據(jù)前蘋果授權(quán)零售商員工Fudge透露,iPhone 12 Pro及12 Pro Max兩款手機將和蘋果iPad Pro一樣,搭載基于dToF技術(shù)的激光雷達傳感器。提起激光雷達,很多人的第一反應(yīng)是自動駕駛汽車頂部動輒幾十萬美元的“大罐子”,或者搭載在自動駕駛汽車車身的萬元左右傳感器。蘋果用于iPad、iPhone的激光雷達與車載激光雷達有何分別?dToF技術(shù)有何特點?將幫助蘋果達成哪些目標?

消費級激光雷達有何玄機?

在自動駕駛場景下,激光雷達旋轉(zhuǎn)并發(fā)射激光線束,對車體周圍的各類目標進行檢測,再結(jié)合軟件算法創(chuàng)建車體周圍環(huán)境的實時3D模型,是車輛自動選擇可信車道的決策基礎(chǔ)。

但是,車載激光雷達傳感器,尤其是車頂?shù)臋C械式激光雷達傳感器造價昂貴,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”。為了降低成本,安森美、歐司朗,以及國內(nèi)的覽沃科技等企業(yè)推出了固體雷達方案,有望將激光雷達傳感器價格降至人民幣萬元左右。

即便是萬元左右的傳感器,對于手機、平板電腦等個人消費產(chǎn)品,仍然是不可承受之重。蘋果搭載在iPad Pro的激光雷達,與車載激光雷達有何不同?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。

在探測器方面,蘋果iPad Pro搭載的激光雷達采用索尼研發(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,以滿足消費電子近距離的深度感知需求。而汽車激光雷達,尤其是遠距離機械旋轉(zhuǎn)式激光雷達采用單點APD,實現(xiàn)多線束探測時需要多對探測器和光源,成本大幅上升。

在光源方面,iPad Pro搭載的激光雷達采用垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL),而汽車激光雷達常常采用邊發(fā)射激光器(EEL)等大功率產(chǎn)品。

“EEL等大功率產(chǎn)品通常價格較貴,而蘋果激光雷達采用的VCSEL 屬于消費類級別小功率產(chǎn)品,價格較低?！蓖踯舱f。

為什么選擇dToF?

ToF(飛行時間法)是一種具備深度感知能力的3D成像技術(shù),可分為dToF(直接飛行時間法)和iToF(間接飛行時間法)兩種。此前,已經(jīng)有手機廠商將ToF裝進手機,用于輔助對焦、檢測物體體積等應(yīng)用,多為iToF方案。相比iToF,蘋果采用的dToF技術(shù)有哪些特點?

賽迪智庫集成電路所在最新報告中指出,dToF可達到超低的占空比,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,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的短脈沖激光,探測器需要SPAD或者APD,這兩類探測器受限于技術(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、測量距離遠。iToF輸出一幀深度圖像通常需要采集多個相位的圖像數(shù)據(jù)來計算相位差,對光源和探測器要求不高,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,特制的激光雷達掃描儀能測量室內(nèi)或室外環(huán)境中從最遠五米處反射回來的光。它可從光子層面進行探測,并能以納秒速度運行,為AR(增強現(xiàn)實)及更廣泛的領(lǐng)域開啟無盡可能。

“蘋果iPad Pro激光雷達集成的dToF傳感器可以呈現(xiàn)深度圖像,主要應(yīng)用是AR,未來有望在消費市場規(guī)模化搭載。據(jù)悉,蘋果下一代iPhone手機會集成激光雷達dToF傳感器?！蓖踯脖硎尽?/span>

完善AR版圖的又一舉措

近年來,手機業(yè)務(wù)人口紅利不再,廠商競爭激烈,蘋果不再一味倚重iPhone。

2016年,蘋果推出了AirPods,引爆了真無線耳機市場。

2019年,蘋果加強了支付服務(wù)及TV、Arcade、News+等一系列內(nèi)容訂閱服務(wù)。

而AR,是蘋果擴張生態(tài)版圖的又一舉措。賽迪顧問高級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,蘋果就申請了虛擬會議、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。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項目并推出ARCore平臺與之抗衡。內(nèi)容應(yīng)用方面,蘋果iPhone 6s/se以上版本的手機型號已經(jīng)支持ARKit,可運行高質(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?？梢哉f,蘋果是目前當之無愧的AR巨頭?！痹曊f。

激光雷達,是蘋果架起iPhone、iPad以及預(yù)計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“體驗增強現(xiàn)實的強大設(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AR從游戲“癢點”走向提升生產(chǎn)力和生活質(zhì)量的“痛點”。

目前,谷歌對XR的布局重點已經(jīng)從VR轉(zhuǎn)向AR,Facebook為打造AR設(shè)備搶先與蘋果考慮收購的AR屏廠Plessey達成獨家合作協(xié)議,華為地球級XR項目河圖的首款產(chǎn)品AR地圖隨國行版P40同步上線,科技巨頭正在不斷加碼AR。

此前,The Information和彭博社報道稱,蘋果AR項目已投入千人左右團隊,蘋果高管認為AR眼鏡有望十年內(nèi)替代iPhone需求。

未來,科技巨頭將繼續(xù)增強手機、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。