iPhone 的「第四顆攝像頭」位置，為什麼給了激光雷達？

一個，兩個，三個，四個……旗艦手機攝像頭從 2016 年開始，以大約每年 1 個攝像頭的數量在增長，有人調侃説麻將「八筒」將是所有智能手機攝像頭的終極歸宿。
今年全新一代 iPhone 發佈前，不少人推測 iPhone 12 Pro Max 會配備第四顆攝像頭，沒想到 iPhone 12 Pro 系列在寶貴的「第四顆攝像頭」位置，放置了一顆 LiDAR（激光雷達）。

不按「常理」出牌，一直是蘋果的「常理」。

LiDAR 是什麼？

▲ iPhone 12 Pro 系列手機攝像頭模組右下方圓形黑色區域即為 LiDAR

LiDAR 的全稱是 Light Detection And Ranging，中文名激光雷達，是以發射激光束探測目標的位置、速度等特徵量的雷達系統，由激光發射機、光學接收機、轉枱和信息處理系統等組成，可獲得目標的距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數，從而進行探測、跟蹤和識別。

拋開專業術語，通俗理解 iPhone 12 上的 LiDAR，它就是一個能探測物體距離和記錄深度信息的微型裝置，和手機攝像頭差不多大小。

工作的時候，LiDAR 可以實現兩個重要功能。

1. 測算物體離手機的大致距離
▲ 通過發射肉眼不可見的激光束來測算距離

2. 記錄投射範圍內事物的深度信息


目前蘋果給出的 LiDAR 範圍是最遠五米，也就是説，搭載 LiDAR 的 iPhone 12 Pro 系列手機，理論上可以測算和記錄 5 米範圍左右的距離和深度信息。

LiDAR 和 ToF 區別在哪裏？

説到估算物體距離和記錄深度信息，不少安卓廠商早在部分機型上搭載了 ToF（Time-of-Flight，飛行時間）傳感器來實現這兩個功能。

例如 P40 Pro 有一顆 3D 深感攝像頭（ToF），可以深度感知物體深度信息，實現大片般的景深效果。


目前部分手機廠商大多采用 iToF（間接飛行時間傳感器），而 LiDAR 屬於 dTof（直接飛行時間傳感器）。

iToF 和 LiDAR 雖説都是 ToF，但區別不小。

第一，發出的「信號」不同。

iToF 發出的是經過正弦波調製，明暗強度呈規律變換的光信號。LiDAR 發出的是激光束。

▲ dToF 原理

第二，估算距離的原理不同。

iToF 靠感知正弦波光信號的差異來「估算」其從發射到反射回來的距離。LiDAR 是激光直接測算距離。

▲ iToF 原理
第三，精度範圍、測算速率和抗干擾能力不同。

iToF 的信號很容易被幹擾，測算精度隨着距離變遠而下降，測算也相對較慢，比較適合用於釐米範圍內的測距。

LiDAR 的激光束抗干擾能力強，理論上測算精度不隨距離變遠而下降，測算更快，更適合遠距離測距。

最後， iToF 更易小型化，dToF 集成小型化難度更高，所以兩者有較為明顯的商用場景差異，iToF 大多數用在手機上，dToF 比較常用在汽車和無人機等大型裝置上。​

▲ 汽車雷達

LiDAR 比 iToF 快、準、遠，但集成難度更大，成本更高。蘋果能把 LiDAR 集成在 iPhone 12 攝像頭模組裏，想必是花了一番心思的。

為什麼蘋果選 LiDAR？

或許 iPhone 有一天會變成四五六攝手機，但在被人討論「iPhone 拍照掉隊了嗎」的緊要關頭，選擇把寶貴的「第四顆攝像頭」位置給 LiDAR，足以可見蘋果對未來的佈局多麼重視。

蘋果究竟想幹嘛？

iPad Pro 2020 的官方網頁上，蘋果直截了當給出了答案，LiDAR 現階段主要就是為 AR（Augmented Reality 增強現實）服務的。


在手機攝影幾乎到天花板的時刻，蘋果選擇了一條和其它廠商不一樣的路，沒有選擇上高像素和多倍光學變焦，而是加了 LiDAR，讓用户記錄「深度信息」。

用户能記錄深度信息的好處非常明顯，我把它總結為「雙向融合」。

一個是現實虛擬化，也就是 AR，可以用攝像系統和 LiDAR 把現實事物的各種信息記錄下來，再虛擬展示在屏幕上，從任意角度近距離觀察，也打破了時間和空間的限制。

▲ 沒有 iPhone 12 的深度信息，也就不可能使用 AR 觀看虛擬 iPhone

另一個是虛擬現實化，也就是 VR，可以給虛擬的事物增加現實維度的信息，讓虛擬事物在網絡裏「活」出現實事物的特徵。

▲ 動態 emoji 可以看做簡化版的 VR，虛擬人物有了真實人物的面部深度信息數據
這兩種融合都離不開深度信息，深度信息也是 AR 和 VR 打通的橋樑，比如老師用可以記錄深度信息的 AR 設備自拍直播教學，學生戴上 VR 眼鏡聽課，每個學生看到的老師都是虛擬形象，但虛擬形象的表情和動作細節特徵都是一樣的，很難再單純用 AR 或 VR 簡單描述。

▲ 電影《頭號玩家》展現了現實和虛擬的融合，推薦配合本文「食用」
再來説説手機

手機對於人類社會來説是什麼？

這個問題很難回答。往小了説，它不過就是一台便捷的通訊工具，往大了説，它對人類社會的影響可以説無比深遠。

回顧手機出現之後的人類歷史，用户對信息處理交換的共性需求一直是去中心化。

一開始用户的共性需求是提升信息交流效率，所以手機的核心功能是打電話發短信。信息交流的中心節點 —— 被線綁住的固定電話、郵件、傳真、郵電等被徹底邊緣化，如今只是一種特殊場景下的補充工具。

▲ 被電話線拴住的中心

接下來用户的共性需求是打破信息不平衡，進一步去中心化，每個人都想要有自己的聲音，所以手機的核心功能變成了社交，大量社交 app 異軍突起。

正是由於蘋果的全觸屏形態產品 iPhone，在恰當的時機精準高效地解決了用户在第二階段的共性需求痛點，蘋果才能打敗諾基亞，一躍成為市場綜合第一名。

現在，用户的共性需求會是什麼呢？

用户需要進一步去中心化，不僅要發聲，還要把自己的個體文明儘可能記錄並傳遞下去，讓自己的個體文明在人類文明史上留下記錄。

▲ iPhone 廣告片展示 iPhone 的生活記錄功能

很久以前，芸芸眾生是沒有歷史存在感的，更不能掌握記錄自身的工具。手機的出現，讓存儲在服務器上的數據變成了「個人史書」，這些渺小如螻蟻的「個人史書」又發揮着無與倫比的影響力，共同組成了一部人類「大史書」—— 人類社會共同的大數據庫，個體不再是歷史裏可以直接忽略的「無名」，也不是可以大筆一揮一筆勾銷的某某，而是在人類共同「大史書」裏一個個有血有肉的鮮活存在。

現在，LiDAR 給了我們更高維度的「書寫」能力，在聲音、平面圖像、行為習慣等維度之上，增加了深度信息，突破了平面限制。

永生，從深度信息開始

對於普通用户而言，目前 LiDAR 帶來的直觀幫助還不是很明顯，更多屬於「有更好，沒有也沒多大影響」的程度。
它帶來的潛藏益處卻是非常明顯的，如果條件和相機 app 允許，每個人一生中經歷的每個場景，每個瞬間，遇到的每個人，看過的每朵花，摸過的每件餐具，每張自拍，都可以被 LiDAR 記錄下深度信息，只要時機和技術成熟，數據量足夠大，再配合以聲音、圖像、行為習慣等數據，完全可以在服務器中創造出一個虛擬的世界和虛擬的自己，和真實的世界和真實的自己一模一樣，甚至等待科技水平足夠高的那天，可以在現實世界中造出一個自己。

▲ 如果《西部世界》裏的機器人都有一個對應的真實人類，那麼拿到真人的深度信息則是製作機器人的第一步

如果哪天科技更加發達，可以賦予這個虛擬的自己一套「人性的算法」，百年之後，有人想我們了，只需要進入虛擬世界，就能看到一個「活着」的我們，何嘗不是做到了另一種形式的永生？

注：本文部分內容曾以不同筆名在其它平台發表過，文內有刪改


資料來源：愛範兒（ifanr）