给你讲明白！苹果刚刚发布的手机激光雷达到底有什么用？
今天凌晨的苹果发布会上 ， iPhone 12 正式面世 。 与基本机型相比 ， iPhone 12 Pro 和 iPhone 12 Pro Max 的后置摄像头除了多一枚长焦镜头 ， 还增加了一颗 LiDAR ， 激光雷达扫描仪 。
这颗激光雷达是什么？它能为你的手机带来什么新体验？
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在这块圆形黑色区域之下 ， LiDAR 主要由两部分组成：发射端和接收端 。 垂直腔面发射激光器（VCSEL）作为发射端 ， 向物体发射一束红外光 ， 经反射被 CMOS 图像传感器接收 ， 光束经历的这一段时间被称为飞行时间（ToF） 。
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飞行时间又分为直接飞行时间（dToF）和间接飞行时间（iToF） 。 前者向目标发射一个光脉冲信号 ， 直接测量光子从出发到返回的用时；后者发射一连串经过调制的光波 ， 通过检测来回光波间的相位差测量飞行时间 。
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已知光速 ， 通过简单的计算我们就能得到与目标物体之间的距离 。 这样的测距原理与雷达类似 ， 不过 ， LiDAR 基于的是脉冲激光 ， 比雷达利用的无线电波波长更短、频率更高 ， 可以得到分辨率更高的图像 ， 精度可达厘米甚至毫米级别 。
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因此 ， LiDAR 也被应用在地图测绘、自动驾驶、文物保护等领域 。 而到了手机 ， 它又能做些什么呢？
这不是苹果第一次在它的产品里引入激光雷达 。 早在今年 3 月 ， 2020 款 iPad Pro 就配备了 LiDAR 扫描功能 ， 采用直接飞行时间技术（dToF） ， 相比 iToF ， 功耗较低且不易受环境光的干扰 ， 可以做到大范围测量 。
使用时 ， 发射器投射出 9 * 64 大小的矩阵光束 ， 捕捉并绘制最远 5 米范围内的位置深度图 。 改变 ， 首先发生在你拍摄的照片里 。
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一张出色的浅景深照片 ， 是通过调大相机光圈并对焦在距离相机较近的地方实现的 。 今天 ， 通过多个摄像头和机器学习算法的帮助 ， 用手机也能轻而易举拍出这种背景虚化的效果 。
首先 ， 神经网络和机器学习技术可以让手机知道我们在拍什么 ， 以及目标距离我们有多远 。 对于普通人来说 ， 从一张照片中判断物体层次和远近关系是一件非常容易的事 ， 但对于机器 ， 则需要大量的资源来学习 ， 比如颜色分布、明暗程度和物体尺寸 。
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就像上面这张照片 ， 曝光度均匀且主题明显 ， 机器很容易分析出距离镜头较近的点以及距离镜头较远的点 。
可一旦照片中有更复杂的关系 ， 事情就变得棘手了 。
人类或者动物的毛发、丰富的色彩、以及与背景颜色接近的衣服等 ， 都很容易被机器误判为背景 ， 尤其是主体的边缘区域 ， 呈现出不自然的模糊效果 。
LiDAR 的加入能带来更精准的深度信息 ， 以便于让 iPhone 理解物体之间的前后关系 ， 通过算法绘制出一张空间位图 ， 并将照片做切片处理 。 iPhone 会在几纳秒内根据深度信息图将照片切分成多份 ， 距离越远的图层 ， 模糊程度越高 ， 制作出一张以假乱真的浅景深人像照片 。
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同时 ， 在低光照条件下 ， iPhone 的对焦速度也将大幅提升 ， 并且可以在黑暗中准确找到画面中的人物 ， 为夜间模式下的人像照片打下基础 。
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