Что такое LiDAR и где он используется

Определение LiDAR можно написать по разному: это датчик измерения света и дальности или лазерная проекция с обнаружением и определением расстояния. Особо популярны они стали с появлением первых беспилотных автомобилей. Например, LiDAR установлен в беспилотных авто «Яндекса», датчик помогает ориентироваться машине в пространстве. 

Но история LiDAR начинается намного дальше. Технология была создана в 1960-х годах и первоначально предназначалась для отслеживания спутников и военных целей. Как и LiDAR, идея подразумевала использование света для отслеживания положения объектов.

Измеряя как быстро свет попадает во что-то и возвращается можно определить положение этого объекта. Так работали самые первые системы LiDAR и так они работают в iPad Pro (2020).

Существенное улучшение технологии LiDAR произошло в 1980-х годах, когда инфракрасные лазерные системы стали широко использоваться для составления карт зданий и местности с помощью самолётов. Эти же методы позволили измерить глубину океана и найти скрытые поселения Майя.

За счёт регистрации не только времени, которое требуется лазерному лучу для возврата, но и угла, под которым он отражается, данные LiDAR можно комбинировать с другой информацией для получения очень точных трёхмерных карт. Профессиональные системы LIDAR часто объединяются с устройствами GPS — ещё одна технология, которая в настоящее время широко распространена в смартфонах.

Некоторые из современных датчиков LiDAR настолько чувствительны, что могут обнаруживать загрязняющие вещества в воздухе, или способны контролировать поток трафика в аэропорту. Общим для всех таких датчиков является то, что они основаны на балансе сбора и анализа данных, что будет всегда актуально для смартфонов и планшетов.

Чем LiDAR полезен для смартфонов и планшетов

Первым смартфоном Apple с датчиком глубины стал iPhone 7 Plus. Тогда это стал телеобъектив и использовался он для создания портретных снимков с размытием фона. Но LiDAR поможет вывести эту функцию на новый уровень. 

Согласно данным Apple, сканер LiDAR внутри нового iPad Pro может работать на уровне отдельных фотонов света, на расстоянии до пяти метров и на скоростях, которые уходят в наносекунды (то есть кадр может быть захвачен моментально). Сканер работает в связке с чипом A12Z Bionic, который  берёт на себя тяжелую работу с точки зрения интерпретации данных. Поэтому в ближайшее время не стоит ждать LiDAR на бюджетных смартфонах.

Самые заметные улучшения пользователь сможет заметить в дополненной реальности. Например, приложение «Рулетка» становится более быстрым и точным, когда подключается LiDAR. Теперь его можно использовать как полноценный инструмент измерения, а не просто как пример использования AR.

Благодаря сенсору LiDAR новый iPad Pro может анализировать среду в 3D-пространстве — точно также, как это делали самолёты с океаном и горами. В теории это позволит строить изображение дополненной реальности вокруг любых предметов в вашей квартире. Например, в играх герои смогут выглядывать из угла и ходить по любым предметам.

Размещение объектов будет более точным и реалистичным, захват движения в реальном времени будет более полным, а физические объекты в середине сцены будут лучше обрабатываться любым приложением AR, поскольку возможности LiDAR автоматически добавляются в фреймворк Apple ARKit.

А как же сенсор ToF?

Но всё это не означает, что появление LiDAR в телефонах неизбежно. Доступны и другие технологии измерения глубины, к тому же искусственный интеллект продолжает улучшаться и уже сейчас для замера глубины может использовать стандартные датчики камер. Но LiDAR может работать в любых условиях освещения, очень быстро и очень точно, что является одной из причин, по которым Apple делает на него ставку.

Сенсор LiDAR отличается от того, что используется во многих флагманах Android. Там популярен датчик времени полета (ToF), который по многим функциям является аналогом LiDAR. ToF также использует отражённый свет для измерения расстояний для портретного режима и AR. Но в ToF использует один импульс света для оценки всего пространства, а LiDAR используется сканер, который с помощью нескольких точек света получает эти показания чаще и с большей точностью.

Таким образом LiDAR является важным и логичным шагом на пути развития камер смартфонов. Их популяризация должна начаться как раз с линейки iPhone 12 Pro, которую покажут осенью.