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iPhone 12 Pro 中的雷达是怎么工作的

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  来自Project Tango设备的激光雷达投影仪

  既然我们大多数人都整天在家并且不需要便携式电源,苹果将如何使人们升级到iPhone 12?电磁充电,专业规格的相机,以及(对于Pro机型)激光雷达是苹果促进用户升级的三大技术。

  目前,激光雷达在零售设备上的日常用途更吸引人。它帮助相机在低光条件下对焦更快,并支持一些简洁的可视化或增强现实(AR)应用程序。但它真正可能做的是促进3D扫描的使用,作为图片的天然补充,帮助苹果创建更好的室内空间地图。或者,它可能会成为下一个短暂的Force Touch。

  激光雷达在iPhone中是如何工作的,以及它与苹果在面部识别中使用的不同之处。当你需要升级手机时,这里有很多需要学习的东西。

  什么是激光雷达

  LiDAR是一个一种奇怪的缩略语。它最初只是把“Light”挤进“RADAR”,奇怪的是,因为RADAR本身就是首字母缩写,所以用了80%的大写。激光雷达就像雷达,——如果由于某些物体正在燃烧而需要关闭此选项卡,则可以将其保留在那里。但是,一旦工程师和科学家弄清楚了LiDAR可以做什么,他们便开始追溯重命名它。例如,国家海洋局宣布“激光雷达”为“光探测与测距”。科学家:他们不从事市场营销。

  

  LiDAR绘制了一个看上去非常军事化的办公室(美国空军)

  LiDAR本质上是将聚焦的光(通常是不可见的红外光)从物体上反射出来,测量光反弹的速度,然后进行光速数学运算以找出该物体离传感器有多远。有了足够的光束,传感器可以使用所有距离来创建物体的三维地图。光束越多,地图越完整。您可以使用成千上万的LiDAR光束来绘制地球及其海洋的地图,使用一些聚焦光束来捕捉超速行驶的汽车,以及之间的许多应用。

  苹果使用LiDAR的目的(不是Face ID)

  我们上一次看到激光雷达是在2020年3月下旬发布的第四代12.9英寸iPad Pro上。我们注意到,与现代iPhone的Face ID传感器相比,iPad Pro使用的光点少得多。我们认为:“那没关系,因为它实际上并不需要与Face ID相同的精度,因为它是在绘制房间规模的对象,而不是识别特定人的面部。这可能是一个权衡:更少的数据点意味着更低的精度,但更好的持续[增强现实]性能和电池寿命。”

  将LiDAR与Face ID区别开的另一件事是……Face ID不使用LiDAR。虽然为Face ID供电的“ TrueDepth”技术类似地会产生一系列红外光束,这些红外光束会散布到您的脸上(超过30,000个!),但是Face ID使用的是光线撞击到您的脸部时产生的畸变,而不是精确的距离测量值,创建地图。这项技术称为“红外或结构光3D扫描”(该链接的第三点)。随着Ars Technica进一步深入研究LiDAR和其他扫描技术:

  TrueDepth的工作原理是将超过30,000个点的网格投影到对象的面部,然后根据网格图案变形的方式估算用户面部的三维形状。

  因此,LiDAR不会提供超级功能Face ID。会做什么?在iPad Pro的最新发布中, Apple对于LiDAR还有很多话要说。苹果表示,借助LiDAR,其设备可以:

  在计算高度和长度以及查找边缘时,使Measure应用更好,更快。

  启用增强现实应用程序,例如可测量关节角度的理疗应用程序,IKEA可视化工具以及 the-floor-is-lava游戏

  由于LiDAR可以在没有任何光线的情况下分辨出一个突出的物体有多远,因此在黑暗中可以更快地对焦相机。

  苹果可以使用LiDAR做什么

  苹果和谷歌有一些共同之处。其中之一是对绘制室内空间的兴趣,这对一辆有柱子的汽车来说不是一件容易的事。机场、购物中心、多层办公楼、封闭的生态环境——在这些地方,你的手机在外面很有用,只能通过一些宽松的Wi-Fi三角定位来猜测你在哪里,你可能在附近。这两家公司都对你的手机有既得利益,而不是在任何地方看起来毫无用处。

  因此,苹果在2013年收购了3D感测公司PrimeSense。PrimeSense是Xbox Kinect平台的主要架构师。谷歌的第二好选择是:Johnny Chung Lee,他曾在Microsoft从事Kinect的工作。谷歌推出了Project Tango,这是一个以AR为中心的平台,鼓励开发人员利用这种新的多光点LiDAR技术实现梦想,他们将它们装入了一些笨拙的手机和平板电脑中。我们在2014年拆除了Project Tango设备,虽然我们在技术上无法打开它,但我们确实设法为其LiDAR相机加电以捕获其光束游戏。

  

  因此,谷歌对一些奇怪的技术进行了公测,然后最终将Tango项目整合到更为安静的Android ARCore开发工具包中。而苹果则悄悄地将PrimeSense的智能应用到面部识别中,现在又在用激光雷达进一步推进。但苹果可能会从另一个角度考虑。

  科技行业新闻服务机构The Information的杰西卡·莱辛(Jessica Lessin)在苹果收购发生时写了一篇博客。莱辛指出,虽然微软希望Xbox游戏玩家能够拥有动作感应功能,但苹果可能希望为其客户提供更实用的功能:

  一位熟悉该公司的人士说,PrimeSense的技术在制图方面更具战略意义。实际上,像Matterport这样的公司(其制造用于绘制三维空间的相机)就使用其芯片。

  我们知道Apple关心映射。该公司收购了室内GPS公司WifiSLAM,以帮助它在与Google的竞争中规划购物中心和[其他]室内空间。很快,我们的手机将很快对我们要访问或可能接近的真实空间进行扫描。这些二维地图将显得非常陈旧。

  
目前,iPhone 12中的LiDAR充满希望。某天,它可能会用红外线束充满您要去的餐厅,因此您可以更好地确定内部空间。或者,甚至与最被大肆宣传的AR项目一样,它也可能成为未来功能的一个尝试。

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