网站建设众筹,官网应用商店下载,兰州网站建设与优化,网络科技有限公司网站日前#xff0c;由中国半导体行业协会IC设计分会#xff08;ICCAD#xff09;、芯原股份、松山湖管委会主办的主题为“AR/VR/XR元宇宙”的“2023松山湖中国IC创新高峰论坛”正式在广东东莞松山湖召开。武汉市聚芯微电子有限责任公司发布了完全自主知识产权的3D dToF图像传感…日前由中国半导体行业协会IC设计分会ICCAD、芯原股份、松山湖管委会主办的主题为“AR/VR/XR×元宇宙”的“2023松山湖中国IC创新高峰论坛”正式在广东东莞松山湖召开。武汉市聚芯微电子有限责任公司发布了完全自主知识产权的3D dToF图像传感器芯片SIF7010。
3D ToF技术为何更适合AR/VR/MR
根据Yole Dévelopment的“2020年度3D成像与传感”报告显示2019年全球3D传感模块市场规模为20亿美元预计到2025年全球3D模块市场规模将增长到81亿美元6年的年复合增长率超过了26%。Gartner在2019年发布的新兴技术成熟度曲线中也指出3D传感技术即将进入成熟期。目前3D视觉技术已经被广泛的应用于智能手机、家庭娱乐、AR/VR/MR、智能AGV、智能制造等众多领域。
目前主流的3D成像技术主要有三种分别是双目主动立体视觉结构光和TOFTime Of Flight又可分为iToF和dToF。
从各项技术优缺点来看双目成像虽然有着3D成像分辨率高、精度高、抗强光干扰性强、成本低等优势但是其缺点也非常明显比如其算法非常复杂、容易受到环境因素干扰、依赖环境光源、暗光场景表现不佳、模组尺寸相对较大等。因此目前在手机上应用相对较少。
3D结构光虽然有效识别距离相对较短模组结构也比较复杂成像容易受强光干扰成本也相对较高但是其通过一次成像就可以得到深度信息能耗低、成像分辨率高非常适合对安全级别要求较高的3D人脸识别、3D人脸支付等方面的应用。而且由于2017年苹果iPhone X的率先应用3D结构光技术的带动该技术目前已经非常成熟。
虽然在苹果的带动下之后有不少的旗舰也纷纷采用了前置3D结构光的方案但是由于结构光在识别距离上的限制使得结构光在手机上的应用主要局限于前置主要用作3D人脸识别解锁、3D人脸识别支付以及3D建模等应用相对来说应用面较窄。
相比之下3D ToF技术虽然成像精度和深度图分辨率相比结构光要低一些功耗较高但是其优势在于识别距离更远可以做到0.4米到5米甚至更远的中远距离识别抗干扰性强而且FPS刷新率更高这也使得ToF技术不仅可以应用于3D人脸识别、3D建模等方面还可适用于SLAM、手势识别、体感游戏、AR/VR等多方面的应用相比结构光技术应用面更广。
此外相比结构光技术3D ToF 的模组复杂度低堆叠简单可以做到非常小巧且坚固耐用且易于集成因此更适合部署到移动端设备上因此也得到手机厂商的青睐。
自2018年下半年开始不少手机厂商都纷纷开始推出基于后置3D ToF技术的手机新品比如OPPO R17 Pro、vivo NEX双屏版、华为P30 Pro、三星S10 5G版等。不过这些基本都是基于iToF技术。
2020年苹果率先在其新iPad Pro采用了基于dToF技术的“雷达扫描仪”之后发布的iPhone 12 Pro和iPhone 12 Pro Max也配备了基于dToF技术的后置的“雷达扫描仪”进一步加速了dToF技术的应用。 那么iToF和dToF技术又有何不同呢 iToF 间接测量飞行时间其原理为把发射的光调制成一定频率的周期型信号测量该发射信号与到达被测量物反射回接收端时的相位差间接计算出飞行时间。由于 iToF sensor 的 pixel 相对较小可实现相对高图像分辨率。但iToF问题在于的测距精度的实现限制了最大测距距离从原理上看调制频率越高则测距精度越好高调制频率意味着对应的测距距离不能太大并且环境光会对电路产生干扰。 dToF是直接测量飞行时间原理为向被测物体发射光脉冲通过对反射和发射光脉冲时间间隔的测量直接计算待测物体的深度。测距原理使得 dTOF 测量精度不会因距离增大而降低功耗更低同时对环境光的抗干扰能力更强。 总结两种技术的优缺点来看iToF具备低成本、较高分辨率优势但识别距离相对较短抗干扰性略差而dToF技术则具备低功耗、抗干扰强、识别距离远等优势适用于对测距精度要求高的较远距离测距场景。 聚芯微联合创始人、CTO孔繁晓也表示我们看到3D ToF技术在AR/VR/XR应用方面的优势需求主要的应用场景有两个方向一个是更精细、更高速的基于肢体或手势的识别率的场景这种场景下希望有更高的分辨率更精细的识别精度和帧率。另一种是对于混合现实方面需要对整个空间进行扫描和建模在这种情况下可能对距离提出更高的要求。相对于其他3D视觉技术来说ToF技术凭借分辨率及精度适中、识别距离更远、功耗低、平台易于集成等特点更适用于AR/VR/MR设备所需的SLAM、3D建模等应用。
发布拥有全自主知识产权的3D dToF芯片
聚芯微作为一家具有较强的3D视觉技术能力的厂商不仅能够提供iToF传感器同时也是业内少数能够提供高性能dToF图像传感器的公司致力于向业界提供一站式解决方案。
据介绍聚芯微成立于2016年1月是一家由数位拥有国际芯片大厂多年从业经验的归国学者成立的技术领先的芯片设计公司专注于高性能模拟与混合信号芯片的开发。总部位于湖北武汉在欧洲设有研发中心。目前员工210人80%为研发人员30%拥有海外学历学位和从业履历获得专业投资机构和OPPO、小米、字节跳动等产业资本累计投资过数亿元。
在产品布局方面聚芯微采取的是音频、触感、光学多产品线并行发展。其中音频产品已实现数亿级别量产线性马达驱动芯片也于2022年全面完成手机市场高中低端产品开发解决了目前市场单一供应商的行业痛点。其首款线性马达驱动芯片匹配Haptic Core1.0的算法目前也有被OPPO Find X6系列采用在先进光学传感器方面聚芯微的ALS only 单光感方案可兼容主流产品实现光感产品在手机及IoT领域的广泛布局。其中环境光传感器、多光谱的芯片都已经在大规模出货。 在3D ToF图像传感器芯片方面聚芯微已经推出了国内首颗BSI 5um VGA iToF 传感器且已获主流手机客户订单并量产。
孔繁晓表示这款iToF传感器具有较高的分辨率5umVGA和精度100klux下1%以及抗干扰性可以达到目前金融支付级人脸识别的要求和标准。并且功耗相比竞品低30%是整个行业目前功耗最低的iToF传感器支持非常灵活的配置模式同时还有一个相对比较标准化的参考模组设计整个模组系统功耗不超过600mW。 △针对典型的大卫头模型的测试即使在加了100w干扰情况下整个面部点云还是非常纯净的拥有较高的成像质量和抗干扰性。 △针对户外的场景100klux场景下在4.5米基于2.5w 940nm激光整体系统功耗大概是几百毫瓦的量级可以用于一些手势设备或者电池方面是即电式户外场景的应用要求。
据介绍这款聚芯微自主知识产权的iToF传感器目前已经大量出货可以应用于消费物流、手机、扫地机器人、智慧物流、机器人、无人工厂、轨道交通等应用场景。
此次聚芯微还发布了一款基于完全自主知识产权的3D dToF图像传感器芯片SIF7010。其采用了业界领先的3D堆栈式工艺具有小尺寸低成本低功耗优势可助力影像实现更好的全场景Auto-Focus背景虚化人像模式电影模式等以及助力实现场景建模河图-like AR/VR应用。
具体来说SIF7010集成了自研的高PDP的SPAD成像阵列高性能TDC以及低功耗DSP。
需要指出的是dToF 深度算法相对简单但难点在于用以实现较高精度的 SPAD单光子雪崩二极管。dToF 要检测光脉冲信号纳秒甚至皮秒级因而对光的敏感度要求会很高因此接收端通常选择 SPAD或者 APD雪崩光电二极管这类传感器来实现。但是APD集成度弱于普通的CMOS 图像传感器像素尺寸一般大于 10μm从而分辨率通常较差成本也更高。相比之下SPAD比APD更敏感一个光生载流子就能触发大量雪崩电流并且能够直接产生数字触发信号可以实现更小像素尺寸而且可与CMOS全兼容。可以说SPAD技术是目前 dToF 技术的核心但是技术难度大且制作工艺复杂目前仅少数厂家具备量产能力。 具体技术指标方面SIF7010拥有的1200的成像点40×30像素最远测距离5米Depth精准度1%具有较高的抗干扰性系统功耗小于200毫安。可以广泛适用于多区对焦、SLAM、手势操作等应用。 据介绍SIF7010相对于苹果所采用的索尼dToF方案来说能够实现近似的AR/VR方案效果但成本和功耗更低目前这款芯片已经进入工程量产的阶段预计今年量产。
“基于目前整个行业的发展趋势我们认为3D ToF技术的适用性会更广泛不管是iToF还是dToF彼此之间是互补的关系。iToF可以做相对近距离、分辨率更高的建模的应用。dToF更适合3、4米甚至更远距离的空间建模的场景。作为行业内唯一一家同时具备iToF和dToF技术的团队我们针对整个3D行业我们拥有更为全面的解决方案。”孔繁晓总结说道。
编辑芯智讯-浪客剑
