iPhone的“第四颗摄像头”位置 为什么给了激光雷

iPhone的“第四颗摄像头”位置 为什么给了激光雷

一个，两个，三个，四个旗舰手机摄像头从 2016 年开始，以大约每年 1 个摄像头的数量在增长，有人调侃说麻将八筒将是所有智能手机摄像头的终极归宿。
今年全新一代 iPhone 发布前，不少人推测 iPhone 12 Pro Max 会配备第四颗摄像头，没想到iPhone 12 Pro 系列在宝贵的第四颗摄像头位置，放置了一颗 LiDAR（激光雷达）。
不按常理出牌，一直是苹果的常理。
LiDAR 是什么？
▲ iPhone 12 Pro 系列手机摄像头模组右下方圆形黑色区域即为 LiDAR
LiDAR 的全称是 Light Detection And Ranging，中文名激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，可获得目标的距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而进行探测、跟踪和识别。
抛开专业术语，通俗理解 iPhone 12 上的 LiDAR，它就是一个能探测物体距离和记录深度信息的微型装置，和手机摄像头差不多大小。
工作的时候，LiDAR 可以实现两个重要功能。
1。 测算物体离手机的大致距离
▲ 通过发射肉眼不可见的激光束来测算距离
2。 记录投射范围内事物的深度信息
目前苹果给出的 LiDAR 范围是最远五米，也就是说，搭载 LiDAR 的 iPhone 12 Pro 系列手机，理论上可以测算和记录 5 米范围左右的距离和深度信息。
LiDAR 和 ToF 区别在哪里？
说到估算物体距离和记录深度信息，不少安卓厂商早在部分机型上搭载了 ToF（Time-of-Flight，飞行时间）传感器来实现这两个功能。
例如 P40 Pro 有一颗 3D 深感摄像头（ToF），可以深度感知物体深度信息，实现大片般的景深效果。
目前部分手机厂商大多采用 iToF（间接飞行时间传感器），而 LiDAR 属于 dTof（直接飞行时间传感器）。
iToF 和 LiDAR 虽说都是 ToF，但区别不小。
第一，发出的信号不同。
iToF 发出的是经过正弦波调制，明暗强度呈规律变换的光信号。LiDAR 发出的是激光束。
▲ dToF 原理
第二，估算距离的原理不同。
iToF 靠感知正弦波光信号的差异来估算其从发射到反射回来的距离。LiDAR 是激光直接测算距离。
▲ iToF 原理
第三，精度范围、测算速率和抗干扰能力不同。
iToF 的信号很容易被干扰，测算精度随着距离变远而下降，测算也相对较慢，比较适合用于厘米范围内的测距。
LiDAR 的激光束抗干扰能力强，理论上测算精度不随距离变远而下降，测算更快，更适合远距离测距。
最后，iToF 更易小型化，dToF 集成小型化难度更高，所以两者有较为明显的商用场景差异，iToF 大多数用在手机上，dToF 比较常用在汽车和无人机等大型装置上。
▲ 汽车雷达
LiDAR 比 iToF 快、准、远，但集成难度更大，成本更高。苹果能把 LiDAR 集成在 iPhone 12 摄像头模组里，想必是花了一番心思的。
为什么苹果选 LiDAR？
或许 iPhone 有一天会变成四五六摄手机，但在被人讨论iPhone 拍照掉队了吗的紧要关头，选择把宝贵的第四颗摄像头位置给 LiDAR，足以可见苹果对未来的布局多么重视。
苹果究竟想干嘛？
iPad Pro 2020 的官方网页上，苹果直截了当给出了答案，LiDAR 现阶段主要就是为 AR（Augmented Reality 增强现实）服务的。
在手机摄影几乎到天花板的时刻，苹果选择了一条和其它厂商不一样的路，没有选择上高像素和多倍光学变焦，而是加了 LiDAR，让用户记录深度信息。
用户能记录深度信息的好处非常明显，我把它总结为双向融合。
一个是现实虚拟化，也就是 AR，可以用摄像系统和 LiDAR 把现实事物的各种信息记录下来，再虚拟展示在屏幕上，从任意角度近距离观察，也打破了时间和空间的限制。
▲ 没有 iPhone 12 的深度信息，也就不可能使用 AR 观看虚拟 iPhone
另一个是虚拟现实化，也就是 VR，可以给虚拟的事物增加现实维度的信息，让虚拟事物在网络里活出现实事物的特征。
▲ 动态 emoji 可以看做简化版的 VR，虚拟人物有了真实人物的面部深度信息数据
这两种融合都离不开深度信息，深度信息也是 AR 和 VR 打通的桥梁，比如老师用可以记录深度信息的 AR 设备自拍直播教学，学生戴上 VR 眼镜听课，每个学生看到的老师都是虚拟形象，但虚拟形象的表情和动作细节特征都是一样的，很难再单纯用 AR 或 VR 简单描述。
▲ 电影《头号玩家》展现了现实和虚拟的融合，推荐配合本文食用
再来说说手机
手机对于人类社会来说是什么？
这个问题很难回答。往小了说，它不过就是一台便捷的通讯工具，往大了说，它对人类社会的影响可以说无比深远。
回顾手机出现之后的人类历史，用户对信息处理交换的共性需求一直是去中心化。
一开始用户的共性需求是提升信息交流效率，所以手机的核心功能是打电话发短信。信息交流的中心节点  被线绑住的固定电话、邮件、传真、邮电等被彻底边缘化，如今只是一种特殊场景下的补充工具。
▲ 被电话线拴住的中心
接下来用户的共性需求是打破信息不平衡，进一步去中心化，每个人都想要有自己的声音，所以手机的核心功能变成了社交，大量社交 app 异军突起。
正是由于苹果的全触屏形态产品 iPhone，在恰当的时机精准高效地解决了用户在第二阶段的共性需求痛点，苹果才能打败诺基亚，一跃成为市场综合第一名。
现在，用户的共性需求会是什么呢？
用户需要进一步去中心化，不仅要发声，还要把自己的个体文明尽可能记录并传递下去，让自己的个体文明在人类文明史上留下记录。
▲ iPhone 广告片展示 iPhone 的生活记录功能
很久以前，芸芸众生是没有历史存在感的，更不能掌握记录自身的工具。手机的出现，让存储在服务器上的数据变成了个人史书，这些渺小如蝼蚁的个人史书又发挥着无与伦比的影响力，共同组成了一部人类大史书 人类社会共同的大数据库，个体不再是历史里可以直接忽略的无名，也不是可以大笔一挥一笔勾销的某某，而是在人类共同大史书里一个个有血有肉的鲜活存在。
现在，LiDAR 给了我们更高维度的书写能力，在声音、平面图像、行为习惯等维度之上，增加了深度信息，突破了平面限制。
永生，从深度信息开始
对于普通用户而言，目前 LiDAR 带来的直观帮助还不是很明显，更多属于有更好，没有也没多大影响的程度。
它带来的潜藏益处却是非常明显的，如果条件和相机 app 允许，每个人一生中经历的每个场景，每个瞬间，遇到的每个人，看过的每朵花，摸过的每件餐具，每张自拍，都可以被 LiDAR 记录下深度信息，只要时机和技术成熟，数据量足够大，再配合以声音、图像、行为习惯等数据，完全可以在服务器中创造出一个虚拟的世界和虚拟的自己，和真实的世界和真实的自己一模一样，甚至等待科技水平足够高的那天，可以在现实世界中造出一个自己。
▲ 如果《西部世界》里的机器人都有一个对应的真实人类，那么拿到真人的深度信息则是制作机器人的第一步
如果哪天科技更加发达，可以赋予这个虚拟的自己一套人性的算法，百年之后，有人想我们了，只需要进入虚拟世界，就能看到一个活着的我们，何尝不是做到了另一种形式的永生？