Технология трёхмерного сканирования далеко не нова, но лидары длительное время были приборами отнюдь не миниатюрными. Уменьшение размеров микропроцессоров позволило размещать их даже в смартфонах, и впервые полноценный лидар появился на iPhone 12.
Строго говоря, технология, позволяющая определять расстояния, использовалась в телефонах и ранее, но весьма ограниченно, так что назвать такие гаджеты устройствами с лидаром можно только условно, и мы расскажем, почему.
LiDAR – это аббревиатура (Light Detection and Ranging), которую можно перевести как «обнаружение и определение дальности объектов с использованием света». Лидары, у которых источником света является лазер, – рутинные приборы в современной геодезии и картографии. В телефон лазер поместить не удастся, но источником светового луча может выступать и светодиод, просто радиус его действия будет небольшим. Это означает, что измерять большие расстояния не получится, но и для малых расстояний применение лидару, как оказалось, имеется.
Принцип его работы достаточно прост: светодиод испускает световые волны, которые отражаются от встречающихся на пути объектов, и их улавливает детектор, который, с учётом среды, рассеивающей отраженный луч, рассчитывает расстояние до объекта на основании времени, прошедшего от и спускания светового луча до улавливания его отражения. То есть теперь вы примерно понимаете, как работает лидар в iPhone.
Сначала Lidar внедрили в iPad Pro, вышедший весной 2020 года, а спустя полгода удалость внедрить его и в iPhone 12 (версии Pro/Pro Max). Излучатель в смартфонах расположили на блоке тыловых камер.
Полноценные лазерные лидары имеют достаточно большую дальность действия, что позволило использовать их, например, в автопилотах современных транспортных средств. В частности, в электромобилях от Теслы имеется множество лидаров, ответственных за оценку дорожной ситуации – они умеют не только определять расстоянии, но и распознавать другие автомобили и отличать их от недвижимых объектов.
Не стоит путать ToF-сенсоры, имеющиеся у некоторых моделей Android-смартфонов, с лидарами, которыми оснащаются iPhone. Технология Time of Flight, хотя и базируется на том же принципе – определение расстояния до объекта с использованием светового луча, делает это немного по-другому – посылая одиночный импульс.
Сканер Lidar, установленный в iPhone, сканирует пространство непрерывно, что позволяет не только определять расстояние, но и формировать 3D-образ объектов в поле зрения датчика. К тому же зона охвата пространства у лидара существенно больше, чем у датчиков ToF, что позволяет использовать их не только для определения оптимальных характеристик фотосъёмки, но и в приложениях, ориентированных на дополненную реальность.
Наконец, в солнечную погоду ToF-сенсоры работают неважно, поскольку прямые солнечные лучи сбивают с толку детектор, лидар же этого недостатка лишён. И его радиус действия больше, чем у ToF – на сегодня это порядка 5 метров, но эта цифра искусственно ограничена, а в ближайшей перспективе стоит ожидать резкого увеличения этого показателя.
То есть вы примерно уже представляете, для чего нужен датчик Лидар в iPhone, и хотя с его внедрением в свои гаджеты Apple немного отстали, на самом деле технологически они опередили конкурентов, реализовав технически более совершенный и перспективный продукт.
Конечного пользователя теоретические выкладки, изложенные выше, интересуют мало – им подавай практическую пользу.
Что ж, давайте обсудим это. Для начала об эффекте использования лидара в фотографировании. На iPhone 12 Pro/Pro Max новая технология позволяет получить более качественную портретную съёмку: Lidar позволяет лучше фокусировать различные участки лица, например, волос или ушей. Пока что эта «фишка» работает только со статикой, но в ближайшей перспективе ожидается, что технология будет применима и к портретной видеосъёмке. Возможно, это произойдёт уже в ближайшем релизе новой версии iOS или придётся подождать выхода новой модели iPhone.
Использовать Lidar на iPhone 12 Pro можно и для максимально точного определения расстояний до объектов, находящихся в зоне действия датчика. То есть теперь не составит труда выяснить высоту стен вашей квартиры, длину и ширину всех комнат, и даже кривизну поверхностей, например, пола. И для этого вам не потребуются никакие рулетки и метры.
Более того, возможности Lidar, реализованные в iPhone 12, позволяют использовать их и при ведении строительных работ, успешно заменяя нивелиры и дальномеры.
Для «яблочного» телефона уже разработаны приложения, имеющие функцию создания моделей помещений с размещением в них трёхмерных объектов типа мебели.
Не стоит забывать и о том, что лидар умеет работать и в темноте. Вы можете проверить, насколько лучше получаются фотографии, сделанные при недостаточном освещении, включив лидар: фокусировка будет произведена в 4-6 раз лучше, а ведь сбитый фокус – основная проблема при фотографировании ночью.
Изначально технология, используемая в лидарах, применялась исключительно в картографических целях. Интересный факт: для сканирования лунной поверхности Аполлон-15 использовал именно лазерный лидар. Картографические возможности постепенно появились и в Android-телефонах, где ToF-сенсоры используются уже довольно давно.
Они же могут быть задействованы для фейс-контроля, заменяя достаточно сложные существующие схемы Face ID, состоящие их нескольких компонентов – лидар в состоянии получить гораздо более точную модель поверхности лица, и такой функционал уже реализован Galaxy S10 5G.
Другими словами, лидар – это весьма перспективное направление, имеющее множество прикладных сфер использования. В автомобилестроении и робототехнике лидары уже сегодня способны на многое, а что касается смартфонов, то здесь эра лидаров находится на этапе становления. Предсказать, насколько востребованной эта технология станет в среднесрочной перспективе, затрудняются даже эксперты.
Некоторые из них даже заявляют, что появление Lidar в iPad/ iPhone – это всего лишь маркетинговый ход, не имеющий сколь-нибудь практической ценности, кроме измерения расстояний до объектов.
На самом деле появляется всё больше приложений, использующих данную технологию для самых разных целей, от весьма экзотических до действительно нужных. Так что сомневаться в перспективности лидаров не стоит. И да, это действительно удачный маркетинговый ход, который по мере внедрения технологии заставит владельцев устаревших «яблочных» девайсов покупать более совершенные гаджеты.
Мы уже отмечали, что Galaxy S10 5G умеет использовать лидар (а вернее, ToF-сенсор), для идентификации владельца телефона по его лицу. Учитывая тот факт, что современный смартфон становится мощным финансовым инструментом, вопросы безопасности его использования выходят на первый план, и улучшение одного из средств аутентификации вряд ли стоит называть несущественным фактором. Огорчает лишь то, что остальные производители не слишком спешат с подобными инновациями.
С другой стороны, внедрение ToF-сенсоров в смартфоны – уже тенденция, и в настоящее время ими оснащаются многие современные модели. Кроме Samsung, лидар уже имеется в другой южнокорейской модели – LG G8 Thin Q. Не отстают и китайцы, у Oppo имеется уже две популярные модели с лидаром: RX17 Pro и Reno, стоит упомянуть и компанию Huawei, выпустившую P30 Pro с ToF-сенсором, а также Honor View 20. Есть такой телефон и у Sony – Xperia XZ4.
А поскольку внедрение лидаров в Android-смартфоны началось намного раньше, чем у Apple, в некоторых областях они опережают яблочные девайсы. Например, в Google Pixel ToF-сенсоры успешно применяются для целей картографирования, ведутся эксперименты и с развитием технологии дополненной реальности с целью формирования трёхмерных карт.
Удивительно, но несколько раз мне и правда пригодилась эта функция, хотя я думала, что она вообще бесполезная.
Улучшение качества фотографий, говорите? Автоматическая фокусировка? Да этой технологии уже сто лет, безо всяких лидаров! Автофокусировка присутствовала даже на стареньких советских фотоаппаратах. Просто этого никто не замечал, было в порядке вещей. Единственная реальная цель внедрения лидара – поднять цену iPhone. И писать о лидаре красивые футуристические статьи. Реальной пользы – ноль.
Вау! А не соизволите назвать конкретные модели советских фотоаппаратов, на которых реализована автофокусировка? Насколько мне известно, ни на одной модели фотоаппаратов времен СССР не было отдельного электропривода для фокусировки объектива. Более того, даже источник питания в виде батарейки там отсутствовал как класс – за исключением моделей, где она использовалась для питания TTL экспонометра, но для фокусировки объектива эта батарейка была слишком слабой. Так что вы туфту гоните, не было тогда аппаратов с датчиками для автофокуса, даже привод для перемотки кадра был исключительно ручным, в виде затвора.