游戲《Pokemon Go》與電影《頭號玩家》的火爆亮相，為消費者描繪了虛擬與現實世界交融的無盡想象。事實上，AR （增強現實）/ VR（虛擬現實）游戲產業正通過諸多靈活功能進行創新，激勵用戶探索其慣常工作區以外的領域。

將戶外游戲與出色的增強現實體驗相結合，這樣的感覺豈非很贊？而所需要的只是一部智能設備而已。今天，小編將為粉絲們介紹利用3D成像技術提升AR游戲體驗的實際案例，先從要求與挑戰講起。

AR游戲之應用要求及挑戰

六大挑戰

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

（2）手機AR技術的另一個挑戰來自多用戶場景，即多個攝像頭在同一空間同時工作。具有相似調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。而來自兩個或更多攝像頭的光信號疊加會產生一個移位相位（假設調制頻率相同），引發干擾，并使正確的模式識別失效。

（3）機械健壯性（mechanical robustness）是手機嵌入深度攝像頭需考慮的另一相關因素。在手機游戲應用中，玩家將不可預測地穿越地形，導致設備掉落、碰撞、沖擊和振動的風險增大，這就可能會使工廠的攝像頭標定失效，或導致機械故障。

（4）在實施激光照明的3D攝像頭系統中，激光安全性是一個值得關注的問題。在不考慮激光安全性的情況下，大功率照明會對最終用戶的眼睛造成傷害，灼傷皮膚。因此，這個問題要求系統設計者特別關注相應的應用安全規定和目標市場。

（5）在保持手持設備尺寸的同時、屏幕卻越來越大，這給設計師提出了一個挑戰，即如何在手機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技術融入智能手機

（6）電池使用時間是用戶關注的問題，也是手持設備設計的主要考慮因素之一。雖然以最低功耗穩定運行是智能手機和可穿戴設備的必備條件，但每一代新手機都增加了諸多功能，需要處理器速度更快、更加智能，導致耗電更多。

搭載REAL3?的解決方案

顯然，3D飛行時間（ToF）攝像頭可以為AR / VR游戲增添更多的真實感、準確的沉浸感和一定程度的細節，這是其他系統（如2D攝像頭）無法提供的。強大的算法配合專門用于在各種環境條件下準確獲取深度信息的ToF攝像頭，是解決偽影問題的最佳組合。

特別適用于具有挑戰性的環境，構成ToF攝像頭的REAL3? 圖像傳感器由英飛凌與pmd共同開發，采用獲得專利的SBI（背景干擾抑制）技術。相比傳統的ToF技術而言，動態距離擴大2倍，針對陽光影響因素的穩定性表現增強20倍。這項技術使攝像頭能夠在明亮的陽光、絕對黑暗等所有光線條件下有最佳表現，且并不顯著依賴于材料反射。REAL3?對環境和照明條件的限制最少，能夠降低噪聲并降低功耗[1]，而不會隨時間推移影響性能。

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

與實際用例無關，得益于應用于紅外光的擴頻時鐘（SSC）調制，英飛凌REAL3?圖像傳感器系列對多設備干擾具有很強的抗擾性。

同時，REAL3?能實現簡單而強大的攝像頭模塊設計。除通常的外設[SPI / I2C存儲器、電源、連接器]外，集成傳感器產品的攝像頭將只有兩個主要組件：REAL3?圖像傳感器和照明電路[VCSEL驅動器、眼睛安全電路、溫度傳感器]，這些組件之間不需要任何機械基線。因而，其結果就是一個非常小的攝像頭模塊(只有11×7×4毫米)，具備集成于手機的高度靈活性，并有快速的(不到10秒)工廠內壽命標定程序。

基于ToF原理的英飛凌REAL3? 圖像傳感器應用框圖

相比之下，結構光等其他技術需要攝像頭和投影儀之間的基線。基線的存在意味著很大的空間需求、較低的機械穩定性和穩健性，并且設計靈活性有很大局限。在基于結構光的攝像頭中，由于機械不穩定性導致的標定降級風險增大，可能會出現產量損失甚至現場退貨等后果。

此外，REAL3? 圖像傳感器包括一個集成式眼睛安全電路。眼睛安全電路使紅外光系統能在所有可預見的操作條件下都是安全的。較之外部眼睛安全電路，這個概念具有顯著優勢：減少BOM用料，并且對于每個用例可以選擇針對曝光時間限制的不同設置。

結語

在AR游戲中，團隊合作更有趣：REAL3?對多設備干擾具有很強的抗擾性，因此AR世界可以同時成為多個玩家的游戲場地。當然，英飛凌REAL3? 的優點還有：

①憑借REAL3?傳感器陣列，可以在幾微秒內拍攝3D圖像，從而實時捕獲移動場景。

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

③此外，可靠校準（設備整個生命周期僅一次！）以及低功耗、集成的激光安全性和最小的空間要求使REAL3?成為手機深度攝像頭的理想傳感器解決方案。