激光雷達(dá)（LiDAR）到底是個(gè)什么東西？今年，它出現(xiàn)在了新的iPad Pro平板電腦上，還有傳言說(shuō)它將出現(xiàn)在iPhone 12上，而且在過(guò)去的幾年里，它的一種形式實(shí)際上已經(jīng)出現(xiàn)在Android手機(jī)上。什么是激光雷達(dá)（LiDAR），為什么移動(dòng)設(shè)備上會(huì)使用到它？在這里，我們將帶你了解這項(xiàng)技術(shù)的功能，它的部署方式，以及為什么它可能很快就會(huì)像智能手機(jī)中的攝像頭一樣普遍。
如果您之前對(duì)激光雷達(dá)（LiDAR）有所耳聞，可能會(huì)知道一些相關(guān)概念，比如“光探測(cè)和測(cè)距”、“激光成像、檢測(cè)和測(cè)距”，或者只是“光和雷達(dá)”，這取決于你接觸的領(lǐng)域。但它最主要的應(yīng)用是與自動(dòng)駕駛汽車有關(guān)的，這是目前用來(lái)幫助車輛識(shí)別行駛方向和周圍環(huán)境的關(guān)鍵技術(shù)之一。
事實(shí)上，激光雷達(dá)的歷史比自動(dòng)駕駛汽車要久遠(yuǎn)得多。這項(xiàng)技術(shù)誕生于20世紀(jì)60年代，最初的目的是跟蹤衛(wèi)星和軍事目標(biāo)，其基本理念與今天的激光雷達(dá)技術(shù)是相同的：使用光來(lái)跟蹤物體的位置。
通過(guò)測(cè)量光線（特別是激光）擊中某物并再次返回所需的速度，可以確定該物體的位置。這就是第一批LiDAR系統(tǒng)的工作原理，蘋(píng)果最新的平板電腦也是采用此原理。
20世紀(jì)80年代，激光雷達(dá)技術(shù)有了實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，紅外激光系統(tǒng)開(kāi)始被普遍用于航空繪制建筑物和地形地圖。同樣的技術(shù)在今天仍在使用，能夠測(cè)量從海洋深處到隱藏的瑪雅定居點(diǎn)等的一切東西。
通過(guò)記錄激光返回的時(shí)間，以及反射的角度，激光雷達(dá)數(shù)據(jù)可以與其他信息相結(jié)合，生成非常精確的3D地圖。專業(yè)的LIDAR系統(tǒng)通常與GPS設(shè)備相結(jié)合，這是現(xiàn)在智能手機(jī)中常見(jiàn)的另一種技術(shù)。
正如我們提到的，激光雷達(dá)對(duì)自動(dòng)駕駛汽車非常有幫助（盡管伊隆·馬斯克從不喜歡激光雷達(dá)）。部署在車輛頂部的激光雷達(dá)掃描儀可以實(shí)時(shí)“看到”物體，甚至是那些連你自己都看不到的物體，從而創(chuàng)造出所謂的“點(diǎn)云” —— 這就是自動(dòng)駕駛汽車可以規(guī)避的空間點(diǎn)的三維地圖。
某些激光雷達(dá)的配置，甚至敏感到可以探測(cè)到空氣中的污染物，或者能夠監(jiān)測(cè)機(jī)場(chǎng)的交通流量。所有這些應(yīng)用程序的共同之處在于，它們都依賴于數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析之間的微妙平衡，當(dāng)涉及到平板電腦和智能手機(jī)時(shí)，這絕對(duì)是一個(gè)值得記住的有用框架。
我們?cè)僬f(shuō)回到移動(dòng)設(shè)備，回到蘋(píng)果公司。蘋(píng)果公司是第一個(gè)使用激光雷達(dá)來(lái)描述其最新“深度傳感”傳感器的公司。其實(shí)，iphone和ipad已經(jīng)有深度傳感器很多年了（這就是為什么它們可以用肖像模式來(lái)模糊背景的方法），但是，這次LiDAR將其提升到了一個(gè)全新的水平。
根據(jù)蘋(píng)果公司的說(shuō)法，新iPad Pro內(nèi)部的LiDAR掃描儀可以在單個(gè)光子的水平上工作，距離可達(dá)5米（超過(guò)16英尺），速度可達(dá)納秒級(jí)（因此可以在眨眼之間捕捉到場(chǎng)景）。毫無(wú)疑問(wèn)，A12Z仿生芯片組在解釋數(shù)據(jù)方面也做了很多繁重的工作，也因?yàn)槿绱耍谙喈?dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，你不太可能會(huì)看到LiDAR出現(xiàn)在任何經(jīng)濟(jì)型手機(jī)上。
最大的不同將出現(xiàn)在蘋(píng)果最喜歡的領(lǐng)域之一，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域。例如，現(xiàn)在iOS和iPadOS附帶的測(cè)量應(yīng)用程序，一旦涉及到LiDAR，就會(huì)更快、更準(zhǔn)確、更精細(xì)。你可以在iPad Pro上將其用作一個(gè)嚴(yán)肅的、專業(yè)的測(cè)量工具，而不僅僅是一個(gè)能提供良好長(zhǎng)度、深度和高度近似值的新奇產(chǎn)品。
激光雷達(dá)的配備，意味著蘋(píng)果設(shè)備第一次可以繪制出詳細(xì)的3D環(huán)境，就像多年人們利用飛機(jī)航測(cè)來(lái)繪制海洋和山脈的地圖一樣。我們談?wù)摰牟粌H僅是計(jì)算機(jī)桌面上的“我的世界”，我們談?wù)摰氖墙⒃谧雷由稀⒌匕迳虾拓堖渲車摹拔业氖澜纭保也粫?huì)出現(xiàn)故障。
當(dāng)涉及到AR應(yīng)用程序時(shí)，你可以把家具直接放進(jìn)你的客廳，這些對(duì)象將看起來(lái)更像現(xiàn)有空間的一部分。或者，以AR游戲?yàn)槔鼘⒛軌蛞砸环N比以往任何時(shí)候都更加真實(shí)的方式，讓角色出現(xiàn)在角落后面和柵欄上方。
物體的放置將會(huì)更加精確和真實(shí)，實(shí)時(shí)的動(dòng)作捕捉將會(huì)更加全面，你使用的任何AR應(yīng)用都能更好地處理場(chǎng)景中的物理物體（激光雷達(dá)帶來(lái)的改進(jìn)將會(huì)自動(dòng)整合到蘋(píng)果的ARKit框架中）。
目前，激光雷達(dá)所需的處理能力，和手機(jī)內(nèi)部所需的傳感器將這項(xiàng)技術(shù)限制在高端設(shè)備上。但與任何移動(dòng)技術(shù)一樣，隨著時(shí)間的推移，它應(yīng)該會(huì)變得更便宜、更實(shí)用。如果蘋(píng)果堅(jiān)持使用這項(xiàng)技術(shù)，預(yù)計(jì)它的作用范圍和精確度會(huì)逐年提高。
這并不是說(shuō)，未來(lái)手機(jī)配備激光雷達(dá)是不可避免的趨勢(shì)，實(shí)際上，其他深度感知技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，人工智能將繼續(xù)在使用標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)傳感器感知深度方面做得更好。激光雷達(dá)可以在各種照明條件下工作，非常快，非常準(zhǔn)確，這也是蘋(píng)果公司看好它的部分原因。
但是，在蘋(píng)果最新的iPad中配備的激光雷達(dá)的形式，與許多高端Android手機(jī)使用的非常不同。許多Android手機(jī)使用的深度傳感器被正式稱為“飛行時(shí)間傳感器（time-of-flight，ToF sensor）”，在很多方面和用途上，它都是LiDAR。像激光雷達(dá)一樣，“飛行時(shí)間傳感器”使用反射光來(lái)測(cè)量距離，以獲得相機(jī)效果和AR。但它是一個(gè)無(wú)掃描的激光雷達(dá)系統(tǒng)，依靠單一的光脈沖來(lái)繪制整個(gè)空間的地圖，而蘋(píng)果則使用掃描儀激光雷達(dá)，它使用多個(gè)光點(diǎn)來(lái)更頻繁、更精確地讀取這些數(shù)據(jù)。
因此，即使智能手機(jī)已經(jīng)失去了讓我們感到驚艷的能力，但從第一代iPhone開(kāi)始的13年里，它們?nèi)匀豢梢宰兊酶臁⒏斆鳌⒏心芰Γす饫走_(dá)就是證明。
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