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2020年03月23日

新iPad的激光雷达到底有什么特别?或许不仅仅是苹果AR这么简单

作者:VRPinea

2020年3月23日VRPinea讯)上周,苹果突然发布了春季新品,包括iPad Pro、Mac mini和Macbook Air家族的新品。其中一款新品引起了科技圈的广泛关注——2020版iPad Pro,不仅是因为苹果首次在iPad上加入了双摄像头模组,更是引入了对于其他智能手机和平板较为陌生的“激光雷达”组建。而且在苹果官方的介绍中,认为这是一次对于AR应用的革命性突破。而从目前已知的信息来看,国内科技媒体对于这一激光雷达模组的认知还是较浅。VRPinea为此结合苹果在AR上的系列专利、硬件、应用及产业链,来分析一下苹果这一次重大更新背后的“意图”。

 

押宝AR:苹果对消费者领域AR的企图率先落子iPad


这次新iPad Pro 上所搭载的激光雷达(Light Detection And Ranging,简称LiDAR),所采用的距离探测技术为TOF(Time of Flight,国内译为飞行时间)。主要原理为利用雷达发展多条光波,遇到障碍物获得反射,通过发射-反射的时间计算雷达和障碍物之间的距离。再通过计算元件,形成障碍物的三维信息。


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ToF这项技术,在之前的国产手机中,也有所应用。但在之前的相关产品中,绝大多数用的是iToF(间接飞行时间)。而据苹果官方介绍,这次搭载的激光雷达所采用的的核心技术为直接飞行时间(dToF),相较于在国产手机采用的iToF,苹果的该项技术的工艺更为复杂,集成难度也远高于iToF,体积也相对较大。这或许也是为什么苹果将其率先用于对体积没有高敏感度的iPad Pro之上的原因。

 

LiDAR:这颗激光雷达到底有何不同


在测量距离领域,目前主流商用技术方案为毫米波雷达、相机ToF和激光雷达。但这三者本质上可以认为是技术演进方案。而在激光雷达中,iToF和dToF两者直接也存在着调制方式的不同。dToF元件需要发射具备短时间、高频率、高强度的激光。这也是目前在测绘、遥感、机器人视觉、无人驾驶所必须使用的核心技术之一。


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从表面来看,iPad Pro只是加载了一颗具备dToF的激光雷达。实际上,苹果正在构建是一套基于激光雷达的同时定位和地图构建技术——激光SLAM(simultaneous localization and mapping,简称SLAM)。基于这项技术,能够实现在暗光源环境的现实空间中,调用多种传感器,实现精准测量障碍物,从而形成环境地图的实时导航功能。


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激光SLAM,在一般情况下,需要激光雷达、惯性运动测量元件、里程计的配合使用。这项技术目前还是在高精尖半导体领域使用。如今,苹果将其代入到成熟数码产品之列,或许在一定程度上也展示了苹果在之前的技术积累和产业链优化的深度。

 

自我革命:苹果以后或许更是AR公司


苹果公司在iPhone手机销量日益下滑的当下,虽然有着如iWatch、AirPods等智能配件作为主要收入增长来源。但自从iPad之后,苹果一直未有以显示端为核心的新品出现。布局AR,曾在现任苹果CEO蒂姆·库克口中出现多次。同时,微软、Facebook等巨头也纷纷布局AR领域。而在国内,以Nreal为代表的消费者AR产品在2019年引起了一波热潮。


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而从技术演进角度来看,苹果先期布局AR内容开发者,如今推出具有AR内容创作能力的iPad Pro,在2022-2023年又将推出消费者AR眼镜。或许在将来的某一天,iPad成为AR内容创作中UGC的载体,甚至成为VR内容的硬件载体,也未可知。

 

变局:以产业链降低成本,突破自动驾驶硬件障碍


早在2014年,苹果编布局自动驾驶领域——泰坦计划(Project Titan),无论是推出Carplay,还是收购以百度前首席科学家吴恩达团队的自动驾驶公司 Drive.ai。都预示着苹果公司在这一领域的野心。虽然在近6年的过程中,苹果在自动驾驶领域一直未显山露水,甚至一度传出终止相关计划的传闻,但这六年过程中,苹果在该领域申请了数百项专利。而这次的激光雷达,也同样被很多业界专家认为在L4-L5高级别的自动驾驶领域并不可少的组成部分。


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或许,苹果在探索自动驾驶的过程中,无心插柳,将dToF的激光雷达实现了可商用的成本控制,从而帮助智能设备实现更好的AR功能。从另一个角度来看,这一元件的产业化,或许在未来也能够让自动驾驶的激光雷达以更低的成本进入市场,促进自动驾驶的进一步落地。


毕竟,如今我们能够用到的智能硬件,之所以如此价廉物美,也离不开传感器的成本降低。从某个角度来看,苹果不仅仅是带来了AR的新希望,自动驾驶行业或许也会因之获利。

 

早在九年之前,苹果已经为今天这一激光雷达申请了专利。而早在2017年,苹果也为AR打下了ARKit的底层基础。同时,这几年中,苹果不断为头戴式显示器不断申请相关专利。我们可以看到的是苹果在这一领域的布局较为深远。或许在2022-2023,消费者AR眼镜的浪潮将由苹果引爆,也未可知。


同时,这几年中,苹果不断为头戴式显示器申请相关专利。当现今VR头显的定位技术,逐步从outside-in向inside-out过渡时,苹果的这一dToF激光雷达所展现的定位能力,是否会比如今主流VR头显所采用的相机ToF技术更为精准。甚至VR头显在将来,不再需要六个定位摄像头,就能拥有更精确的定位。这一技术突破,或许将在底层上也为VR产业带来更广阔的未来。


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