iPhone搭載激光雷達(dá)，這是什么操作？
“本文整理自微信公眾號(hào)「中國(guó)電子報(bào)」（ID：cena1984），作者張心怡。
提起激光雷達(dá)，很多人的第一反應(yīng)是自動(dòng)駕駛汽車頂部動(dòng)輒幾十萬美元的“大罐子”，或者搭載在自動(dòng)駕駛汽車車身的萬元左右傳感器。蘋果用于iPad、iPhone的激光雷達(dá)與車載激光雷達(dá)有何分別？dToF技術(shù)有何特點(diǎn)？將幫助蘋果達(dá)成哪些目標(biāo)？
以下為正文，Enjoy~”
據(jù)前蘋果授權(quán)零售商員工Fudge透露，iPhone 12 Pro及12 Pro Max兩款手機(jī)將和蘋果iPad Pro一樣，搭載基于dToF技術(shù)的激光雷達(dá)傳感器。提起激光雷達(dá)，很多人的第一反應(yīng)是自動(dòng)駕駛汽車頂部動(dòng)輒幾十萬美元的“大罐子”，或者搭載在自動(dòng)駕駛汽車車身的萬元左右傳感器。蘋果用于iPad、iPhone的激光雷達(dá)與車載激光雷達(dá)有何分別？dToF技術(shù)有何特點(diǎn)？將幫助蘋果達(dá)成哪些目標(biāo)？
消費(fèi)級(jí)激光雷達(dá)有何玄機(jī)？
在自動(dòng)駕駛場(chǎng)景下，激光雷達(dá)旋轉(zhuǎn)并發(fā)射激光線束，對(duì)車體周圍的各類目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，再結(jié)合軟件算法創(chuàng)建車體周圍環(huán)境的實(shí)時(shí)3D模型，是車輛自動(dòng)選擇可信車道的決策基礎(chǔ)。
但是，車載激光雷達(dá)傳感器，尤其是車頂?shù)臋C(jī)械式激光雷達(dá)傳感器造價(jià)昂貴，從幾萬美金到幾十萬美金不等，特斯拉CEO馬斯克就曾公開表示“傻子才用激光雷達(dá)”。為了降低成本，安森美、歐司朗，以及國(guó)內(nèi)的覽沃科技等企業(yè)推出了固體雷達(dá)方案，有望將激光雷達(dá)傳感器價(jià)格降至人民幣萬元左右。
即便是萬元左右的傳感器，對(duì)于手機(jī)、平板電腦等個(gè)人消費(fèi)產(chǎn)品，仍然是不可承受之重。蘋果搭載在iPad Pro的激光雷達(dá)，與車載激光雷達(dá)有何不同？麥姆斯咨詢創(chuàng)始人兼CEO王懿向記者解釋了兩者的區(qū)別。
在探測(cè)器方面，蘋果iPad Pro搭載的激光雷達(dá)采用索尼研發(fā)的ToF圖像傳感器，該傳感器是基于CMOS技術(shù)的單光子雪崩二極管（SPAD）陣列，由于索尼擁有深厚的CMOS圖像傳感器功底，可以將ToF圖像傳感器的量產(chǎn)成本降低，以滿足消費(fèi)電子近距離的深度感知需求。而汽車激光雷達(dá)，尤其是遠(yuǎn)距離機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)采用單點(diǎn)APD，實(shí)現(xiàn)多線束探測(cè)時(shí)需要多對(duì)探測(cè)器和光源，成本大幅上升。
在光源方面，iPad Pro搭載的激光雷達(dá)采用垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL），而汽車激光雷達(dá)常常采用邊發(fā)射激光器（EEL）等大功率產(chǎn)品。
“EEL等大功率產(chǎn)品通常價(jià)格較貴，而蘋果激光雷達(dá)采用的VCSEL 屬于消費(fèi)類級(jí)別小功率產(chǎn)品，價(jià)格較低。”王懿說。
為什么選擇dToF？
ToF（飛行時(shí)間法）是一種具備深度感知能力的3D成像技術(shù)，可分為dToF（直接飛行時(shí)間法）和iToF（間接飛行時(shí)間法）兩種。此前，已經(jīng)有手機(jī)廠商將ToF裝進(jìn)手機(jī)，用于輔助對(duì)焦、檢測(cè)物體體積等應(yīng)用，多為iToF方案。相比iToF，蘋果采用的dToF技術(shù)有哪些特點(diǎn)？
賽迪智庫集成電路所在最新報(bào)告中指出，dToF可達(dá)到超低的占空比，相比iToF更省電，成像速度更快，但是技術(shù)壁壘較高、對(duì)硬件的要求較高。由于dToF相比iToF在信息快速獲取、抗干擾、成像清晰度等方面具有優(yōu)勢(shì)，伴隨算法技術(shù)、硬件設(shè)備的不斷成熟與完善，dToF有望成為深感影像技術(shù)的主流解決方案。
王懿指出，dToF光源需要納秒甚至皮秒級(jí)的短脈沖激光，探測(cè)器需要SPAD或者APD，這兩類探測(cè)器受限于技術(shù)原因很難做成大陣列，所以分辨率通常較低，但是dToF抗環(huán)境光干擾、功耗低、測(cè)量距離遠(yuǎn)。iToF輸出一幀深度圖像通常需要采集多個(gè)相位的圖像數(shù)據(jù)來計(jì)算相位差，對(duì)光源和探測(cè)器要求不高，能提供較高的分辨率，但是iToF整體功耗較高、易受環(huán)境光干擾，并且提高深度圖的幀率較難。
蘋果表示，特制的激光雷達(dá)掃描儀能測(cè)量室內(nèi)或室外環(huán)境中從最遠(yuǎn)五米處反射回來的光。它可從光子層面進(jìn)行探測(cè)，并能以納秒速度運(yùn)行，為AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）及更廣泛的領(lǐng)域開啟無盡可能。
“蘋果iPad Pro激光雷達(dá)集成的dToF傳感器可以呈現(xiàn)深度圖像，主要應(yīng)用是AR，未來有望在消費(fèi)市場(chǎng)規(guī)模化搭載。據(jù)悉，蘋果下一代iPhone手機(jī)會(huì)集成激光雷達(dá)dToF傳感器。”王懿表示。
完善AR版圖的又一舉措
近年來，手機(jī)業(yè)務(wù)人口紅利不再，廠商競(jìng)爭(zhēng)激烈，蘋果不再一味倚重iPhone。
2016年，蘋果推出了AirPods，引爆了真無線耳機(jī)市場(chǎng)。
2019年，蘋果加強(qiáng)了支付服務(wù)及TV、Arcade、News+等一系列內(nèi)容訂閱服務(wù)。
而AR，是蘋果擴(kuò)張生態(tài)版圖的又一舉措。賽迪顧問高級(jí)分析師袁鈺向記者表示，蘋果的AR布局包括專利、開發(fā)者生態(tài)和內(nèi)容應(yīng)用等領(lǐng)域。專利方面，僅2020年，蘋果就申請(qǐng)了虛擬會(huì)議、光波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)、頭戴式設(shè)備前方蓋板、透鏡模組等數(shù)項(xiàng)AR相關(guān)專利。開發(fā)者生態(tài)方面，蘋果在2017年推出ARKit開發(fā)平臺(tái)。開發(fā)人員可以使用這套工具為iPhone和iPad等設(shè)備創(chuàng)建AR應(yīng)用程序。此舉極大的刺激了谷歌，使其重拾曾經(jīng)放棄的Tango項(xiàng)目并推出ARCore平臺(tái)與之抗衡。內(nèi)容應(yīng)用方面，蘋果iPhone 6s/se以上版本的手機(jī)型號(hào)已經(jīng)支持ARKit，可運(yùn)行高質(zhì)量的AR應(yīng)用，iPad A9處理器以上版本也全面支持ARKit技術(shù)。
“僅2019年，蘋果商店上線AR應(yīng)用就超過4000款。可以說，蘋果是目前當(dāng)之無愧的AR巨頭。”袁鈺說。
激光雷達(dá)，是蘋果架起iPhone、iPad以及預(yù)計(jì)2023年發(fā)布的AR眼鏡等硬件產(chǎn)品與ARKit、iOS、iPadOS等軟件系統(tǒng)的橋梁，讓iPad Pro等產(chǎn)品成為“體驗(yàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的強(qiáng)大設(shè)備”，也為開發(fā)者利用ARKit開發(fā)內(nèi)容提供更大的自由度，將推動(dòng)AR從游戲“癢點(diǎn)”走向提升生產(chǎn)力和生活質(zhì)量的“痛點(diǎn)”。
目前，谷歌對(duì)XR的布局重點(diǎn)已經(jīng)從VR轉(zhuǎn)向AR，F(xiàn)acebook為打造AR設(shè)備搶先與蘋果考慮收購的AR屏廠Plessey達(dá)成獨(dú)家合作協(xié)議，華為地球級(jí)XR項(xiàng)目河圖的首款產(chǎn)品AR地圖隨國(guó)行版P40同步上線，科技巨頭正在不斷加碼AR。
此前，The Information和彭博社報(bào)道稱，蘋果AR項(xiàng)目已投入千人左右團(tuán)隊(duì)，蘋果高管認(rèn)為AR眼鏡有望十年內(nèi)替代iPhone需求。
未來，科技巨頭將繼續(xù)增強(qiáng)手機(jī)、平板、可穿戴設(shè)備的AR能力，還是開發(fā)出真正破局的AR拳頭產(chǎn)品？讓我們拭目以待。
電科技專注于TMT領(lǐng)域報(bào)道，青云計(jì)劃、百+計(jì)劃獲得者。榮獲2013搜狐最佳行業(yè)自媒體人稱號(hào)、2015中國(guó)新媒體創(chuàng)業(yè)大賽總決賽季軍、2018百度動(dòng)態(tài)年度實(shí)力紅人等諸多大獎(jiǎng)。
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