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  • 1 # 使用者1681509191829

    鐳射雷達通常被用於軍事、工業領域,在民用消費領域上非常少見。但蘋果iPhone12已經配備了鐳射雷達(LiDAR)硬體,其主要作用是精準測算物體距離並且完成建模資料,更有訊息稱,LiDAR鐳射雷達掃描器,或在iPhone13系列上全系標配。鐳射雷達到底是個什麼東西?為什麼移動裝置上會使用到它?本文將簡單普及這項技術的功能、部署方式,以及為什麼它可能很快就會像智慧手機中的攝像頭一樣普遍?

    相信大家都對鐳射雷達有所耳聞,知道一些相關概念,比如“光探測和測距”、“鐳射成像、檢測和測距”。沒錯,它目前最火最主要的應用應該是與自動駕駛汽車有關的——這是目前用來幫助車輛識別行駛方向和周圍環境的關鍵技術之一。

    事實上,鐳射雷達的歷史比自動駕駛汽車要久遠得多。這項技術誕生於20世紀60年代,最初的目的是跟蹤衛星和軍事目標,其基本理念與今天的鐳射雷達技術是相同的:使用光來跟蹤物體的位置。

    透過測量光線(特別是鐳射)擊中某物並再次返回所需的時間,可以確定該物體的位置。這就是第一批LiDAR系統的工作原理,iPhone平板電腦配備的鐳射雷達也是採用此原理。

    20世紀80年代,鐳射雷達技術有了實質性的改進,紅外鐳射系統開始被普遍用於航空繪製建築物和地形地圖。同樣的技術在今天仍在使用,且在測繪領域的自動駕駛、文物保護、地災監測、林地監管等場景中廣泛應用。

    透過記錄鐳射返回的時間,以及反射的角度,鐳射雷達資料可以與其他資訊相結合,生成非常精確的3D地圖。專業的LIDAR系統通常與GPS裝置相結合,這是現在智慧手機中常見的另一種技術。

    正如我們提到的,鐳射雷達對自動駕駛汽車非常有幫助。部署在車輛頂部的鐳射雷達掃描器可以實時“看到”物體,甚至是那些連你自己都看不到的物體,從而創造出所謂的“點雲” ——這就是自動駕駛汽車可以規避的空間點的三維地圖。

    某些鐳射雷達的配置,甚至敏感到可以探測到空氣中的汙染物,或者能夠監測機場的交通流量。所有這些應用程式的共同之處在於,它們都依賴於資料收集和資料分析之間的微妙平衡,當涉及到平板電腦和智慧手機時,這絕對是一個值得記住的有用框架。

    說回移動裝置,回到蘋果公司。蘋果公司是第一個使用鐳射雷達來描述其最新“深度感測”感測器的公司。其實,iphone和ipad已經有深度感測器很多年了(這就是為什麼它們可以用肖像模式來模糊背景的方法),但是,鐳射雷達將其提升到了一個全新的水平。

    據瞭解,蘋果手機的鐳射雷達作用主要有如下三點:

    1、鐳射雷達LiDAR(Light Detection and Ranging,鐳射探測和測距),又稱光學雷達掃描器。它的工作原理是透過向外發射紅外光束,透過接收投射物反射回來的光線探測物體。

    2、蘋果iPhone12手機用上了LiDAR鐳射雷達後,可以實現更快的對焦速度和更加精準的3D建模,但是這顆雷達的探測距離僅為5米,所以和工業用途的鐳射雷達存在很大的效能差距。

    3、具體來說,蘋果iPhone12的鐳射雷達主要是對拍攝中對焦的部分進行最佳化,為對焦提供更高的精度,甚至在完全黑暗的環境下也可完成對焦。另外,鐳射雷達可帶來的更高精度的3D建模能力,對於強化AR應用起到了關鍵性的提升。

    根據蘋果公司的說法,iPad Pro內部的LiDAR掃描器可以在單個光子的水平上工作,距離可達5米(超過16英尺),速度可達納秒級(因此可以在眨眼之間捕捉到場景)。

    最大的不同將出現在蘋果最喜歡的領域之一,增強現實領域。例如,現在iOS和iPadOS附帶的測量應用程式,一旦涉及到LiDAR,就會更快、更準確、更精細,在iPad Pro上可以將其用作一個嚴肅的、專業的測量工具,而不僅僅是一個能提供良好長度、深度和高度近似值的新奇產品。

    鐳射雷達的配備,意味著蘋果裝置可以繪製出詳細的3D環境,就像多年前人們利用飛機航測來繪製海洋和山脈的地圖一樣。我們談論的不僅僅是計算機桌面上的“我的世界”,我們談論的是建立在桌子上、地板上和貓咪周圍的“我的世界”,而且不會出現故障。

    當涉及到AR應用程式時,你可以把傢俱直接放進你的客廳,這些物件將看起來更像現有空間的一部分。或者,以AR遊戲為例,它將能夠以一種比以往任何時候都更加真實的方式,讓角色出現在角落後面和柵欄上方。

    物體的放置將會更加精確和真實,實時的動作捕捉將會更加全面,你使用的任何AR應用都能更好地處理場景中的物理物體。

    目前,鐳射雷達所需的處理能力,和手機內部所需的感測器將這項技術限制在高階裝置上。但與任何移動技術一樣,隨著時間的推移,它應該會變得更便宜、更實用。如果蘋果堅持使用這項技術,預計它的作用範圍和精確度會逐年提高。

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