蘋果為什么對3D視覺如此情有獨鐘？
最近，屏幕領域知名市場研究機構DSCC的CEO Ross Young在推特上曝光了他對于iPhone屏幕形態的預測路線圖。
▲蘋果iPhone屏幕形態路線圖預測，作者：Ross Young
從預測中我們可以看到，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，蘋果才會帶來真正的“無孔全面屏”。
在國內的安卓智能手機市場中，屏下攝像頭已經不是一個新技術，經過近四年迭代，中興、小米等廠商都已發布多代屏下攝像手機。
▲中興第三代屏下攝像技術
為什么蘋果在屏下攝像技術上走的如此謹慎，蘋果在擔心什么？
而從這張路線圖中，我們也能看到，對于屏下Face ID，也就是屏下3D結構光技術，蘋果的采納卻更加積極。蘋果在屏下3D技術領域是否憋了新的大招，亦或者會帶來改變整個智能手機行業的新玩法？
帶著這些疑問，我們與國內3D視覺創企光鑒科技的創始人兼CEO朱力博士進行了深度對話，嘗試對3D視覺技術以及3D視覺技術在移動端的應用和發展進行更深入的挖掘和探討。
1、“柔性”變“剛性”難度加倍，安卓手機已有普適性
就在本月8號，顯示技術領域的年度盛會之一，Display Week 2022（SID顯示周）在美國圣何塞線下正式開幕。
在現場展會上，國內屏幕顯示技術廠商維信諾發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
也就是說，屏下3D結構光技術終于可以用在柔性OLED屏幕上了，此前，屏下3D方案僅可應用于剛性OLED領域。
其實光鑒科技從2019年就開始在屏下3D技術領域發力，去年，智東西也首次與光鑒科技CEO朱力進行了深度對話，當時，光鑒科技剛剛發布與中興合作的剛性OLED屏下3D方案。
聽起來，就是屏幕從“剛性”變為“柔性”，但實際上這項技術所需要解決的難題以及這項方案對于智能手機領域的意義卻不容小覷。
柔性OLED與剛性OLED最主要的區別就是柔性OLED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“由剛變柔”。
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，想實現3D結構光技術，激光要能透過屏幕，因此屏幕的透光率就成為了影響3D結構光效果的主要因素之一。
朱力說，從剛性轉至柔性，屏幕的透光率從30%降低到了20%，而激光經過來回的折損以及轉換后，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行效率提升到原來的一倍。
在這背后，如何實現更高的功率，如何解決模組封裝設計以及散熱方面的挑戰，都是他們需要解決的非常繁復卻又很實際的問題。
▲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——衍射。光線通過柔性OLED一系列復雜屏幕結構之后，會發生衍射現象，如果不加以處理，光的“可用性”會大大降低。
為此，光鑒科技通過光學技術和算法對衍射問題進行處理，他們根據屏幕光學特性重新建模、研發算法，將信噪比提升至原來的2-3倍。
據朱力介紹，解決衍射問題，不僅需要算法，還需要深入了解柔性OLED屏幕的光學特性，這牽涉到材料方面的技術，他們甚至經常會需要做大量物理實驗來驗證和優化方案，這是一個非常“綜合性”的難題。
可以看到，一塊小小的柔性OLED屏幕，要想實現良好的屏下3D結構光技術，并非易事。
需要注意的是，目前絕大部分安卓旗艦、高端智能手機以及大部分中端甚至部分低端智能手機都已經采用了柔性OLED屏幕，采用柔性OLED屏幕已經是智能手機市場未來發展的大方向之一。
因此，屏下3D結構光能夠在柔性OLED和剛性OLED屏幕上同時應用，就意味著該技術在安卓智能手機生態中已經具有了普適性，擁有了大規模應用的可能。
2、如何突破蘋果專利封鎖？拿下全球4億部手機成為目標
2017年9月13日，蘋果iPhone X第一次把“劉海屏”帶到了智能手機上，而就在這個現在看起來略寬的劉海里，3D結構光技術被帶到了手機上，第一次走進了普通消費者的視野中。
▲蘋果3D結構光方案
短短幾個月后，在中國，許多3D視覺創企借著這波熱潮開始生根發芽，但實際上，大部分企業都沒能邁過蘋果已經成熟的“VCSEL+DOE”3D結構光方案，專利問題成為了擋在國內廠商面前的一座大山。
朱力告訴智東西，雖然國內3D視覺領域公司很多，有老牌廠商也有年輕創企，但大部分人的思路都是先引入國外技術，做應用層開發，卻沒有去嘗試突破蘋果的框架，去打造更好的解決方案，當然，這需要非常專業的技術和深厚的積累。
在他看來，模仿蘋果并非光鑒科技的選項，這不是他們的創業初衷。在科技行業，核心還是要做技術創新，做別人做不了的事，這樣才能獲得應有的價值，掌握足夠的資源和議價能力，這樣也會推動技術不斷地向前迭代發展，形成良性循環。
這樣也才能避免現在行業中普遍的“內卷”。
至于光鑒科技到底做了什么，用最簡單的話來說，他們“把一束光，直接分成了幾萬束光”，從而簡化了激光發射器的設計。
具體來看，他們把3D結構光要用到的點陣和泛光發射器件整合在一起，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之一，WFP納米光子芯片。
▲WFP納米光子芯片對光線的控制原理
據了解，3D結構光識別精度通常用散斑數量來衡量，蘋果一般在3萬個左右，而光鑒科技的方案可以進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月開始就已經布局了屏下3D領域，甚至要早于蘋果。
朱力介紹，目前他們整個3D模組的供應鏈都已經比較成熟，由于光波導技術的發展帶來了工藝上的進步，他們所用到的WFP納米光子芯片，其成本也有所下降，產能也有顯著提升，對于他們來說，供應能力已經不是問題。
在光線發射效果之外，屏下區域顯示效果如何也是消費者關注的重點。去年光鑒科技與中興剛剛發布剛性OLED屏下3D方案時，屏下區域還無法顯示，而在今年的柔性OLED屏下3D方案中，屏下區域的屏幕像素密度（PPI）已經可以做到400左右。
▲光鑒科技屏下3D方案樣機
此前中興剛剛發布的屏下攝像手機Axon 40，其屏下區域的PPI就達到了400左右，而用戶從肉眼觀感來看已經很難察覺到這一特殊區域的存在。
此外，對于拍照效果，3D結構光的加入也有提升作用，該技術可以為相機提供更好的圖像深度信息，以進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難以通過算法優化解決，這也是為什么蘋果擁抱屏下3D技術，卻對屏下攝像技術更為謹慎的因素之一。
可以看到，不論是技術專利布局、供應鏈工藝打磨，還是用戶體驗的優化，光鑒科技已經讓屏下3D技術從實驗室真正走進了現實中。
朱力說，目前三星在屏幕技術領域較為領先，在高端安卓旗艦智能手機領域也是頭部玩家，他們與三星合作的機會是有的。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，服務全球3-4億臺高端智能手機將成為他們的目標。
3、蘋果死磕的3D視覺技術，或許將改變智能手機行業玩法
目前，在主流安卓旗艦智能手機中，應用3D結構光技術的機型仍在少數。此前，安卓機“全面屏”的風潮一度成為了3D結構光技術應用的主要阻力之一，用3D結構光就意味著在屏幕上“多開一兩個孔”，而今天，屏下3D結構光方案已經成熟。
其實在屏幕形態、技術、專利、供應鏈之外，3D結構光的應用生態也是3D結構光能否大規模普及的關鍵因素之一。
曾經，業內普遍在尋找3D結構光的“殺手級應用”，而今天看來，這個問題似乎有了新的答案。
在朱力看來，其實3D結構光技術在手機中應用，人臉識別解鎖只是一小部分，3D結構光更多的是讓手機設備“看懂”用戶。過去的指紋識別只能讓手機認識你，但不能看懂你。
得益于3D結構光技術，手機可以看懂人的表情、從而發展建模、感知類應用，蘋果的Animoji就是一個很好的例子。
因此，對于3D結構光技術的探索并不是簡單的為了人臉解鎖，而是為了后續各種延申應用發展提供一個基礎技術。
朱力認為，iPhone的形態其實正在逐漸演變。目前的智能手機仍然以各類APP為核心，用戶需要打開手機，點開APP來獲取服務。
而蘋果正在讓iPhone越來越智能，讓iPhone可以更加“主動”地為用戶提供服務。在用戶解鎖手機的時候，手機不僅會知道你是誰，還會通過3D視覺技術感知用戶周圍的環境、用戶的情緒、表情，從而有針對性地推送服務。
APP成為服務的提供商，而手機成為了服務的提供者，這對于智能手機的發展可能會有顛覆性影響。
蘋果其實一直都在向這個方向發力，這也是蘋果為什么如此看重3D視覺技術在手機端的應用，在提供高安全度的解鎖方案背后，蘋果可能正在規劃一個更加宏偉的“智能時代”藍圖。
而在蘋果可能正在規劃的這個時代中，3D視覺技術將會尤為關鍵，如果安卓陣營動作慢了，或許又會被蘋果“引領”一個時代。
4、結語：3D視覺技術成手機行業未來關鍵變量
從劉海屏、打孔屏到今天的屏下攝像手機，智能手機領域的屏幕、光學和AI技術都在快速發展。如今，屏下3D視覺技術落地柔性OLED屏幕，在提升手機安全性的同時，也給智能手機的發展提供了新的玩法。
隨著國內科技領域技術的追趕、產業鏈的成熟，國內安卓手機廠商在不少領域已經形成了對蘋果的領先，而在未來十年，智能手機的形態和功能或許都將發生極大改變，“元宇宙”時代的來臨也帶來了諸多可能性。
但有一點是確定的，不論在任何時代，掌握核心技術、做真正有價值的事，都是每一家優秀的科技公司應當堅持的。
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