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iPhone搭载激光雷达,这是什么操作?

作者:张心怡来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2020-04-12 21:46我要评论

据前苹果授权零售商员工Fudge透露,iPhone 12 Pro及12 Pro Max两款手机将和苹果iPad Pro一样,搭载基于dToF技术的激光雷达传感器。提起激光雷达,很多人的第一反应是自动驾驶汽车顶部动辄几十万美元的“大罐子”,或者搭载在自动驾驶汽车车身的万元左右传感器。苹果用于iPad、iPhone的激光雷达与车载激光雷达有何分别?dToF技术有何特点?将帮助苹果达成哪些目标?

消费级激光雷达有何玄机?

在自动驾驶场景下,激光雷达旋转并发射激光线束,对车体周围的各类目标进行检测,再结合软件算法创建车体周围环境的实时3D模型,是车辆自动选择可信车道的决策基础。

但是,车载激光雷达传感器,尤其是车顶的机械式激光雷达传感器造价昂贵,从几万美金到几十万美金不等,特斯拉CEO马斯克就曾公开表示“傻子才用激光雷达”。为了降低成本,安森美、欧司朗,以及国内的览沃科技等企业推出了固体雷达方案,有望将激光雷达传感器价格降至人民币万元左右。

即便是万元左右的传感器,对于手机、平板电脑等个人消费产品,仍然是不可承受之重。苹果搭载在iPad Pro的激光雷达,与车载激光雷达有何不同?麦姆斯咨询创始人兼CEO王懿向记者解释了两者的区别。

在探测器方面,苹果iPad Pro搭载的激光雷达采用索尼研发的ToF图像传感器,该传感器是基于CMOS技术的单光子雪崩二极管(SPAD)阵列,由于索尼拥有深厚的CMOS图像传感器功底,可以将ToF图像传感器的量产成本降低,以满足消费电子近距离的深度感知需求。而汽车激光雷达,尤其是远距离机械旋转式激光雷达采用单点APD,实现多线束探测时需要多对探测器和光源,成本大幅上升。

在光源方面,iPad Pro搭载的激光雷达采用垂直腔面发射激光器(VCSEL),而汽车激光雷达常常采用边发射激光器(EEL)等大功率产品。

“EEL等大功率产品通常价格较贵,而苹果激光雷达采用的VCSEL 属于消费类级别小功率产品,价格较低。”王懿说。

为什么选择dToF?

ToF(飞行时间法)是一种具备深度感知能力的3D成像技术,可分为dToF(直接飞行时间法)和iToF(间接飞行时间法)两种。此前,已经有手机厂商将ToF装进手机,用于辅助对焦、检测物体体积等应用,多为iToF方案。相比iToF,苹果采用的dToF技术有哪些特点?

赛迪智库集成电路所在最新报告中指出,dToF可达到超低的占空比,相比iToF更省电,成像速度更快,但是技术壁垒较高、对硬件的要求较高。由于dToF相比iToF在信息快速获取、抗干扰、成像清晰度等方面具有优势,伴随算法技术、硬件设备的不断成熟与完善,dToF有望成为深感影像技术的主流解决方案。

王懿指出,dToF光源需要纳秒甚至皮秒级的短脉冲激光,探测器需要SPAD或者APD,这两类探测器受限于技术原因很难做成大阵列,所以分辨率通常较低,但是dToF抗环境光干扰、功耗低、测量距离远。iToF输出一帧深度图像通常需要采集多个相位的图像数据来计算相位差,对光源和探测器要求不高,能提供较高的分辨率,但是iToF整体功耗较高、易受环境光干扰,并且提高深度图的帧率较难。

苹果表示,特制的激光雷达扫描仪能测量室内或室外环境中从最远五米处反射回来的光。它可从光子层面进行探测,并能以纳秒速度运行,为AR(增强现实)及更广泛的领域开启无尽可能。

“苹果iPad Pro激光雷达集成的dToF传感器可以呈现深度图像,主要应用是AR,未来有望在消费市场规模化搭载。据悉,苹果下一代iPhone手机会集成激光雷达dToF传感器。”王懿表示。

完善AR版图的又一举措

近年来,手机业务人口红利不再,厂商竞争激烈,苹果不再一味倚重iPhone。

2016年,苹果推出了AirPods,引爆了真无线耳机市场。

2019年,苹果加强了支付服务及TV、Arcade、News+等一系列内容订阅服务。

而AR,是苹果扩张生态版图的又一举措。赛迪顾问高级分析师袁钰向记者表示,苹果的AR布局包括专利、开发者生态和内容应用等领域。专利方面,仅2020年,苹果就申请了虚拟会议、光波导光学系统、头戴式设备前方盖板、透镜模组等数项AR相关专利。开发者生态方面,苹果在2017年推出ARKit开发平台。开发人员可以使用这套工具为iPhone和iPad等设备创建AR应用程序。此举极大的刺激了谷歌,使其重拾曾经放弃的Tango项目并推出ARCore平台与之抗衡。内容应用方面,苹果iPhone 6s/se以上版本的手机型号已经支持ARKit,可运行高质量的AR应用,iPad A9处理器以上版本也全面支持ARKit技术。

“仅2019年,苹果商店上线AR应用就超过4000款。可以说,苹果是目前当之无愧的AR巨头。”袁钰说。

激光雷达,是苹果架起iPhone、iPad以及预计2023年发布的AR眼镜等硬件产品与ARKit、iOS、iPadOS等软件系统的桥梁,让iPad Pro等产品成为“体验增强现实的强大设备”,也为开发者利用ARKit开发内容提供更大的自由度,将推动AR从游戏“痒点”走向提升生产力和生活质量的“痛点”。

目前,谷歌对XR的布局重点已经从VR转向AR,Facebook为打造AR设备抢先与苹果考虑收购的AR屏厂Plessey达成独家合作协议,华为地球级XR项目河图的首款产品AR地图随国行版P40同步上线,科技巨头正在不断加码AR。

此前,The Information和彭博社报道称,苹果AR项目已投入千人左右团队,苹果高管认为AR眼镜有望十年内替代iPhone需求。

未来,科技巨头将继续增强手机、平板、可穿戴设备的AR能力,还是开发出真正破局的AR拳头产品?让我们拭目以待。


责任编辑:赵强
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