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蘋果為何選擇LiDAR技術:揭密自動駕駛、擴展現實等應用的尖端科技

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在講到Apple改採用LiDAR技術的原因前,我們先來了解原本手機廠商是如何估算物體距離和記錄深度資訊的

在沒有LiDAR技術的手機中,手機廠商通常會使用ToF(Time of Flight)技術來估算物體距離和記錄深度資訊。ToF是一種發射紅外線光束,然後測量光束從發射到反射並返回的時間來計算物體距離和深度的技術。相對於傳統的相位偵測技術,ToF技術具有測量速度快、精度高和成本低等優點。許多手機廠商,如三星、華為和小米等,都已經採用了ToF技術來提高手機相機的深度感知能力。

ToF(Time of Flight)技術是一種測量物體到相機的距離的技術,它可以分為 iToF(Image Time of Flight) 和 dToF(Direct Time of Flight) 兩種。

iToF V.S. dToF

iToF: iToF是一種基於影像的ToF技術。它透過快速捕捉多張相同場景的影像,然後通過比對這些影像之間的差異來計算物體的深度資訊。這種技術的好處是可以在較暗的環境中工作,但是其精度可能會受到影像品質的影響。

dToF: dToF是一種直接測量飛行時間的ToF技術。它是通過發射光源,然後測量從發射到反射並返回的時間來計算物體的深度資訊。相對於iToF技術,dToF技術具有測量速度快、精度高和成本低等優點。它可以在較大的距離範圍內工作,而且不受光線的影響。

現在許多手機廠商,如三星、華為和小米等,都已經採用了dToF技術來提高手機相機的深度感知能力。這種技術不僅可以用於拍攝人像照片,還可以用於增強擴增現實(AR)體驗、手勢識別和遊戲等方面。

而dToF種類中,有一種較為特殊的運作方式稱為LiDAR,LiDAR是一种能够透过发射雷射光, 并利用反射回来的光信号来测量距离、位置和形状等物体特征的技术,可以提供更多的深度信息,适用于更多的场景。

雖然LiDAR技術的概念並不是全新的,但是Apple在2019年首次在iPad Pro上採用了LiDAR技術,隨後在2020年推出的iPhone 12 Pro和12 Pro Max上也搭載了這項技術。相比於傳統的ToF技術,LiDAR技術能夠提供更精確、更全面的深度感知信息。

因此,LiDAR技術可以提高手機相機的拍攝質量和各方面的性能,例如更快速和更準確的自動對焦、更真實的景深效果以及更豐富的細節和紋理捕捉能力。 LiDAR技術還可以應用於增強現實(AR)和虛擬現實(VR)等領域,為用戶提供更好的用戶體驗。雖然 dToF 技術也可以用於深度感知,但是相比於 LiDAR 技術,它的深度計算更加簡單,因此精度和適用性相較之下略微遜色。

然而隨著LiDAR的技術演進,越來越多的廠商嘗試採用LiDAR來克服ToF技術的不足,其中又以APPLE最具代表性

蘋果採用LiDAR的主要原因:

1. 3D感測

LiDAR能夠在短時間內捕捉到大量的三維數據,這對於建立高精度的三維模型以及AR和VR等應用非常有用。對於蘋果來說,這可以提高產品的功能性和性能,並且可以應對日益複雜的使用場景和應用需求。

2. 增強現實體驗

蘋果的AR技術需要精確的深度信息來構建現實場景,因此LiDAR可以提供更快速、更精確的深度感知。這使得蘋果的AR應用可以更加流暢、更加真實,並且可以在更多的場景下實現。

3. 攝影和影像拍攝

LiDAR可以幫助相機對焦更快速、更準確地進行自動對焦,以及捕捉更真實的景深效果。這可以提高手機相機的對焦速度、景深效果和細節捕捉能力,從而讓手機相機拍攝出更好、更真實的照片和影片。此外,LiDAR還可以幫助相機更好地識別物體的輪廓和紋理,從而捕捉更豐富、更真實的細節和紋理。

4. 安全性

LiDAR也可以用於車輛自動駕駛系統中,可以提供更精確的環境感知和障礙物偵測,從而提高駕駛安全性。LiDAR可以快速、準確地檢測到車輛周圍的物體,可以幫助自動駕駛系統更好地避免事故和碰撞。

Lidar為i-phone帶來哪些優勢?

1. 捕捉更快速、更精確的自動對焦

由於LiDAR能夠提供更快速、更準確的深度感知,因此手機相機可以更快速地進行自動對焦,從而捕捉更清晰、更精確的影像。

2. 拍攝更真實的景深效果

手機相機的景深效果通常是通過軟件算法來實現的,但這種方法可能會造成影像失真和不真實感。LiDAR能夠提供更真實的景深感知,從而讓手機相機能夠更準確地模擬景深效果,使拍攝出來的照片更真實、更自然。

3. 捕捉更豐富的細節和紋理

LiDAR能夠提供更詳細的深度信息,從而使相機能夠更好地識別物體的輪廓和紋理,捕捉更豐富、更真實的細節和紋理。讓照片和影片更加生動、更加真實。

LiDAR技術的應用可以提高手機相機的對焦速度、景深效果和細節捕捉能力,從而讓手機相機拍攝出更好的照片和影片。此外,LiDAR還可以提高手機的AR應用體驗和自動駕駛安全性。

沒有加入Lidar的手機鏡頭V.S.有使用Lidar的手機鏡頭

沒有加入Lidar元件的手機影像效果通常是由相機模組和軟體算法共同完成的,它們會使用傳統的對焦技術和深度感知技術來捕捉影像。相對於加上Lidar的手機相機,沒有Lidar的手機影像效果可能存在以下幾個差異:

1.自動對焦速度較慢

由於沒有Lidar提供的快速深度感知,相機需要依賴傳統的對焦技術來進行對焦,可能會需要更長的時間來完成自動對焦。

2.景深效果可能不夠真實

沒有Lidar提供的準確深度感知,相機只能依賴軟體算法來模擬景深效果,可能會出現一些不自然的效果,例如人物背景分離不明顯、物體邊緣模糊等情況。

3.細節和紋理可能不夠豐富

相機只能依賴軟體算法來識別物體的輪廓和紋理,可能會捕捉不到物體的微妙細節和紋理。

總的來說,沒有加上Lidar的手機影像效果仍然可以很好,但是相較於加上了Lidar的手機相機,可能會稍微遜色一些,特別是在對焦速度、景深效果和細節捕捉能力等方面。

在簡單便利的攝影需求下,不需要特別強調Lidar元件的作用,但是對於高精度的三維建模和AR、VR等應用,Lidar元件可以提供更準確和更快速的深度感知,從而提升了手機的應用價值和功能性。

在未來,隨著LiDAR技術的不斷發展和普及,相信它會在更多的產品和領域中得到應用,並且為我們帶來更多的便利和創新