受到客觀因素影響，蘋果春季新品發(fā)布會不得不面臨改期或取消，就在人們還在期待新款廉價iPhone的到來之時，蘋果悄然在商店上架了新款的iPad Pro。
相比核心硬件方面從A12X升級到A12Z的小幅進步，最為核心的進步便是加入了“浴霸”攝像機矩陣，在1200萬像素廣角鏡頭（主攝像頭）的基礎(chǔ)上，加入了一枚1000萬像素的超廣角鏡頭。而更為重要的是，蘋果還加入了一個LiDAR（Light Detection And Ranging，光學(xué)雷達），實現(xiàn)了深度測量，借此實現(xiàn)更強大的AR（增強現(xiàn)實）功能。
為了突出這顆“LiDAR”的先進性，蘋果甚至在宣傳文案中還提到“就連NASA（美國國家航空航天局）也會在下次火星登陸任務(wù)中用到它”，雖然我們尚不清楚NASA何時“下次”登陸火星，但和航空航天聯(lián)系在一起，規(guī)格也如火箭一般被吹上了天。
速途網(wǎng)發(fā)現(xiàn)，雖然蘋果在規(guī)格上把這顆光學(xué)雷達吹上了天，但在技術(shù)原理方面其實就是ToF技術(shù)范疇中的一個分支。而且小到手機，大到無人車，都能見到它的身影。
dToF技術(shù)，移動傳感器的再升級
說到dToF，我們還要從他的本源“ToF”（Time of Flight，飛行時間）講起。顧名思義，就是通過計算光線發(fā)射器（通常為不可見光）與接收器接收到的反射光的時間差，測量雷達與物體之間距離的一項技術(shù)。
而這項技術(shù)，早些年就已常見于各類半導(dǎo)體產(chǎn)品，例如在手機相機上，通過ToF技術(shù)，可以實現(xiàn)測量物體間距，只不過那時更多被稱為“紅外對焦”、“激光對焦”；再后來更為高級的ToF也被用于物體3D掃描建模、3D人臉識別等。
在剛剛發(fā)布iPad Pro上，蘋果提到的“dToF”技術(shù)，可以看作是上述提到的ToF的進階版本。
所謂“dToF”，其中“d”是“direct（直接）”的意思，即發(fā)射器發(fā)射脈沖光線，接受器接收反射光并計算其中時間差，即可實現(xiàn)距離測量。與普通手機紅外對焦所采用的iToF（i為indirect，間接），通過連續(xù)正弦波之間的相位差計算入射于發(fā)射時間差，再去計算物體距離的模式相比，dToF具有響應(yīng)更快、精度更高、抗干擾性強、感應(yīng)距離更長等優(yōu)勢，但相對體積更大、成本也更高，對于從硬件電路到軟件算法都有更為復(fù)雜的要求。
同時，無論哪種ToF，受限于移動設(shè)備尺寸與發(fā)射功率，感應(yīng)距離通常不超過5米，且距離越遠功耗越大、精度越低。
激光雷達的廣泛應(yīng)用
至于LiDAR如何在NASA登陸火星中大顯神威，可能離大家“太遠”無法感知，然而在自動駕駛領(lǐng)域，LiDAR幾乎成為了一項非常主流的技術(shù)，同時隨著車輛網(wǎng)以及道路“新基建”的建設(shè)，可能很快就將照進現(xiàn)實。
圖為百度Apollo平臺自動駕駛車輛頂部的雷達矩陣
相比移動設(shè)備上所采用的光學(xué)雷達，車載雷達要面對更為廣闊的道路空間、以及更為復(fù)雜的道路狀況，所以在體積以及發(fā)射功率上都會更大。同時由于自動駕駛的核心在于在高速行進的過程中保障安全駕駛，所以更需要厘米級別的精確距離，那對傳輸時間測量分辨率必須做到1納秒。
而這樣的激光雷達，隨著自動駕駛研究的演進，我們很快就能在地球上越來越多地見到。不過，在功能上更接近NASA火星登陸器的的車載激光雷達短期無法擺脫大體積、高成本的制約（單個成本在數(shù)萬元以上）。而iPad上的LiDAR只是同類產(chǎn)品中的縮微版本。
結(jié)構(gòu)光+ToF，蘋果面對AR的雙重準備
值得一提是，隨著LiDAR元件的加入，新款的iPad Pro成為了蘋果首個集正面“3D結(jié)構(gòu)光”與背面“ToF”兩種技術(shù)方案為一體的機型。
3D結(jié)構(gòu)光作為蘋果在2017年iPhone X上首次亮相的技術(shù)，通過投影器向物體平面主動投影已知圖案，同時通過攝影機采集匹配特征點，來實現(xiàn)對于物體深度信息的測量。
其中3D結(jié)構(gòu)光測量距離最短、精度最高，因此被安放在正面用于3D人臉解鎖、支付認證、以及人像美顏等功能；而ToF雖精度稍遜于結(jié)構(gòu)光，但有效距離更長（5米內(nèi)），可以輔助設(shè)備實現(xiàn)一定空間內(nèi)深度信息的捕捉，適合在室內(nèi)進行更為精準的AR應(yīng)用；而再大范圍的取景，由于實際精度要求更低，通過設(shè)備現(xiàn)有的攝像頭的景深測量即可實現(xiàn)。
2017年，蘋果在WWDC上，正式面向開發(fā)者推出了ARkit，將相機、動作傳感器以及圖形處理器等硬件特性與深度感應(yīng)、人造光渲染等精密算法結(jié)合，可以讓開發(fā)者們將更多 AR 應(yīng)用代入到 iOS 設(shè)備。雖然蘋果在AR研究方面起步并不算早，但通過平臺對于開發(fā)者的強大號召力，通過為開發(fā)者提供成熟的開發(fā)套件，“催熟”AR應(yīng)用生態(tài)。
可以說，光學(xué)雷達的加入，短期內(nèi)為蘋果在建設(shè)AR生態(tài)上提供了更為豐富的傳感器種類，也讓iPad這個“平板電腦”的形態(tài)在一些功能上做到了傳統(tǒng)PC做不到的事，在手機與PC之間爭取了更多“夾縫中生存”的機會。
而從長期來看，傳感器相關(guān)技術(shù)的積累，也為蘋果日后推出更新形態(tài)的硬件產(chǎn)品夯實基礎(chǔ)，例如AR眼鏡、蘋果汽車等，雖然在蘋果嚴格保密的企業(yè)文化下，我們尚不能看到這些設(shè)備的雛形，但從產(chǎn)品搭載的新技術(shù)以及相繼曝光的專利來看，這些已經(jīng)不再是“空中樓閣”。
