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《硬派提步思Tips》蘋果AR路上的其中一道關鍵—iPad Pro與iPhone 12 Pro上的LiDAR掃描儀

文.圖/Dante 2021-06-18 16:18:30
咱們大蘋果(Apple)每逢佳節就會弄出一個新名詞來,搞得神神秘秘,弄得大家雲裡霧裡的,也不知道真是有那麼厲害還是只是搞個噱頭而已,今年已經過半,他們那顆M1處理器的熱度還沒消退,連iPad Pro也給他裝了M1了,但小編今天不是來跟各位談論M1處理器的,這個留待下次,再跟各位說明。

但其實iPad Pro在裝M1晶片以前,人氣就已經先炒起一波了,去年年初咱們大蘋果的首波新品,就是iPad Pro,那時加裝了一個神秘技術LiDAR(光學雷達掃描儀)後,就引起了一陣軒然大波,之後這個LiDAR也裝在了iPhone 12 Pro上,那這個LiDAR又是什麼鬼東西呢?就讓小編來跟你說分明。



LiDAR、LiDAR,簡單說就是打火機⋯⋯沒啦,開玩笑的,LiDAR全稱為Light Detection and Ranging,LiDAR中文譯名就是光學雷達,英文讀音跟雷達(RADAR)也有點那麼類似,運作原理上也滿像的,只不過雷達用的是高功率電磁波作為媒介,而LiDAR則透過雷射光束作為媒介。

而LiDAR技術早在1960年時就被發明出來,最早被裝載在軍事飛機上,之後也在各專業領域混得風生水起,所以說這LiDAR其實並不是什麼新花樣,只不過咱們大蘋果很會包裝、也很會話術,新瓶裝舊酒,給它個新用法,看起來就格外地超具科技感。那這瓶舊酒裝在iPad Pro、iPhone 12 Pro這兩個新瓶子中,又有什麼不一樣?或者是說有什麼新突破?

各位應該都知道海豚的聲納系統吧,海豚有一招回聲定位,牠身體中有個部位用於發射超音波、另一個部位用於接收碰到物體所反射回來的超音波,用以判別目標物的遠近、大小。

LiDAR的運作原理就類似海豚的聲納系統。


LiDAR技術的運作原理也是這麼回事,一樣有發射裝置與接收器,只不過是透過發射雷射光束,碰觸目標物後再反彈,再被接收器接收,然後透過發射光束到接收反射光束的時間,來計算與物體的距離,這被稱作ToF飛時測距(Time of Flight)。

ToF飛時測距運作原理與測量公式。


但ToF所獲得的數據僅僅只有裝置與物體之間的距離,而LiDAR則是除了「距離」數據之外,更能取得「深度」(Depth)數據,也就是說,LiDAR能夠取得與目標的距離數據之外,還能獲得目標物與其他物體之間的距離。

哎,等會等會,這ToF飛時測距弄在手機鏡頭的技術,Android手機不是早就在玩了嗎?非也非也,前文所述,ToF係透過發射光束後的折返時間,來計算與目標物的距離,但其實ToF還細分出了2種技術分類,因此雖說師出同門,但兩方陣營所用的ToF技術還是有些差異。

Android手機所使用的則為iToF技術(indirect ToF),係發射使用特定頻率的光束,透過光束發射與被目標物反射回來的相位差,來間接測量出光的飛行時間,進而得到裝置與目標物的距離;而Apple使用了dToF技術(direct ToF),直接向目標物發射雷射光束後,以光的飛行時間來直接計算與目標物的距離,兩者最大的差異就在於發射光與反射光的不同。

Sony Xperia 1 II具備3D iToF 感測器。


簡單來說,甚至從英文原文的字面來看就好,iToF(indirect ToF)發射特定頻率的光束來「間接」測量裝置與目標物的距離、dToF(direct ToF)則是發射雷射光束「直接」測量,因此dToF的準確度與解析度都要比iToF來得好,功耗也較低,也不容易受到外部光源干擾,但製造相對困難許多,成本也相對高上不少,常見的dToF感測器接收端是採用單光子崩潰二極體 (SPAD)。

LiDAR係採用dToF技術,準確度與解析度要比iToF來得高。


不過LiDAR在實際運作上,還是得搭配裝置內其餘的軟硬體來使用,比方說iPad Pro好了,原本只是依賴A12Z仿生晶片的GPU運算效能而已,如今改成搭載M1處理器,想必LiDAR技術會發揮得更加極致。

而LiDAR到底在iPad Pro與iPhone 12 Pro上可以幹嘛用?說到這,蘋果為此也是精心佈局許久,我摸這個戒指這個小動作,是我故意加上去的,這樣才能噱到你這隻⋯⋯哎不是,離題了,iPad Pro與iPhone 12 Pro為什麼要搭配LiDAR?主要還是為了未來AR技術(擴增實境)所做的一系列鋪路,Apple早在AR技術這塊深耕多年,而LiDAR就是其中一個關鍵。

最新版2021 iPad Pro已裝上M1處理器,強大性能值得期待。


早前幾年所推出的ARKit開發套件,讓App開發者能夠透過鏡頭做AR應用,如今加上LiDAR技術,AR應用的功能更加完善、精準,甚至還能透過ikea的App,來使用AR技術預先擺放傢俱,避免剁了手結果買錯,除了場景掃描之外,在iPhone 12 Pro上,以往使用AI演算與多鏡頭不同焦距來獲得的景深效果,如今也能透過LiDAR技術實現。

與LiDAR相輔相成的AR技術,是蘋果默默耕耘的強大武器。


目前看來,LiDAR功能對於室內設計或是AR運用的工作者或有大用,對於一般玩家來說,會感到有點雞肋,但已在AR技術這塊默默耕耘的Apple,真會如此淺薄地,只讓LiDAR在生產力工具上有用武之地嗎?在Apple官網上,特地規劃了一欄專屬分頁給AR技術,並且發下豪語說要在工作、學習、玩樂、購物上改變與世界聯繫的方式,那麼,Apple在LiDAR技術上的運用會這麼簡單嗎?我想不會的,未來會怎麼樣,就讓我們一起拭目以待!




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