如何將蘋果iPhone X的Face ID應用至國產手機?
劉延 于 2018.01.17 23:11:46 | 源自:www.soomal.com | 版權:投稿
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    • iPhone X如期而至,熒幕從TFT-LCD變為異形切割AMOLED,,增加了一道“劉海”。“劉海”內,除了傳統的前置攝像頭、聽筒、距離傳感器以外,加入了紅外泛光發射器、點陣投射器、以及一個140萬畫素的紅外攝像頭。

      過去幾年的市場證明了,iPhone的中國品牌替代品,往往都會銷量不錯。國產手機具備很多iPhone不具備的本地化特色,例如,號碼黑名單,攔截等功能。所以國產安卓陣營也早早就上了人臉識別,但大部分人臉識別集中于虹膜或是基于前置攝像頭的人臉識別。這次的“劉海”功能,似乎沒那么容易模仿。

      什么時候國產手機能用上這項技術呢?這項技術涉及到兩個方面:熒幕、3D sensing。先來說說最簡單也最基礎的,熒幕。“劉海”涉及到熒幕的異形切割。通常來說,熒幕面板切割都是方方正正的。

      當然,熒幕上的問題已經解決了。根據供應鏈消息,iPhone X的熒幕異形切割面板來自于三星,然而三星并沒有把最好的熒幕提供給蘋果,三星給自家的高階AMOLED是On-Cell觸控集成,而蘋果只能退而求次,用了來自日本的Nissha的GF2外掛式觸控屏。

      那么國內誰能切呢?夏普S2、Essential Phone均采用異形切割技術,它倆的熒幕模組,都是國內上市公司長信科技旗下的德普特提供,這家公司技術來自于當年iPhone 熒幕模組技術團隊,全世界做的無邊框模組產品,幾乎都是在德普特做的。規劃產能是一個月1200萬片模組,目前產能達到了800萬,目前華為的P、M系列90%都是德普特做的。

      再來看難點,3D Sensing。 3D Sensing貴不貴?算不上貴。根據國外機構拆解結果,算上前置攝像頭,蘋果的“劉海”部分模組BOM成本大約只需要16.5美元,扣除攝像頭,只需要約10.5美元。但國產廠商買不買得到?買不到。下圖中所有廠商的產品相關產品,幾乎都和蘋果簽訂了獨家供應,根據產業鏈消息,如果他們想要賣給其他廠商,必須降低規格。

      簡單點說,蘋果3D Sensing人臉識別步驟大致:

      • 1:當有物體接近手機時,距離傳感器(ToF)會先被啟動。
        2:距離傳感器(ToF)的啟動會激發泛光感應元件和紅外攝像頭,泛光感應元件里的VCSEL晶片會發出若干個紅外光,紅外光反射回后由紅外攝像頭捕捉,判斷是否是人臉資訊。
        3:如果經由判斷是人臉資訊,則會啟動點陣投影器,點陣投影器會發射約三萬多個紅外結構光點,并由紅外攝像頭捕捉3D人臉資訊,進行人臉的圖像資訊提取,經由A11仿生處理器的比對,得出人臉識別資訊。

      泛光發射器可以理解為一個低功耗的紅外線燈,紅外攝像頭也問題不大,根據各路拆解,這是一個140萬畫素的紅外攝像頭。難就難在點陣投射器上。那么,點陣投射器是什么?

      沒錯,點陣投射器的原理,和上面這些“淘寶爆款”是一毛一樣的。點陣投射器的核心組件為VSCEL[垂直腔面激光發射器,Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser]和WLO[光學陣列組件,Wafer-Level Optics]。VSCEL是一個低功耗紅外激光發射器,WLO則是一塊刻有特定圖案的特殊的鏡片,激光通過鏡片便可投射出三萬個點。

      目前全球能給蘋果這種出貨量級別供應VSCEL的公司主要僅有三家:Lumentum、Finisar、IIVI,國內也有公司在工業領域應用。在傳統應用中,激光裝置對功耗并不敏感,而LED相對亮度不足。這項技術擁有接近傳統激光器的亮度和接近LED的功耗,但成本并不便宜,因此,蘋果開始采用VSCEL之前,這種技術應用的并不多。這三大家也是接到蘋果大規模訂單后,重新開始生產消費級VSCEL產品。

      蘋果很早就開始使用VSCEL產品了,早在iPhone 7系列上,蘋果就使用了VSCEL+ToF作為距離傳感器使用,在AirPod上也使用了VSCEL。為了更進一步控制VSCEL的產能,蘋果宣布他們的 “先進制造基金”(Advanced Manufacturing Fund)向激光晶片供應商 Finisar 投資了 3.9 億美元。Finisar 將利用這筆投資把德克薩斯州謝爾曼市的一個 70 萬平方英尺的工廠改造成一個用于開發 VCSEL 晶片的研發中心。預計這個研發中心會在明年下半年開放。

      這片鏡片的制造難度也不小。鏡片的學名叫做衍射光學元件(DOE,Diffractive Optical Elements)是一塊3D表面結構復雜的光學鏡片,其通過光源發射出的光束整形和分束形成特定光學效果,如均勻化、準直、聚焦、形成特定圖案等。其原材料為目前主流光學材料,如玻璃、樹脂等。 制造方面與半導體制造類似,需要光刻機、光刻膠等。因此有能力生產WLO元件的廠商,并不多,蘋果的WLO元件來自SUSS MicroOptics。另一家有能力大規模生產消費級WLO的,則是臺積電。

      另一個難點則是模組小型化與組裝。 由于光學與結構限制,大家看到的“劉海”部分,結構并不小。如下圖所示,點陣投射器厚度已經達到了5.11mm厚度,再多就真的塞不下去了。蘋果選擇雙層PCB堆疊的原因之一也在于此,太厚,PCB空間又被壓縮了。

      組裝方面,良率也是非常大的問題。蘋果對光軸指標要求非常高,需要IR-RGB、投影,光軸控制在0.5°以內,導致前期組裝非常慢,良率非常低,據供應鏈消息,前期最好的時候也就是60%的良品率。

      說了這么多,什么時候我們才能看見國產手機用上基于結構光的人臉識別呢? 告訴泥萌,華為已經用上啦!驚不驚喜!意不意外!和榮耀V10一起發布的,來自舜宇光學的解決方案。然而從發布會的視訊上就能看出,華為為了趕時髦,居然采用類似微軟Kinect的外置的附件方式,自然就沒有可用性。

      好了,言歸正傳,我們回來說說國產手機什么時候能用上內置的。 在臺灣有一家公司叫做奇景光電,這家公司也參與了iPhone X“劉海”的供應鏈,但量太小,他們不堪寂寞,于是展開了合作:高通提供算法,奇景光電提供大部分硬體,信利提供組裝。

      廠商 產品或服務
      奇景光電 WLO光學元件,Laser驅動IC、模組組裝高精度主動對準技術、
      高效能近紅外CIS(1MP和5.5MP)、3D深度地圖ASIC
      高通

      3D深度地圖算法

      第三方 laser、近紅外鏡頭、紅外濾光片、半導體工廠、模組封裝

      SLiM方案能提供Turn-key solution,奇景光電和高通雙方共同提供3D Sensing模組。奇景光電的近紅外光感測器是智能手機結構光3D Sensing整體解決方案的關鍵,其支援極低功耗機器視覺,在近紅外光譜中具有較高量子效率。奇景光電的WLO技術具備豐富設計、量產經驗,能提供先進的DOE和準直投影技術,今年第三季度產能開始擴充。奇景光電WLO客戶包括Google、富士康、索尼、華為、夏普、酷派等廠商。

      奇景光電預計2018年第一季度末SLiM方案將實現量產,預計產能為200萬/月。由于下游需求強勁,奇景光電將開展8英寸級WLO項目二期量產,二期項目投資規模將高于一期項目的8000萬美元,裝置將在2018年內搬入,并貢獻產能。

      提供方 核心技術 備注
      奇景光電+高通 奇景光電提供包括WLO、近紅外CIS等關鍵部件,高通提供算法 已與國內一線手機廠商達成合作,搭載手機產品有望18年中出貨
      Mantis Vision 提供關鍵核心算法

      歐菲光排他性合作,舜宇、三星均有入股

      奧比中光 提供紅外激光發射、接收裝置,核心算法晶片 體感模組已實現量產出貨,客戶包括樂視、酷開、海信、TCL、創維等;與支付寶合作支援“刷臉”支付 華捷艾米紅外激光發射、核心算法晶片

      綜上所述,最快的國產手機方案將來自于奇景光電+高通+信利,傳聞中小米和OPPO便采用的是這個方案,而首發產能僅有200萬/月,誰能搶到產能,誰就能占據先機。鹿死誰手?未曾可知。

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發表于2018.02.10 20:06:01
41
熒幕也有一點折疊的意思在里面,面部識別蘋果又是一年的領先。華為著急了,吹牛都開始有點急了。

此帖使用Win10提交
發表于2018.01.26 12:35:46
40
123.189.015.***
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發表于2018.01.25 20:29:13
39
014.111.***.***
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因為全面屏的屏下指紋識別不成熟,所以暫時用面部識別這個過渡方案。
此帖使用Win10提交
發表于2018.01.25 20:19:05
38
050.028.189.***
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發表于2018.01.24 02:00:38
37
基本上“高階生產力”本子都有選配,今年xps13這些好像要開始標配了。大多都是intel realsence的方案,開拆解體積也還可以,就是做到蘋果那體積的確是難,不知道intel會不會搞個手機版本出來。
此帖使用VIVO X6SPLUS A提交
發表于2018.01.19 09:07:31
35
123.151.076.***
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發表于2018.01.19 00:01:30
34
121.057.254.***
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發表于2018.01.18 21:43:31
33
個人感覺刷臉支付還是沒有指紋支付方便啊.
發表于2018.01.18 20:24:08
32
Face++以及國內其他幾家類似的公司主要集中于圖像方面的人臉識別處理,基于紅外和特征點的這種結構光人臉識別方案,國內幾家公司在公開渠道上都還沒說有。這個得和硬體有比較良好的配合
此帖使用Win10提交
發表于2018.01.18 18:31:31
31
112.224.***.***
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結合瀏覽數據,消費習慣,定位記錄。很好,少數派報告和1984為期不遠了。
此帖使用iPhone提交
發表于2018.01.18 18:10:40
30
個人覺得蘋果的劉海真是太難看,沒啥意思
此帖使用iPhone提交
發表于2018.01.18 17:22:56
29
我記得我用S4的年代安卓就已經提供了這樣的解鎖方式了,只是可靠性嘛,嘿嘿……
此帖使用H60-L12提交
發表于2018.01.18 17:20:37
28
117.136.***.***
117.136.***.***
面部識別總感覺有局限性,不太看好。還是看好屏下指紋
此帖使用VIVO XPLAY6提交
發表于2018.01.18 17:16:16
27

此帖使用MAC提交
發表于2018.01.18 16:25:43
26
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