Погрузимся в увлекательный мир технологий с лидаром, который недавно привлек наш взгляд благодаря новаторству Apple. Пару лет назад компания привнесла что-то необычное в мир мобильных устройств, представив свои последние модели iPhone и iPad, оборудованные лидарными датчиками. На сегодняшний день, Apple держит пальму первенства, сделав эту уникальную технологию доступной на своих устройствах. Однако, погружаясь в историю, мы обнаруживаем, что корни этой технологии уходят глубоко в прошлое, и многие современные смартфоны на сегодняшний день используют функции, родственные принципам лидара. Так давайте же раскроем тайны лидара и узнаем, какую магию он способен творить в наших устройствах?
Итак, разберемся: что же такое лидар?
Лидар, или если расшифровать аббревиатуру — Light Detection And Ranging, базируется на принципах, аналогичных работе радара. В обоих технологиях принцип работы сводится к следующему: электромагнитная волна (в случае с лидаром — это лазерный свет, а радар использует радиоволны) отправляется из передатчика, затем датчик отслеживает отражения этой волны от любых объектов, на которые она направляется. Засекая время, которое проходит между моментом передачи и получения волны, можно вычислить расстояние до объекта, который её отразил.
Интересен факт: первые лидарные системы были представлены всего лишь немногим позже, чем был изобретен лазер, в начале 1960-х. К 1970-м, НАСА уже активно применяло лидар для изучения рельефа Луны. А сегодня лидары можно встретить практически везде: от археологов, которые открывают потерянные города в пучине джунглей, до создателей автономных автомобилей, обеспечивая их способность обнаруживать препятствия на пути.
К слову, последний iPhone Pro тоже оснащен этой увлекательной технологией.
Разбираемся в лидаре и его роли в iPhone и iPad
Телефоны, внедрившие лазеры, начали свой путь с LG G3 в 2014 году, где они дебютировали в роли времяпролетных датчиков, ассистируя в процессе автофокусировки камер. В основном, это было введение в использование лидара, где один ИК-лазер измерял расстояние до объекта съемки, данные от которого далее ассистировали в автофокусировке камеры.
Вперед к 2017 году, Apple представляет iPhone X с камерной системой TrueDepth, предлагая революционную опцию Face ID. Хотя Apple не была первопроходцем в использовании распознавания лиц для разблокировки устройства (этот лавровый венок достается Android 4.0 еще в 2011 году), система TrueDepth положила начало новой эпохе в данной технологии. В отличие от первой версии Android, которая была относительно ненадежной (например, устройство можно было разблокировать с использованием фотографии), подход Apple был куда более продуманным, способным различать даже близнецов, несмотря на надетые солнечные очки или головные уборы.
Какова магия за этим технологическим прорывом? Верно, лазеры. Система TrueDepth освещает лицо массивом в 30 000 инфракрасных лазеров, которые затем обнаруживаются инфракрасной камерой и проанализированы AI для создания детализированного 3D-скана вашего лица всего за несколько секунд. Отличие от временипролетного датчика заключается в том, что он не измеряет время возврата лазера, а анализирует, как узор лазеров (или структурированный свет) искажается объектами на сцене, выведя на основе этой информации 3D-данные.
Пройдя еще три года, в 2020, после взрывного появления TrueDepth, Apple представляет свою лидарную технологию. Подобно системе TrueDepth, она излучает десятки лазеров (вновь, по известной схеме), но вместо анализа искажения света, дополнительный датчик измеряет время, необходимое каждому лучу для отражения от объекта и возврата обратно. Эти данные о времени полета, совмещенные с информацией от датчика движения и камеры устройства, сливаются в 3D-сканирование окружения.
Применения технологии LiDAR: от камеры до игр
Какова реальная ценность и потенциал лидарной технологии, внедренной Apple в свои устройства? Хотя спектр возможностей действительно велик, конечный пользователь может не видеть революционных изменений в повседневном использовании своего телефона. Несмотря на это, лидар совершенно точно открывает новые горизонты, особенно для разработчиков и производителей.
Одно из наиболее очевидных применений лидара от Apple заключается в использовании его как датчика времени пролета для оптимизации автофокусировки в камерах устройств. По сравнению с традиционными методами, такими как контрастная и фазовая автофокусировка, эта технология обладает преимуществом в условиях плохого освещения, обеспечивая быстрый и точный фокус.
В ряде собственных приложений Apple лидар используется для улучшения функционала. Например, приложение «Рулетка» активно использует данные лидара и дополненной реальности для точного измерения объектов и расстояний, а «Лупа» использует технологию для помощи людям с ограниченными возможностями зрения, обнаруживая объекты и определяя расстояние до них.
Сторонние приложения также активно интегрируют лидар, и большинство из них сосредоточено на областях, таких как дизайн интерьеров, 3D-сканирование и игры в дополненной реальности. Приложение Ikea Place, например, позволяет пользователям предварительно просматривать товары мебели в своих домах, используя технологию дополненной реальности. Другой вариант — Canvas, который сканирует пространство и позволяет экспортировать данные в САПР-софт.
Для тех, кто интересуется 3D-моделированием и разработкой, приложения, такие как Scaniverse и Polycam, предоставляют инструменты для создания 3D-моделей объектов, используя сканирование лидаром.
И, наконец, для любителей мобильных игр лидар открывает новые возможности в разработке игр в дополненной реальности, например, в игре RC Club, предоставляя гораздо более погруженный и интерактивный игровой опыт.
Таким образом, хотя прямого воздействия лидара на повседневное использование большинством пользователей может и не быть, технология расширяет границы возможного во множестве специализированных и профессиональных областей.
