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苹果12的激光雷达有用吗 苹果iPhone12激光雷达有必要花钱买吗

2020-10-16 17:08:56
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苹果12的激光雷达有用吗

iPhone12 正式面世。与基本机型相比,iPhone 12 Pro 和 iPhone 12 Pro Max 的后置摄像头除了多一枚长焦镜头,还增加了一颗 LiDAR,激光雷达扫描仪。

这颗激光雷达是什么?它能为你的手机带来什么新体验?

在这块圆形黑色区域之下,LiDAR主要由两部分组成:发射端和接收端。垂直腔面发射激光器(VCSEL)作为发射端,向物体发射一束红外光,经反射被CMOS图像传感器接收,光束经历的这一段时间被称为飞行时间(ToF)。

飞行时间又分为直接飞行时间(dToF)和间接飞行时间(iToF)。前者向目标发射一个光脉冲信号,直接测量光子从出发到返回的用时;后者发射一连串经过调制的光波,通过检测来回光波间的相位差测量飞行时间。

已知光速,通过简单的计算我们就能得到与目标物体之间的距离。这样的测距原理与雷达类似,不过,LiDAR基于的是脉冲激光,比雷达利用的无线电波波长更短、频率更高,可以得到分辨率更高的图像,精度可达厘米甚至毫米级别。

因此,LiDAR也被应用在地图测绘、自动驾驶、文物保护等领域。而到了手机,它又能做些什么呢?

这不是苹果第一次在它的产品里引入激光雷达。早在今年 3 月,2020 款 iPad Pro 就配备了 LiDAR 扫描功能,采用直接飞行时间技术(dToF),相比 iToF,功耗较低且不易受环境光的干扰,可以做到大范围测量。

使用时,发射器投射出9*64大小的矩阵光束,捕捉并绘制最远5米范围内的位置深度图。改变,首先发生在你拍摄的照片里。

一张出色的浅景深照片,是通过调大相机光圈并对焦在距离相机较近的地方实现的。今天,通过多个摄像头和机器学习算法的帮助,用手机也能轻而易举拍出这种背景虚化的效果。

首先,神经网络和机器学习技术可以让手机知道我们在拍什么,以及目标距离我们有多远。对于普通人来说,从一张照片中判断物体层次和远近关系是一件非常容易的事,但对于机器,则需要大量的资源来学习,比如颜色分布、明暗程度和物体尺寸。

就像上面这张照片,曝光度均匀且主题明显,机器很容易分析出距离镜头较近的点以及距离镜头较远的点。

可一旦照片中有更复杂的关系,事情就变得棘手了。

人类或者动物的毛发、丰富的色彩、以及与背景颜色接近的衣服等,都很容易被机器误判为背景,尤其是主体的边缘区域,呈现出不自然的模糊效果。

LiDAR的加入能带来更精准的深度信息,以便于让iPhone理解物体之间的前后关系,通过算法绘制出一张空间位图,并将照片做切片处理。iPhone会在几纳秒内根据深度信息图将照片切分成多份,距离越远的图层,模糊程度越高,制作出一张以假乱真的浅景深人像照片。

同时,在低光照条件下,iPhone的对焦速度也将大幅提升,并且可以在黑暗中准确找到画面中的人物,为夜间模式下的人像照片打下基础。

当然,LiDAR 对 iPhone 12 Pro 的拍照提升实际上还得看实拍测试。 你可以期待另一个让它真正大放异彩的领域—— AR。

2017年开始,苹果公司推出AR软件开发套件ARKit,开发者们可以使用它制作出精致的AR应用,比如下面这个能让你随时随地打保龄球的游戏。

游戏场景中的这两人保持运动状态,且是前后移动,在没有深度信息的辅助下,机器难以判断出两个人的位置关系,把球放置在二人中央。所以你会看到,球时不时从人体内「穿」过的诡异画面。

而加入了LiDAR之后,通过测量出照片的深度系统,将游戏里的3D模型附着在地面、桌面等平面上,并分析整个摄像头视野内的空间位置关系来动态调节模型的光照和阴影,使游戏体验更加真实。

当这些人物从你面前跑过,将带来身临其境的体验,并且通过机器学习算法的加持,AR应用能更清楚地知道摄像机视野里的是你家的沙发还是地面,从而将草地附着到沙发脚的位置,与你所处的位置达到前所未有的契合。

你可能意识到了,手机前置的 Face ID 也能构建 3D 图像,它与 LiDAR 有什么区别?

而LiDAR的光斑较大且疏,更适合用来对整个房间进行扫描和建模。

LiDAR能让你的手机在AR应用中获得更好的体验,在家里放一把椅子,它比你的双目还要更精准地知道椅子离地面多远、离墙壁多远。

椅子嵌进墙里或是立在墙面的画面,再也不会出现了。

苹果iPhone12激光雷达有必要花钱买吗

苹果突然给新款iPad Pro的摄像头模组里配置了激光雷达扫描仪(LiDAR),可以对5米之内的物体进行精确的3D扫描。苹果不断在释放他们正积极推进AR应用落地的信号。

另外,据各大主流科技媒体的消息,这枚专为AR设计的激光雷达也将出现在新款iPhone上。它预示了苹果将在AR上做什么动作?值不值得你多掏钱?以及,我们还要多久才能用上传闻已久的苹果AR眼镜?

苹果iPhone 12“强卖”激光雷达,有必要花钱买吗?

做一个AR眼镜,需要什么?

去年年底,The Information爆料,在10月的内部会议上,苹果AR/VR部门负责人Mike Rockwell向多达千人的团队公布了AR路线图。其中,公司计划在2022年发布具备AR和VR功能的头显,它和VR一体机Oculus Quest类似,但更轻薄,并计划在2023年推出更轻便的AR眼镜。

苹果为了推出AR眼镜,这几年都作了多少积累?

据行业垂直媒体VR陀螺的总结,从2010年到2020年,苹果收购或投资了20多家和AR/VR相关的公司,有包括像面部识别硬件技术公司Polar Rose这样的底层技术商,也有像NextVR这种内容公司。

AR眼镜屏幕方面,苹果2018年收购了光波导企业AKONIA,这或许暗示了苹果后续将锁定光波导显示方案。而AR声学方面,我们也可以从iOS 14中苹果给AirPods耳机带来的更新找到眉目,新加入的“环绕立体声”和“自动切换设备”,或许意味着苹果给AR眼镜找到了沉浸式声学方案。

处理器呢?从A11仿生芯片开始,苹果就加入了自研的GPU,专门针对AR进行了优化。总的来说,A系列的芯片的性能在移动芯片中拔得头筹。

在硬件积累的同时,苹果在软件层面已经打了三年地基。

早在2017年,苹果就推出了AR开发平台ARKit,推出SDK,隔年推出.usdz文件格式。VR陀螺认为,“.usdz是在AR时代定义AR文件格式的重要标志,像我们现在的安卓app,就是.apk。”在今年的WWDC上,苹果发布了ARKit 4。ARKit 4围绕激光雷达扫描仪展开,包含深度API、位置锚定、脸部追踪等功能。

苹果不断优化这个开发平台,鼓励开发者创作AR应用。像Apple Arcade里的游戏Hot Lava,就能利用激光雷达,在玩家客厅建模以生成游戏表面等等。

集邦咨询分析师蔡卓邵认为,增加手机上的AR应用是说服消费者购买高价AR眼镜的第一步,有了足够应用之后,手机厂商才能将AR眼镜作为智能手机的配件,像智能手表那样卖给消费者。他预计,这个过程将在未来一到三年内发生。

不过由于技术限制,过去几年的消费级AR并没有激起多大的水花。

2014年,售价达到1500美元,但功能有限、续航过短的第一代Google Glass无人问津;Magic Leap,这家AR行业里明星公司,长期承受着“PPT公司”的骂名,产品半年来只卖出了6千台,离10万台的年度销售目标相去甚远,CEO下台,被迫调整之前的to C战略;微软的HoloLens从第二代开始更是不趟C端这“浑水”了。

高性能的AR设备的价格,远远超出了普通消费者的心理预期。另外,一体式的AR眼镜为了轻便,往往会牺牲性能和续航。由于多方限制,一批通过连接手机来运行的分体式AR/VR眼镜开始涌入市场,比如vivo、华为等大厂,和Nreal等创业公司都推出了相关产品。这种基于手机的分体式AR,可能是直接和手机屏幕互动的“手持式AR”的下一个过渡阶段。

如果苹果推出AR眼镜,适用的应用形式是什么?VR陀螺作了预测,他们认为是App Clips(轻应用),“程序太大,功耗就大,对设备是一个负担,运算量小(苹果限制容量只能是10MB)、可多渠道访问的App Clips,会是AR眼镜的完美搭档。”

苹果“强卖”激光雷达

就目前来说,或许也会出现在iPhone上的激光雷达,本质上还是处于教育市场和培养生态的阶段,消费者不用花费额外的硬件成本去接触初级AR产品,前沿开发者进行AR创作的门槛都不断拉低。在产业链条中,苹果在出货量如此巨大的设备上“强卖”激光雷达,也能一定程度上催熟供应链,生产规模起来后,硬件成本也就降低了。

苹果眼下在激光雷达上进行的新尝试,本质上是想将AR应用程序和软件生态带向新的高度,因为光靠ARKit的推动,进展似乎不温不火。

可以这么说,你眼下为激光雷达多掏的钱,买的是苹果的“醉翁之意不在酒”。

据CNET前年4月的报道,有消息人士透露苹果正在研发可以同时运行AR和VR的头显,项目代号为T288,当时计划为单眼配置8K分辨率的显示精度。

苹果还会在这款头显上尽可能使用轻型材料,适合用户长时间佩戴。而代号为N421的AR眼镜则更激进,“本来是按照全天候佩戴的方向去设计的”,但目前的原型机像是“价格高昂的太阳镜”,由于要塞进电池和芯片,眼镜边框较粗。去年,苹果还为一项功能申请了专利:当人们在佩戴上这款眼镜后,如果正在进行AR体验,镜片会随之变暗,以提醒他人佩戴者的状态。

这些设计方向,都表明苹果希望这些硬件可以长时间黏在用户身上,甚至取代他们手里的iPhone。高管在去年10月的内部会议上表达了愿景,他们相信在未来十年,经过不断迭代的AR眼镜或能取代iPhone。

但在这种想要取代iPhone的AR眼镜上市之前,我们最可能先看到的眼镜,还会是长在iPhone上的形态。

责任编辑:乔娇 TT0002
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