成的激光安全性和最小的空間要求使REAL3?成為手機(jī)深度攝像頭的理想傳感器解決方案。