Что такое сканер lidar
Для чего нужен LiDAR в iPhone и iPad Pro?
В iPad Pro 2020 года впервые появился LiDAR — сканер, измеряющий расстояние до окружающих объектов. Он, начиная с iPhone 12, присутствует в каждой Pro-модели айфона. Где можно применить эту фишку и как она работает?
Что за LiDAR и как он работает?
LiDAR (Light Detection And Ranging) испускает волну инфракрасных точек, измеряя время полёта каждой до ближайшего объекта и обратно. Это позволяет определить размеры пространства. Похожим образом функционирует камера TrueDepth, используемая в Face ID, однако LiDAR способен работать на большем расстоянии (до 5 м). Времяпролётные камеры во многих Android-гаджетах функционируют по схожему принципу, но там применяется один световой импульс, что снижает точность замеров.
Есть ли конкретная польза от LiDAR в iPhone? Конечно. Эта технология применяется во множестве сценариев.
LiDAR для фото
Времяпролётные камеры в смартфонах, как правило, используются для повышения точности и скорости фокусировки. LiDAR делает то же самое. Apple обещает ускорение фокусировки при слабом освещении до шести раз. Определение глубины тоже используется для улучшения качества работы портретного режима в темноте.
LiDAR для измерения расстояний
С появлением сканера заметно улучшилась работа приложения «Рулетка»: теперь оно точнее, быстрее и удобнее. Для этого в интерфейсе предусмотрены вертикальные и боковые направляющие. Специальный режим, обнаруживая в видоискателе человека, тут же измеряет его рост. Как утверждают обзорщики, точность «Рулетки» в некоторых ситуациях соответствует реальности, хотя чаще имеется небольшая погрешность. Впрочем, использовать приложение в профессиональном строительстве всё же не стоит.
LiDAR для приложений и гейминга
Преимущества датчика хорошо раскрываются в сторонних утилитах. Например, бесплатный Canvas: Pocket 3D Room Scanner позволяет сканировать помещение, чтобы получить 3D-проекцию и рассматривать её с любой точки. Snapchat открыл документацию по созданию линз с использованием LiDAR, а приложение IKEA Place помогает размещать виртуальные элементы интерьера из каталога магазина в квартире пользователя.
Возможность точного нанесения виртуальных объектов на реальные пригодится и на сайте Apple: для некоторых продуктов доступно их изучение в дополненной реальности. Так можно узнать, как будет смотреться iMac на рабочем столе.
А вы пользуетесь фишками LiDAR?
Зачем iPhone 12 нужен лидар, или Самая бесполезная функция
Я всегда любил технику Apple за её практичность и продуманность. В отличие от Samsung, которая могла себе позволить совершенно бестолковые эксперименты в коммерческих смартфонах с технологиями слежения за взглядом или 100-кратным приближением изображений, компания из Купертино вела себя более осмотрительно и не предлагала своим пользователям инновации ради инноваций. Но в какой-то момент что-то пошло не так, и Apple сначала решила превратить планшет в компьютер, а потом и вовсе занялась освоением не применимых на практике AR и лидаров.
Лидар — бесспорно, очень интересная и сложная технология, но на практике мало применимая
Apple представила iPad Pro 2020 с новой камерой и клавиатурой как у MacBook
После того как Apple выпустила iPad Pro 2020 со встроенным лидаром, стало очевидно, что планшет является всего лишь тестовым полигоном для технологии компьютерного зрения перед по-настоящему важным релизом. Ведь планшет, тем более профессиональный, — это устройство узконаправленное, а вот смартфон, тем более флагманский, представляет собой гаджет более массовый. Поэтому сомнений в том, что iPhone 12 тоже получит поддержку лидара ни у кого не было с самого начала. Ведь не зря же Apple установила на корпус iPhone 11 такую большую площадку, где как раз осталось место ещё для одного модуля.
Лидар сканер — это…
В iPhone 12 тоже будет лидар, в этом почти нет сомнений. Но зачем он там нужен?
Если вы ещё не в курсе, лидар – это специальный сенсор, способный распознавать трёхмерные объекты благодаря технологиям поглощения и рассеивания света. Он просто излучает пучок света, который отталкивается от предметов, расположенных на его пути, и возвращается назад. Таким образом удаётся сформировать силует препятствий, находящихся в зоне видимости, и определить области, свободные от посторонних объектов. Как правило, лидары применяются в системах автопилотирования, выступая в роли глаз беспилотного автомобиля.
Все, что вам нужно знать о новом iPad Pro 2020
Но зачем это смартфону? Ну, на самом деле лидар можно приспособить как минимум для трёх целей. Его можно использовать для распознавания лиц, как поступила Samsung со своим Galaxy S10 5G, который разработчики компании обучили считывать рельеф лица не хуже, чем Face ID. Но поскольку Apple решила установить лидары на заднюю панель своих устройств, логично предположить, что и использоваться они будут если не конкретно для фотосъёмки, то по крайней мере в роли вспомогательного инструмента для камеры. Значит, остаются только два варианта: работа с дополненной реальностью и портретная съёмка.
Дополненная реальность на iPhone
Да, мы знаем, что Apple неровно дышит к дополненной реальности, а лидар может помочь ей в реализации намеченных целей, обучив AR-объекты работать с окружающим пространством и учитывать препятствия, чтобы не проваливаться в текстуры. Но, как видите на представленных выше изображениях, сейчас iPhone довольно неплохо справляются с размещением виртуальных предметов, создавая впечатление вполне материальных. Поэтому единственное, что улучшит лидар, — это замеры при помощи приложения «Линейка», сделав их более точными, и точность позиционирования при размещении виртуальной мебели из приложения «ИКЕА». Других сценариев я придумать пока не могу.
Сравнение iPad Pro 2020 и iPad Pro 2018: стоит ли покупать новинку?
Другое дело – насколько востребована будет эта функция у пользователей. На мой взгляд, AR – это именно та история, которая годится только в качестве вау-фактора. Ну, подумайте сами, сколько раз вы её запустите? Один? Два? Три? Уверен, что не больше, да и то только в первую неделю после покупки, пока хочется протестировать все возможности новинки. Нет, ну правда, вспомните, сколько раз вы пытались запускать AR на своём нынешнем iPhone или iPad? От силы раза полтора. Не изменит ситуацию и лидар, ведь дело не в том, что дополненная реальность плохо совмещается с повседневной, а в том, что это никому не нужно.
Как улучшить портреты на айфоне
Лидар может улучшить портретную съёмку, но зачем, если она на iPhone и так всегда была на высоте?
Портретная съёмка пока выглядит самым вероятным сценарием массового использования лидара. Благодаря тому что он позволяет распознавать трёхмерные объекты, он сможет добиться более естественного и правильного эффекта размытия. Но вот проблема – телеобъективы, которые Apple использовала в iPhone с 2016 года, и так справлялись со своей задачей на 100%. Что-то я не припомню, чтобы кто-то из экспертов негативно отозвался о портретной съёмке даже на iPhone 7 Plus, не говоря уже о более новых моделях. Напротив, флагманские аппараты Apple либо превосходили конкурентов, либо шли с ними вровень, но никак не уступали. Поэтому, в общем, и здесь лидар будет ни к чему.
Почему я думаю, что iPhone 12 не выйдет в сентябре 2020 года
Аналогичного мнения придерживается и Михаил Королёв, основатель AppleInsider.ru:
Можете забросать меня камнями, но я искренне не понимаю, зачем нужно встраивать лидар в iPhone. Ради крутых фоток с размытым фоном или ради дополненной реальности, которой никто никогда не пользовался? Удорожание смартфона в настоящее время — явно не лучшая идея. Лидару место в автомобилях Tesla или роботах Яндекса, которым он нужен для автономного передвижения, но никак не смартфону. Надеюсь, что я не прав и Apple откроет нам глаза на реальные сценарии применения лидара в iPhone 12, но пока верится с трудом, что это произойдёт.
Я бы тоже очень хотел ошибиться и в сентябре узнать, что Apple придумала для лидара в iPhone 12 совершенно гениальное применение, а не вот эти притянутые за уши сценарии вроде AR или портретной съёмки. Но, учитывая, что пока никто даже в теории не придумал, как ещё можно использовать этот аппаратный компонент, меня не покидает стойкое ощущение, что Apple действительно свернула куда-то не туда и уделяет время технологии, которая банально не нужна большинству пользователей.
Для чего нужен сканер LIDAR (Лидар) в iPhone 12 и iPad Pro и что это такое?
Если появление дополнительной камеры в iPhone или iPad явно заметно, то оснащение новых устройств Apple датчиком LIDAR многими игнорируется. Что это за технология такая и насколько нужна она широкому кругу пользователей?
Что такое LiDAR?
Само слово LiDAR (Light Detection and Ranging) дословно расшифровывается, как «обнаружение и определение дальности с помощью света». Эта технология активно используется в геодезии, картографии, где излучателем света является лазер.
В системах же ближнего радиуса действия его успешно заменяют светодиоды. Принцип действия LiDAR довольно прост – излучатель испускает световые волны, а приемник получает возращенный от тела отраженный сигнал, при этом учитывается воздействие рассеивающей среды. На основании времени отклика можно определить расстояние до объекта.
Так видит LiDAR окружающий мир:
Появившийся в марте 2020 года iPad Pro (обзор) и осенью – iPhone 12 Pro и iPhone 12 Pro Max как раз и получили датчик LiDAR на блоке тыловых камер.
LiDAR в iPhone 12 Pro и iPhone 12 Pro Max
Для чего LiDAR в iPhone 12 Pro и iPad Pro?
LiDAR на iPhone может быть востребован уже сегодня и выполнять практические задачи. Можно говорить о применении технологии в съемке максимально естественных портретов с натуральным эффектом боке. LiDAR помогает волосам, ушам и другим частям тела человека или животных оставаться в фокусе. В будущем возможности этой технологии могут быть расширены и на портретные видео. Но это произойдет в следующих релизах операционной системы или даже с выходом новых моделей iPhone.
Видится возможным использовать LiDAR для сверхточного измерения физических расстояний. В практической жизни любой владелец актуального iPhone или iPad с такой технологией сможет без проблем точно измерить габариты своей квартиры: длину и высоту стен, кривизну пола. Но дело тут не в удовлетворении любопытства, такая информация может оказаться полезной при проведении строительных работ. Обычно там требуются дальномеры и нивелиры, но смартфон с лидаром может их подменить. Есть уже и приложения, которые с помощью лидара сканируют контуры рабочего пространства и затем создают модель производственного помещения, помещая туда трехмерные объекты.
А с учетом факта отличной работы сенсора LiDAR не только в светлое время суток, но и в темное, эта камера используется для улучшения Ночного режима съемки в iPhone 12 Pro и iPhone 12 Pro Max. Датчик отлично распознает объекты, что позволяет до 6 раз быстрее наводиться автофокусу. В результате резко уменьшится число ночных фотографий, в которых фокус оказался сбитым.
Есть и еще одна сфера применения технологии LiDAR. По утверждению компании, этот элемент был недостающим для реализации революционных приложений дополненной реальности. Датчик LIDAR от Apple способен измерять дистанцию до объектов на расстоянии до 5 метров, работая как в помещении, так и на улице. Операционная система объединяет эту информацию с данными камер, датчиков движения и обрабатывает с помощью алгоритмов компьютерного зрения. Это помогает iPhone и iPad Pro быстрее и лучше размещать на проанализированной сцене объекты дополненной реальности. Можно не сомневаться, что благодаря LIDAR уровень AR вырастет, даруя новые ощущения от возможностей техники Apple.
Надо сказать, что компания давно уже пытается освоить поле дополненной реальности, работая над соответствующим программным и аппаратным обеспечением еще с 2017 года. Тогда была представлена платформа ARKit для разработки под iOS подобных приложений. С тех пор каждое крупное обновление операционной системы появляется с демоверсией технологии AR, будь то Minecraft или Lego. И каждое улучшение камер или процессора неявно обещает и очередное улучшение технологии. Но пока еще не так много реальных возможностей ее применения.
Созданное на основе ARKit приложение автоматически и мгновенно получает информацию о размещении объектов в поле зрения камеры, улучшенный захват движения для вовлечения людей. Появление датчика LIDAR привело к обновлению ARKit и появлению нового Scene Geometry API, которое как раз и позволит использовать новый сканер для реализации невозможных ранее сценариев.
Вполне возможно, что датчик LIDAR даст новый импульс этой истории. И уже появляются приложения, использующие новую возможность устройств Apple. Так, в Apple Arcade появилась игра Hot Lava, которая превращает жилую комнату в игровую поверхность.
Устройство сканирует помещение и размещает в нем виртуальное поле из лавы и платформы для прыжков персонажа. Приложение Shapr3D дает возможность отсканировать комнату, а потом создает ее трехмерную модель для последующего редактирования. Похожий функционал и у IKEA Place, которая после анализа комнаты поможет подобрать для нее мебель.
Сканер LIDAR улучшит приложение Рулетка для вычисления габаритов материальных объектов. В нем появилась виртуальная рулетка для более детальных измерений.
Пока сфера дополненной реальности является удивительной, но вовсе не неотъемлемой частью нашей жизни. Компания Apple планомерно, шаг за шагом, делает все, чтобы это исправить. Можно только поприветствовать такое намерение разнообразить наше будущее. А сканер LIDAR – важный инструмент на пути реализации технологии.
Как использовать сканер LiDAR в iPhone 12 Pro
У вас есть сканер LiDAR, если у вас есть iPhone 12 Pro, iPhone 12 Pro Max или iPad Pro, но Apple, похоже, не дает вам возможности его использовать. Вот как это сделать, что вам нужно и почему LiDAR так полезен.
LiDAR является частью iPhone 12 Pro, iPhone 12 Pro Max и iPad Pro, но вас простят за то, что вы этого не заметили. Apple почти не упоминает об этом, и на телефоне нет приложения LiDAR, которое можно было бы попробовать.
Учитывая, что одно из его основных применений — фотография, вы ожидаете каких-то элементов управления LiDAR в приложении камеры или, по крайней мере, чего-то в настройках. Но нет ни того, ни другого.
Также мало стимулов искать такие элементы управления, потому что, пока вы не увидите их в действии, трудно понять, что LiDAR может для вас сделать. Технология сканирует вашу среду, создавая ее трехмерное изображение, и это изменит качество работы AR и VR.
На данный момент Apple, похоже, рада позволить LiDAR тонко помочь вам тем, как он дополняет существующие приложения и функции.
Как вы уже используете LiDAR
Если вы ранее отказались от использования приложения Apple Measure, попробуйте еще раз. Приложению теперь помогает LiDAR, и это заметно улучшило его.
Теперь можно быстрее начать использовать Measure, потому что он быстрее распознает окружающую среду. А поскольку LiDAR работает для сканирования всей окружающей среды, измерения, которые вы выполняете, более точны.
Это теория, а на практике вы обнаружите, что Measure более полезен, чем раньше. Вместо приложения, которое вы использовали для грубых измерений, когда у вас не было рулетки, теперь оно достаточно хорошее и быстрое, чтобы использовать его где угодно.
Далее, хотя это и сложнее увидеть, LiDAR также ускорил работу автофокуса вашей камеры. Опять же, это потому, что LiDAR отображает окружающую среду вокруг вас, поэтому он начинает вычислять, насколько далеко или близко находится объект, когда вы нажимаете кнопку, чтобы сделать снимок.
Однако, если измерения и автофокус — единственные заметные варианты использования LiDAR от Apple, уже существуют сторонние приложения, которые будут делать гораздо больше. Их очень много, и большинство из них похоже на эксперименты по выяснению того, что возможно.
Но в целом они также, как правило, хороши в одном из двух. Либо они отлично справляются со съемкой трехмерного изображения вашего окружения, похожего на фотографию, либо лучше снимают изображение объекта.
Это баланс между достаточно медленным сканированием, чтобы избежать размытия, и достаточно быстрым, чтобы закончить, пока приложение все еще может хранить данные.
Захват всей вашей среды
Используйте Canvas: Pocket 3D Room Scanner для iPhone — бесплатно в магазине приложений iOS — и вы можете сканировать свое окружение. Встаньте посреди комнаты, коснитесь элементов управления, похожих на измерения, а затем медленно развернитесь.
То, что вы видите на экране холста, похоже на голодек из «Звездного пути». Рядом с камерой, видимой прямо перед вами, есть сетка. Когда вы поворачиваетесь, сетка заполняется изображением вашего окружения.
Двигайтесь слишком быстро, и получаемое изображение будет недостаточно детализированным. Если двигаться слишком медленно, приложению может не хватить памяти до того, как вы завершите сканирование. Так что это компромисс между деталями и полнотой, но он дает вам 360-градусное изображение вашей комнаты.
Прямо здесь, на iPhone, вы можете уменьшить масштаб, чтобы увидеть изоморфную проекцию комнаты, повернуть ее жестом и увеличить, чтобы увидеть ее под любым углом. Проведите пальцем по экрану, чтобы показать комнату крупным планом на весь экран, и затем вы можете провести пальцем по экрану, чтобы передвигаться, или физически переместить телефон.
Физическое перемещение телефона показывает, как выглядит захваченное окружение, когда вы поворачиваетесь. Но вам не обязательно находиться в той же среде, в которой вы запечатлели.
Вместо этого вы можете взять свой телефон и изучить сканированное изображение в любом другом месте. Встаньте, например, в поле и посмотрите на свой офис на экране iPhone. Двигайтесь по полю, и экран будет выглядеть так, как будто вы перемещаетесь по офису.
Нет сомнений — в будущем полицейские собираются делать снимки мест преступлений с помощью LiDAR. Это только вопрос времени, когда такое сканирование даст решающую улику в эпизоде «Морской полиции».
Технология будущего. Зачем нужен LiDAR, который появился в iPad Pro
Судя по анализу железа нового iPad Pro, его главная особенность – это новый датчик расстояния LiDAR.
Apple говорит, что NASA отправит с ним людей на Марс, а многие думают, что это прокачанный Face ID. Но многие пока не понимают, как его будут использовать разработчики.
Мы разобрались, в каких индустриях лидар используют прямо сейчас, чем его датчик отличается от чёлки в iPhone, и кому на самом деле нужна эта новая версия планшета.
Спойлер: произошла революция.
Как работает обычный лидар
По принципу работы радар и лидар отличаются только в источнике энергии, которым они измеряют величины. В первом это радио-волны, во втором лазер. Чаще всего инфракрасный, невидимый человеком.
Название LiDAR идёт от аббревиатуры light detection and ranging, на русском как «обнаружение и определение дальности через свет»
Простейшая система работы такая:
- 1. Излучатель бьёт лазером со скоростью света
2. Ресивер получает его обратно
3. Компьютер рассчитывает время возвращения луча
4. Формируется информация о расстоянии до объекта
Скорость света – величина неизменная, она всегда одинакова. Считывая разницу в скорости возвращения луча, можно составить глубинную 3D-карту местности, улицы или комнаты. Масштаб и точность такой карты зависит от размера датчиков, количества лучей, их яркости и множества других факторов.
Например, вот здесь можно пощупать информацию, которая получается на выходе сенсора для автомобилей OS1 от компании OUSTER.
NASA составила огромный список того, что умеют лидеры разного типа.
В зависимости от размера и точности сенсора, можно получить следующие данные:
Излучатели отличаются размерами, мощностью, типом лучей, их количеством, статичностью и многим другим. Их цепляют на спутники, самолёты, дроны и автомобили.
Учитывая, сколько материала можно собрать и обработать, становится понятно, что лидар может быть полезен в десятке разных областей. Пройдёмся по некоторым.
Технологию применяют в автопилотах, космосе и земледелии
С помощью сенсора можно предположить, какую область зальёт при наводнении
Все сканеры работают за счёт лучей, но площадь покрытия зависит от их количества. Это может был один лазер, который сканирует плотность газа, или полоса, которая формирует карту глубины двухмерной территории, как на примере выше.
В третьем виде излучатель бьёт квадратным полем, как это сделано в iPad Pro, и формирует объёмный отпечаток помещения, здания, метеорита и так далее.
Самоуправляемые машины выглядят самым очевидным применением для LiDAR. Почти каждая компания внедряет их по несколько штук за раз в свои проекты.
С другой стороны, Элон Маск год назад агрессивно противился им и сказал, что распознавание объектов эффективнее. Директор ИИ в Tesla Андрей Карпати считает лидар ненадёжным “костылём” по той же причине.
Анализ биосферы проводят датчиками повсеместно. У NASA есть список миссий с отчётами по ним. В них исследуют состояние озонового слоя, ищут связь выбросов и климата и изучают экосистему. Для последнего иногда даже задействуют спутники.
Но в основном в самолёты или дроны встраивают лазеры с приёмником, которые как валик с краской накрывают территорию под собой. А учёные на базе этих данных строят карты материалов и грунта.
Агрикультура и городское планирование занимают первое место по применению LiDAR. Анализ земли и воздуха помогает выбрать места для плодородных полей – такие, чтобы избежать оползней и загрязнённого воздуха.
LiDAR не умеет делать то, что может Face ID. И наоборот
Разобрались, что LiDAR стреляет лазером из дронов, самолётов и спутников. В iPad Pro это работает по тому же принципу, но на “минималках”.
В iPad Pro стоит не один луч, а 1152 штук в шахматном порядке.
Расчёт сделал так. Судя по изображению в обзоре, айпэд выпускает лазеры в 9 секторов. В каждом по 8 точек на ряд, который дублируется по диагонали. Получаем 8*8*2*9=1152.
Лучи крупнее в диаметре и намного дальше друг от друга, чем в Face ID. Из-за этого планшет технически не сможет составить точную карту глубины, потому что не считывает волосы и даже крупные детали, например уши.
Вот почему портретного режима в нём нет.
Зато у LiDAR шире покрытие. В отличие от Face ID, работает это приблизительно так:
- 1. Излучатель бьёт дальше крупными точками
2. «Приёмник» их ловит
3. Процессор A12Z собирает из отметок полигоны
4. Из полигонов под разными углами составляется карта
Точный сенсор айпэда нужен везде. Развлечениям и образованию особенно
Пока система стоит в сравнительно непопулярном устройстве, ей мало кто будет пользоваться. Вот только парк AR-устройств уже огромный, компания зря время не теряли.
Всё те же люди продолжат использовать AR-приложения, просто чаще. Раньше текстуры прыгали друг на друга, а положение объектов неудачно отслеживалось.
- 1. Студенты и профессоры с приложением по анатомии
2. Дизайнеры квартир с быстрым составлением плана
3. Ритейлеры, вроде IKEA, которые удобно покажут свои товары
4. Музеи смогут рендерить в AR скульптуры, а не только картины
Это та часть, которая хоть как-то активна в дополненной реальности. Скорее всего, теперь к ней увереннее подключатся спорт и бьюти-сфера.
Apple такая же технологичная компания, как и все остальные. Бывает, что инновации не заходят в массы, как это было с 3D Touch, и их постепенно выпилывают. Но мне кажется, что LiDAR за следующие десятилетие взлетит до ключевой технологии.
В ближайшие годы сканер рискует стать стандартом из-за AR
Если у вас iPhone 7 или новее, откройте сайт Apple и активируйте режим дополненной реальности, например с iPad или MacBook Pro.
Этот опыт будет идеальным, чтобы люди начали включать игры и приложения не на один раз рад интереса, а пользовались ими постоянно.
А там и до звонков по FaceTime в стиле Звёздных Войн недалеко. Взгляните, к примеру, научились заменять на искусственный в iOS 13.
Дополненная реальность уже здесь, и у неё нет финала
То, что раньше было неудачным Kinect для XBOX, переродилось в киллер-фичу iOS
Пока я искал информацию для материала, заметил одну вещь. Большинство заголовков о развитии лидаров вышли в последние два года, и в основном в 2019-м. Видно, что индустрия плотно развивается, в ней около десятка конкурентов, и впереди много лет прогресса.
Бесконечные маски в Инстаграме, перебрасывающие сразу на сайт QR-метки, грядущие уведомления об опасных контактах от коллаборации Apple | Google.
В общем, реальности смешиваются и, как это бывает с прогрессом, незаметно для его участников. LiDAR может станет ступенью для осязания всего процесса.
Ходит много слухов о том, что грядущие iPhone 12 Pro тоже оснастят таким сенсором. С учётом потенциала и места для улучшения технологии, легко верю в то, что Apple лучше нас понимает важность лидара, а для использования AR сканер станет критичным параметром.