蘋果加雷達,到底要看啥?
原創2020-03-20 10:28

蘋果加雷達,到底要看啥?

3 月 18 日晚,蘋果又悄悄地在線上發布了幾款新品,一如既往地,引起了熱烈的討論。


此番新品中的“C位”,毫無疑問是最新的 iPad Pro,它更新了諸多吸引人的特性,“你的下一臺電腦,何必是電腦”,蘋果顯然很有信心。


在諸多新的特性中,有一項功能被蘋果放在了優先級很高的位置上進行宣傳,那就是全新的攝像頭模組。



這個一語雙關的“深入”,代表著蘋果引入了一項全新的技術——激光雷達 (LiDAR 光探測和測距) ,這枚“沒睜眼”的攝像頭,其實并不能拍照,那么它到底是干嘛的?


啥技術?能干嘛?


蘋果采用的激光雷達 LiDAR,全名是 Light Detection and Ranging,簡單來說,發射脈沖激光投射到物體上,再返回傳感器中,從而測量目標的距離、形狀、體積等,這個過程是納秒級別的。蘋果沒有在宣傳材料中采用 ToF(Time of Flight) 這樣的叫法,但是技術原理是差不多的,LiDAR 是實現飛行時間計算的一種方式。



LiDAR 發射的光波存在兩種調制方式:直接飛行時間(Direct-ToF)測量和間接飛行時間(Indirect-ToF)測量,直接測距, 是通過發射、接收光并測量光子飛行時間,直接計算確定距離,而非直接測距iToF,是通過測量發射波形和接收波形間的相位差來換算,從而確定距離,直接測距擁有響應快、功耗低等優勢,但同時成本也會更高。


此前,OPPO 和 LG 在手機上采用的均是間接飛行時間,而蘋果此項技術采用的是相對更復雜的直接飛行時間。



而和傳統的紅外 ToF 相比,LiDAR 的精度更高,因此常被應用在地圖繪制、三維建模、體積測定等場景,比如自動駕駛、航空航天。


蘋果引入此項技術,并不是為了拍照,而是為了 AR,蘋果表示,支持 ARKit 的應用程序都將自動獲得 LiDAR 所能提供的特性,并且能極大地縮短 AR 建模的速度,提高測量精度,降低抖動、錯位的情況。比如 AR 尺子能更準了,室內設計時的建模能快了。



蘋果還演示了一款名為《熾熱熔巖(Hot Lava)》的游戲,游戲通過 LiDAR 對客廳進行建模,再加入巖漿特效,玩家可以跳到家具上躲避熔巖。




蘋果把過去應用在汽車、飛機上的模組做小,集成到薄薄的 iPad 中,如何在如此小的體積下實現高精度的測量,是這套技術的核心。蘋果并沒有采取市面上第三方的雷達供應,而是選擇了自己研發。蘋果本身還會融合自家的算法以及攝像頭技術,根據蘋果官方的介紹,iPadOS 采用全新深度架構,可以和激光雷達探測到的深度點、兩個攝像頭和運動傳感器捕捉的數據相結合,并通過 A12Z 仿生芯片的計算機視覺算法來進一步優化,以更詳細地理解場景。


和過去所有的技術一樣,蘋果針對 LiDAR 也布局已久。


映維網報道,2018 年 11 月,美國專利及商標局公布了一份與深度攝像頭相關的蘋果專利。專利文件顯示,蘋果正在優化深度攝像頭,主要是與光電感應組件有關,蘋果有意將 LiDAR 與 VCSEL(垂直腔面發射激光器)技術進行結合,探索 MR、ToF、以及 AR 上的應用。



2019 年 4 月,路透報道稱, 蘋果公司正在與多家 LiDAR 供應商公司談判,知情人士表示,蘋果正在尋求比當前技術更小、更便宜、更容易批量生產的 LiDAR 傳感器,目標是必須要有“革命性設計”?,F在看來,蘋果想要的革命性,也許就是讓 LiDAR 走入消費級數碼當中,而不只是應用于自動駕駛。


蘋果能否再次引領行業風向?


種種消息顯示,在 iPad 上試水后,今年秋天,旗艦版的 iPhone 新機也會搭載類似的技術,從而讓更多的消費者能夠接觸到 LiDAR 技術。


實際上,過去一段時間,國內外廠商針對三維建模、測距等技術都進行過相關探索,也有產品推出。


2018 年 10 月,OPPO 推出的 R17 Pro 就搭載了 ToF 鏡頭,能夠實現三維建模、測距、AR 尺子等功能,但很顯然,這樣便娛樂的非剛需,沒能掀起什么水花;同年 12 月,榮耀發布的 V20 也搭載了 ToF 鏡頭模組,推出了 3D Qmoji、AR合影、趣味變妝等功能,但依然沒什么反響。



除了手機廠商,類似 Keep 這樣的互聯網公司,針對健身這一場景,也有推出包含 ToF 技術的硬件。


都沒有探索出能被廣泛接受的應用場景,究其原因,很大程度上是因為這些都是“癢點”,而不是“痛點”,有就玩幾下,沒有也沒關系,它沒有和日常最高頻的需求(比如拍照、安全等)很好地結合起來,成為類似超廣角拍照、指紋識別這樣不可替代的技術。


iPad 與 iPhone 的引入,會讓 LiDAR、ToF 功能再次走入行業的主流視野,蘋果也就被寄予了引領行業發展的重任。


而從蘋果演示和介紹的場景來看,也沒有超出此前三維建模暢想的一些應用,不過樂觀來看,量變引起質變,更高的精度與速度,可能會讓整套技術使用的體驗更佳,從而使得一些場景具備實用價值。蘋果官方表示,已經向開發者釋出 iPad Pro 的 ARKit,并預告在今年稍后帶來對應的 AR 應用,涵蓋生活、醫學、游戲、建筑等不同方向的應用。也許,AR 換裝、試衣之類的場景會受到歡迎?



而除了應用生態,蘋果也會帶動相關產業鏈的發展。


ToF 模組也包括一個完整的上下游,包括傳感器芯片、模組、算法、以及VCSEL(垂直腔面發射激光器)等等,此前,國產廠商采用的 ToF 模組,芯片主要來自索尼,攝像頭模組來自舜宇光學和歐菲光。


集微網消息顯示,蘋果采用的 3D 模組還是由夏普(鴻海)和 LG 提供,而配合 ToF 用到的 VCSEL 激光器則是由蘋果公司自主設計交給穩懋代工,后者與宏捷科是主要的激光器供應商。


產生規模效應后,相關模組的價格也會下降,不會對整機的價格有明顯的影響,比如新的 iPad Pro 就是加量不加價,未來這一技術有望下放到中低段 Android 機上,屆時市場規模會有明顯提升。


行業普遍認為,5G 時代 AR/VR 會得到爆發,屆時,ToF 將作為設備與現實的窗口,得到更廣泛的應用,不過這不是短時間內能看到的成果,更多的是為未來布局。


拓墣產業研究院研究經理蔡卓在接受采訪時表示,雖然很多手機開始導入 ToF 鏡頭,但是廠商不會特意宣稱 ToF 所能帶來的 AR 應用,可能要等到 2020 年, iPhone 后鏡頭開始搭載 ToF 之后,結合蘋果這幾年來在 AR 的發展,Android 陣營以及相關開發商,才會有較為明確的方向,而當這些開發商開發出應用功能之后,品牌廠商才會將他們的 ToF 鏡頭與應用功能做連結,預期要到 2020 年或 2021 后才會比較明顯。


蘋果的入局是一個節點,2020 年,也許真正會成為 ToF 與消費級 LiDAR 的元年。

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