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iPhone的第四颗摄像头位置为什么给了激光雷达
时间:2020-10-20 08:44:06

在今年新iPhone发布之前,很多人猜测iPhone12ProMax会搭载第四部相机,但没想到iPhone12Pro系列会在珍贵的“第四部相机”位置搭载激光雷达(激光雷达)。

往下看,iPhone12Pro系列手机摄像头模块的黑色圆圈右下方就是LiDAR。

LiDAR是什么?

"LiDAR"的全名是"LightDetectionAndRanging",中文名称为"激光雷达",是用来发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统,它由激光发射器、光学接收器、转台和信息处理系统等组成,可以获取目标的距离、方位、高度、姿态,甚至形状,从而进行探测、跟踪和识别。

iPhone12上的LiDAR,抛开专业术语不谈,它是一种微型设备,可以探测物体的距离,并记录深度信息,大小与手机摄像头差不多。

LiDAR可以在工作时实现两个重要功能。

1.测算物体离手机的大致距离

2.记录投射范围内事物的深度信息

目前苹果给出的LiDAR范围是最远五米,也就是说,搭载LiDAR的iPhone12Pro系列手机,理论上可以测算和记录5米范围左右的距离和深度信息。

LiDAR和ToF区别在哪里?

说到估算物体距离和记录深度信息,不少安卓厂商早在部分机型上搭载了ToF(Time-of-Flight,飞行时间)传感器来实现这两个功能。

例如P40Pro有一颗3D深感摄像头(ToF),可以深度感知物体深度信息,实现大片般的景深效果。

目前部分手机厂商大多采用 iToF(间接飞行时间传感器),而 LiDAR 属于 dTof(直接飞行时间传感器)。

iToF 和 LiDAR 虽说都是 ToF,但区别不小。

第一,发出的「信号」不同。

iToF 发出的是经过正弦波调制,明暗强度呈规律变换的光信号。LiDAR 发出的是激光束。

第二,估算距离的原理不同。

iToF 靠感知正弦波光信号的差异来「估算」其从发射到反射回来的距离。LiDAR 是激光直接测算距离。

第三,精度范围、测算速率和抗干扰能力不同。

iToF 的信号很容易被干扰,测算精度随着距离变远而下降,测算也相对较慢,比较适合用于厘米范围内的测距。

LiDAR 的激光束抗干扰能力强,理论上测算精度不随距离变远而下降,测算更快,更适合远距离测距。

最后, iToF 更易小型化,dToF 集成小型化难度更高,所以两者有较为明显的商用场景差异,iToF 大多数用在手机上,dToF 比较常用在汽车和无人机等大型装置上。

LiDAR 比 iToF 快、准、远,但集成难度更大,成本更高,苹果能把 LiDAR 集成在 iPhone 12 摄像头模组里。

为什么苹果选 LiDAR?

或许 iPhone 有一天会变成四五六摄手机,但在被人讨论「iPhone 拍照掉队了吗」的紧要关头,选择把宝贵的「第四颗摄像头」位置给 LiDAR,足以可见苹果对未来的布局多么重视。

苹果究竟想干嘛?

iPad Pro 2020 的官方网页上,苹果直截了当给出了答案,LiDAR 现阶段主要就是为 AR(Augmented Reality 增强现实)服务的。

在手机摄影几乎到天花板的时刻,苹果选择了一条和其它厂商不一样的路,没有选择上高像素和多倍光学变焦,而是加了 LiDAR,让用户记录「深度信息」。

用户能记录深度信息的好处非常明显,我把它总结为「双向融合」。

一个是现实虚拟化,也就是 AR,可以用摄像系统和 LiDAR 把现实事物的各种信息记录下来,再虚拟展示在屏幕上,从任意角度近距离观察,也打破了时间和空间的限制。

另一个是虚拟现实化,也就是 VR,可以给虚拟的事物增加现实维度的信息,让虚拟事物在网络里「活」出现实事物的特征。

这两种融合都离不开深度信息,深度信息也是 AR 和 VR 打通的桥梁。比如老师用可以记录深度信息的 AR 设备自拍直播教学,学生戴上 VR 眼镜听课,每个学生看到的老师都是虚拟形象,但虚拟形象的表情和动作细节特征都是一样的,很难再单纯用 AR 或 VR 简单描述。

再来说说手机

移动电话对人类社会的意义?

这是一个难以回答的问题。向小了说,它不过是个方便的交流工具,向大了说,它对人类社会的影响可以说是极其深远的。

纵观人类在手机出现以后的历史,用户对信息处理和交换的共同需求就是去中心化。

最初用户的共同需求是提高信息交流的效率,因此手机的核心功能就是打电话和发短信。通信的中心节点——固定电话、邮件、传真、邮电等等被完全边缘化了,现在只是一个在特殊情况下的辅助工具。

下一步,用户的共同需求就是打破信息不对称,进一步去中心化,每个人都想拥有自己的声音,所以手机的核心功能变成了社交,大量的社交app异军突起。

正因为苹果全触屏形式的iPhone,在恰当的时间精确而高效地解决了用户在第二阶段的普遍需求痛点,苹果才能击败诺基亚,跃升为市场综合第一。

那么用户的共同需求又会是什么呢?

使用者需要进一步去中心化,不仅要发声,还要尽可能地记录和传递自己的个人文明,让自己的个人文明在人类文明史上留下记录。

很久以前,人们没有历史感,无法掌握记录自己的工具。随着手机的出现,存储在服务器上的数据变成了“个人历史书”。这些微小的“个人史书”发挥着无与伦比的影响力,共同构成了人类的“大史书”——人类社会共享的大数据库。个人不再是历史上可以直接忽略的“无名”,也不是一笔勾销的“无名”,而是人类共同的“大史书”

现在,激光雷达给了我们更高维度的“书写”能力,在声音、平面图像、行为习惯等维度上添加深度信息。突破平面限制。

永生,从深度信息开始

对一般用户来说,目前LiDAR提供的直观帮助并不十分明显,更多属于“有好无坏”的程度。

其潜在的好处却是显而易见的,如果条件和相机app允许,每个人都能体验到每个场景,每个时刻,每个人遇到的每个人,看到的每朵花,触摸到的每件餐具,每幅自拍,都能被LiDAR记录下来,并且只要时间和技术成熟,数据量足够大,再加上声音、图像、行为习惯等数据,完全可以在服务器上创建一个虚拟的世界,一个虚拟的自己,一个与真实的自己一模一样的真实的世界,甚至等到科技水平足够高的那一天,才能在现实世界里创造一个自己。

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