Au cours des dernières années, nous avons vu beaucoup de nouvelles technologies sur le marché mobile essayer de résoudre le problème de tenter de recueillir des informations détaillées avec un système de caméra. Différentes solutions ont été proposées par différentes sociétés, allant des projecteurs à points IR et des caméras IR (lumière structurée), des systèmes de caméras stéréoscopiques aux capteurs spéciaux dédiés au temps de vol les plus récents. Un gros problème de ces différentes implémentations est le fait qu’elles utilisent toutes des solutions matérielles assez exotiques qui peuvent augmenter considérablement la nomenclature d’un appareil et influencer ses choix de conception industrielle.

Airy3D est une nouvelle petite entreprise qui, à ce jour, n’était active que sur le plan logiciel, fournissant diverses solutions d’imagerie sur le marché. La société est maintenant prête à passer à un modèle commercial hybride, se décrivant comme une société de logiciels compatibles avec le matériel.

Le principal produit de renommée de la société en ce moment est la plate-forme «DepthIQ» – une solution logicielle matérielle qui promet de permettre une détection de profondeur de haute qualité à des caméras individuelles à un coût beaucoup moins cher que toute autre alternative.

Au cœur de l’innovation d’Airy3D se trouve un élément matériel supplémentaire aux capteurs existants sur le marché, appelé masque de diffraction transmissif, ou TDM. Ce TDM est une couche transmissive supplémentaire fabriquée sur le dessus du capteur, façonnée avec un motif de profil spécifique, qui est capable de coder la phase et la direction de la lumière qui est ensuite capturée par le capteur.

Le TDM crée essentiellement un motif de diffraction (effet Talbot) sur l’image résultante, qui diffère en fonction de la distance d’un objet capturé. La chose intéressante que Airy3D est capable de faire ici, est d’utiliser des algorithmes logiciels avancés qui sont capables de décoder ce motif et de transformer la capture d’image 2D brute en une carte de profondeur 3D ainsi qu’une image 2D avec le motif de diffraction compensé.

Le rôle d’Airy3D dans la chaîne de fabrication d’un module de caméra compatible DepthIQ est de concevoir le réseau TDM, qu’il octroie ensuite sous licence et coopère avec les fabricants de capteurs, qui l’intègrent ensuite dans leurs capteurs pendant la production. En substance, la société serait en partenariat avec l’un des grands fournisseurs de capteurs tels que Sony Semiconductor, Samsung LSI ou Omnivision afin de produire une solution complète.

J’étais curieux de savoir si la société avait des limites en termes de résolution à laquelle le TDM peut être fabriqué, car la plupart des capteurs de caméra d’aujourd’hui utilisent des pixels de 0,8 µm et nous commençons même à voir des capteurs de 0,7 µm arriver sur le marché. La société ne voit aucun problème à réduire le réseau TDM à 0,5 µm – il y a donc encore une tonne de latitude pour les futures générations de capteurs pour les années à venir.

L’ajout d’une couche transmissive sur le dessus du capteur n’est naturellement pas gratuit et il y a une perte de netteté. La société cite des réductions de netteté du MTF d’environ 3,5%, ainsi qu’une réduction de la sensibilité du capteur due au TDM, dans une fourchette de 3 à 5% sur toute la gamme spectrale.


Échantillons de caméras sans et avec le TDM

La société a partagé avec nous quelques échantillons d’un système de caméra utilisant le même capteur, une fois sans le TDM et une fois avec le TDM utilisé. Les deux images utilisent exactement les mêmes paramètres d’exposition et ISO. En termes de netteté, je ne dirais pas qu’il existe des différences majeures immédiatement perceptibles, mais nous constatons que l’image plus sombre avec le TDM est utilisée, en raison de l’efficacité QE réduite du capteur.

Le traitement logiciel est censé être relativement léger par rapport à d’autres solutions de capteur de profondeur, et peut être effectué sur un CPU, un GPU, un DSP ou même un petit FPGA.

Le discernement en profondeur résultant que la solution est en mesure de réaliser à partir d’une seule capture d’image est assez étonnant – et il n’y a essentiellement aucune limite à la résolution qui peut être obtenue car elle évolue avec la résolution du capteur.

Des solutions de détection de profondeur plus complexes peuvent ajouter de 15 $ à 30 $ à la nomenclature d’un appareil. Airy3D voit cette technologie comme la plus grande adoption dans le bas et le milieu de gamme, car généralement le haut de gamme est capable d’absorber le coût d’autres solutions, car il est également peu probable qu’il soit disposé à faire le moindre sacrifice en termes de qualité d’image sur le capteurs de caméra principaux. Un appareil moins cher, par exemple, pourrait avoir un déverrouillage d’identification de visage à détection de profondeur avec juste un simple capteur de caméra avant, ce qui représenterait des économies de coûts notables.

Airy3D dit qu’ils ont des clients alignés pour la technologie et qu’ils voient beaucoup de potentiel à l’avenir. C’est un moyen extrêmement intéressant de réaliser une détection de profondeur étant donné qu’il s’agit d’une solution matérielle passive qui s’intègre dans un capteur de caméra existant.