智東西（公眾號：zhidxcom）
文| 李水青、曉寒

前天晚上，蘋果春季新(xin)品以(yi)官網直接(jie)上線(xian)的(de)形式進行了亮相，沒(mei)有傳說中的(de)iPhone 9，幾款新(xin)品大(da)都是(shi)常規升級，包括iPad Pro、Mac mini和Macbook Air家族(zu)的(de)產品。

但有一款產品卻不得不引起我們的關注，那就是2020版iPad Pro，不是因為其加入了“雙攝”，而是其首次引入的“激光雷達”組件。在蘋果官(guan)網，對(dui)這(zhe)部分做了相當篇幅的介紹。蘋果公司認為(wei)這(zhe)是實(shi)現革命性AR應(ying)用(yong)(yong)的重要(yao)一步(bu)。以往，蘋果曾多(duo)次激進(jin)采用(yong)(yong)的新技術都改變了整個行業，Touch ID、FaceID結構光鏡(jing)頭、AirPods的SiP封裝等等；為(wei)此有必要(yao)從(cong)技術本身到應(ying)用(yong)(yong)及產業鏈(lian)深扒下這(zhe)顆(ke)激光雷達背(bei)后(hou)的玄機。

▲蘋果(guo)官網(wang)對iPad Pro激光雷(lei)達(da)組件的介紹

“激(ji)光雷(lei)達(da)(da)”這兩年(nian)更多被提到是在自動駕(jia)駛(shi)領域，所(suo)以(yi)看到蘋果把激(ji)光雷(lei)達(da)(da)裝(zhuang)到了iPad里(li)的消(xiao)息，很多人的疑(yi)問是，激(ji)光雷(lei)達(da)(da)不(bu)是長得“那么大”，多用在自動駕(jia)駛(shi)汽車、掃(sao)地機器人上的嗎？難道是蘋果偷換了概(gai)念？

▲用(yong)于(yu)自動駕駛的車載激光雷達

其實并不是一回事，在同多位業內從業者交流中得知，iPad Pro激光雷達背后仍是ToF（Time of flight）三維視覺技術方案，其實華為、三星、OPPO、vivo等安卓廠雖然早就玩過，比如華為智能手機中出現過的隔空操控屏幕，即利用了ToF鏡頭實現，但iPad Pro這里用的ToF鏡頭技術和這些廠商所用有很大不同。

注意，蘋果iPad Pro上用的ToF技術多了一個前綴“d”，dToF，這可能是一個革命性的提升。利用dToF（直接測量飛行時間法），iPad Pro有望將AR應用效果的精確度、流暢性提高到新的級別，同時能耗大大降低。有人說，蘋果可能是第一個將dToF技術商用化的消費級硬件公司。

▲利(li)用iPad Pro的雷達系統(tong)實現增強現實功能

據了(le)解，應用在iPad Pro上(shang)的dToF激光雷達，只是一個開(kai)始，iPhone或(huo)許很快也會用上(shang)，很有可能就在今年，早在兩年前蘋果就讓工程師研究后置三維深度相(xiang)機。

從2017年首次推出ARKit，蘋果一直在探索AR在移動終端中的應用，這次dToF激光雷達的加入是其繼結構光鏡頭模組之后在硬件上圍繞AR應用的又一次重要革新，蘋果的做法到底有什么不同，背后又牽涉到哪些技術和供應鏈，通過與多位從業者的交流，我們來扒一扒iPad Pro激光雷達葫蘆里賣的什么藥，以及背后又蘊藏著蘋果怎樣的AR野心。

一、iPad Pro裝激光雷達，老賣點還是新變革？

說到(dao)激(ji)光雷達(da)，很多人會(hui)聯想到(dao)自動駕駛(shi)汽車(che)。激(ji)光雷達(da)以接近(jin)真實的方式構建周圍的三(san)維地(di)圖，從而使汽車(che)“看見”其它(ta)汽車(che)、樹木、道(dao)路。

自動駕駛(shi)領域的激(ji)光雷(lei)達(da)公司RoboSense聯合創始人(ren)兼COO Mark告訴智東西(xi)，完全(quan)是兩(liang)回事，車載(zai)激(ji)光雷(lei)達(da)主要保障(zhang)安(an)全(quan)，識(shi)別(bie)距離遠，性能要求高；相比(bi)于男士錢(qian)包(bao)大小(xiao)的車載(zai)激(ji)光雷(lei)達(da)，iPad Pro上的激(ji)光雷(lei)達(da)可(ke)識(shi)別(bie)數米，探(tan)測標準(zhun)不(bu)同(tong)，成本也更低。

根據Mark的推測，新版iPad Pro背部的激光雷達大概率采用的是Flash方案。固態激光雷達目前大致形成了(le)三種技術(shu)路(lu)線：MEMS（微機電(dian)系統）、OPA（光學相控陣技術(shu)）與Flash（快(kuai)閃）。按照專業認知(zhi)，其中MEMS和OPA均為(wei)掃描(miao)式，而Flash為(wei)非掃描(miao)式。簡單(dan)說，Flash就是快(kuai)速(su)直接(jie)發射(she)一大面(mian)光墻，從而通過飛行時間法獲知(zhi)深(shen)度(du)信(xin)息，某種意義上，它類似于(yu)夜視攝像機，不過光源是自己主動發射(she)出去(qu)的。

既然沒機械式的“掃描”動作，那么蘋果官網上為什么宣傳“雷達掃描儀”？相比于其它(ta)兩種技術路線，Flash不靠(kao)活動(dong)的(de)機(ji)械部件，而是(shi)(shi)靠(kao)電子(zi)部件發出的(de)數(shu)字信號來(lai)控制激(ji)光(guang)發射角度(du)。因(yin)此，蘋果宣傳頁(ye)面中的(de)“掃(sao)描”可能是(shi)(shi)描述了具象的(de)感知過程，而不是(shi)(shi)機(ji)械運轉。

那么，蘋果的激光雷達和華為、OV、三星、小米等推出的ToF深度相機有什么區別？其實，激光雷達是傳感器硬(ying)件(jian)，ToF則是激光測距的方法，指向的是一個事情(qing)。

▲OPPO R17 Pro的ToF模組

TOF（Time of Flight）譯為飛行時間法(fa)，是一(yi)(yi)個包(bao)羅萬(wan)象的(de)(de)術語(yu)，指的(de)(de)是通過光(guang)、氣體、液體等(deng)粒子的(de)(de)速度計(ji)算距離的(de)(de)一(yi)(yi)種技(ji)術，已(yi)有一(yi)(yi)百多年(nian)(nian)歷史(shi)。早在1887年(nian)(nian)，邁克爾遜就首(shou)次提出將光(guang)波作為測量長度的(de)(de)尺子。20世紀(ji)60年(nian)(nian)代(dai)，激光(guang)的(de)(de)發明讓“以光(guang)測距”成(cheng)為現實。

▲國內推出(chu)的(de)智能手機中TOF相機模組(zu)的(de)部分應用情況

▲用(yong)三星Note10系(xi)列手(shou)機進行三維建模(mo)

除此之外，蘋(pin)果(guo)只(zhi)說了測量距離達五米，這不是很遠，同時5m內的(de)識別效果(guo)怎(zen)(zen)么(me)樣，抗干擾性怎(zen)(zen)么(me)樣？都還不知道，相信產(chan)品(pin)開賣后，用(yong)戶會有直(zhi)觀體(ti)驗(yan)。

由此我(wo)們可以(yi)看到，蘋果iPad Pro上(shang)的dToF方(fang)案和之前安卓手機(ji)上(shang)用(yong)過的iToF方(fang)案以(yi)及車載激光雷達(da)有這些異同：

1、三者都用到了光學傳感和ToF距離計算方法。
2、iPad Pro的dToF方案相比車載激光雷達，前者是固定的平面3D傳感器，后者是旋轉的單線或多線；同時Flash這一方式在車載應用中有感知距離短的問題，在蘋果設定的場景中則正合適。
3、iPad Pro的dToF方(fang)案(an)相比安卓機(ji)的iToF方(fang)案(an)，發射(she)的脈沖信號(hao)不同，因而傳感器組件、算法也都有差(cha)異。

下面我們對dToF和(he)iToF的差(cha)異(yi)做進一步的拆(chai)解。

二、一顆進化版的ToF相機，有何技術玄機？

雖(sui)然都(dou)是ToF測(ce)量方法，但是蘋果這次用的是dToF 直接測(ce)量飛行(xing)(xing)時間(jian)法（direct time of flight），有別(bie)于(yu)華為Mate30、Vivo NEX等(deng)機型中的iToF 間(jian)接測(ce)量飛行(xing)(xing)時間(jian)法（indirect time of flight）。

▲dToF與iToF的主要(yao)區別

▲iToF與dToF的測(ce)量法示意圖(tu)

從圖表可以看出來，dToF相比于iToF在性能上要好很多，但在生產工藝上也更復雜。

由于采用dToF方法，iPad Pro背部的激光雷達將能解決直接測距面臨的低時間分辨率難題，達ps（皮秒）級時間分辨率，精度也不會隨距離拉遠有大的衰減。換句話說，iPad Pro的ToF相機性能將提升的不是一點半點，它帶來了一顆進化版的ToF鏡頭，AR體(ti)驗(yan)的精準度(du)、流暢度(du)將大大提高，功耗也會大大降低。

▲視覺效果更真實、流暢的AR游戲體(ti)驗

同時，dToF大多依托陣列SPAD（single photon avalanche diode，單光子雪(xue)崩二極管(guan)）等元(yuan)件，而SPAD工藝非(fei)常復雜，世界(jie)上(shang)能做的(de)(de)廠(chang)家較少(shao)，集(ji)成難度高，這也是為什么先前一直沒有(you)廠(chang)家將dToF方案(an)塞進手機(ji)平(ping)板累產品中的(de)(de)一大原因，不過(guo)現在逐漸有(you)廠(chang)家開始將dToF技術引入到掃地機(ji)器人(ren)這樣的(de)(de)產品中，不過(guo)模組體積要比(bi)iPad Pro上(shang)大很(hen)多。

這里(li)引(yin)用一(yi)位知(zhi)乎達人Zhang Eric對dToF關鍵部件SPAD的(de)科普：

雪(xue)崩(beng)二(er)極(ji)管(guan)是(shi)dToF的(de)(de)關鍵，下圖左起第一(yi)個(ge)是(shi)一(yi)般成像使用的(de)(de)PD(光(guang)電二(er)極(ji)管(guan))，第二(er)是(shi)APD(雪(xue)崩(beng)二(er)極(ji)管(guan))，第三(san)個(ge)是(shi)SPAD(單光(guang)子(zi)(zi)雪(xue)崩(beng)二(er)極(ji)管(guan))，其主(zhu)要差別APD和SPAD在通(tong)過(guo)增(zeng)加偏(pian)置(zhi)電壓(ya)，在光(guang)子(zi)(zi)到光(guang)電二(er)極(ji)管(guan)的(de)(de)時候會產(chan)生(sheng)雪(xue)崩(beng)效(xiao)應，就(jiu)是(shi)產(chan)生(sheng)大量的(de)(de)電子(zi)(zi)。這對成像不利,但(dan)是(shi)對于檢測脈(mo)沖則很(hen)好.而(er)SPAD比PAD更敏感,也(ye)就(jiu)是(shi)只需要很(hen)少(shao)的(de)(de)光(guang)子(zi)(zi)就(jiu)能(neng)產(chan)生(sheng)雪(xue)崩(beng)效(xiao)應。

SPAD的(de)小型(xing)化是dToF難以在(zai)手(shou)機等小型(xing)消(xiao)(xiao)費(fei)電子上使用的(de)技術瓶頸之(zhi)(zhi)一，Zhang Eric認為，其實(shi)dToF并不是第(di)一次在(zai)消(xiao)(xiao)費(fei)類設備(bei)(bei)上使用。最早在(zai)手(shou)機的(de)后攝激(ji)光(guang)對焦和蘋果(guo)Face ID測距也(ye)用到dToF sensor。但優(you)于SPAD的(de)難以小型(xing)化的(de)限(xian)制導致sensor的(de)的(de)分(fen)辨率很難提高(gao)。這次iPad Pro的(de)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)在(zai)這方面是有所突(tu)破的(de)，分(fen)辨率比之(zhi)(zhi)前設備(bei)(bei)上的(de)dToF都要高(gao)，他預估蘋果(guo)這次的(de)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)分(fen)辨率應該能(neng)達(da)到QVGA~VGA（320*240像素(su)～640*480像素(su)）之(zhi)(zhi)間。

▲SPAD單光子雪崩二極(ji)管元件的功能特點(dian)示(shi)意(yi)

既然關鍵零(ling)件的小型化這(zhe)么難，蘋(pin)果又(you)是(shi)如何做到(dao)的呢？有分析人(ren)士認為蘋(pin)果是(shi)將專門用于(yu)感光的雪崩(beng)二極管和數(shu)字電路部分完全獨(du)立(li)制造(zao)后進行晶圓(yuan)級縫(feng)合而(er)成，看(kan)來這(zhe)極有可能又(you)是(shi)蘋(pin)果倒逼供應鏈技術進步的一個例子。

三、誰會是iPad Pro激光雷達背后的贏家？

那么iPad Pro的激光雷達背后的產業鏈供應商是誰？會是為蘋果提供Face ID技術的Lumentum嗎？Face ID同(tong)(tong)樣采用三維視覺技術獲取人臉深度(du)信息(xi)，但其(qi)采用的是結構光三維視覺技術，與ToF、RGB雙目視覺是三種不(bu)同(tong)(tong)的技術方(fang)向(xiang)，與iPad Pro上的激光雷達-ToF方(fang)案也有區別(bie)。

同(tong)時，據(ju)外媒Fast Company上周報道，Lumentum公司(si)表示(shi)還沒有(you)和蘋果探(tan)討在未發布設備中使用其三(san)維(wei)視(shi)覺技術。

為iPhone 7 Plus提供傳感器的意法半導體（ST）參與了嗎？該公司(si)(si)是全球首家提供(gong)基(ji)于SPAD技術的公司(si)(si)，目前也(ye)沒有回應(ying)。

另據了解，蘋果公司曾在2019年獲得了一項“Light Detection and Ranging Sensor”的授權，其中提到的Trilumina也可能參與了iPad Pro的激光(guang)雷達設計。

一位激光雷達產業鏈資深專業人士分析認為，iPad Pro背部雷達SPAT傳感器的供應商無外乎索尼（Sony）、意法半導體（ST）、LG innotek等幾家公司。據推測，新版(ban)iPad Pro很有可(ke)能采用了索尼的背照式(shi)堆疊技術，采用LG在韓國大邱(qiu)的攝像(xiang)頭模組工(gong)廠制造，才將(jiang)激光雷達濃縮到如(ru)此小的空間里。

有沒有國產玩家在內呢？該專業人士稱，國產Sensor還要很長一段路要走，國產模組、鏡頭則在準備一段時間后會陸續進入。還有業內人士透露，之前聽產業鏈消息說蘋果到2021年才可能推出dToF，目前來看，國產手機可能要兩年后才能做到這種程度。

▲華為Mate 30 Pro中的(de)ToF方案供應商中有許多(duo)國(guo)產(chan)廠家

四、營銷賣點背后，蘋果的AR生態應用大廈

如果說iPad Pro的(de)激光雷達是一顆進化版的(de)ToF相機，那么我們又要(yao)回到老生常(chang)談的(de)話題。

為什么是蘋果第一個吃螃蟹，應用生態有沒有準備好？

從市面上已有產(chan)品來看，后置深度傳感器的(de)應用主要(yao)有三大方(fang)向。

一是相機拍照優化，能使景深虛化、美顏等效果更好；二是AR體驗，比如人物識別（比如視頻直播中的應用）、MR游戲、體型測量、AR尺子、Emoji表情、三維建模、AR導航等；三是人(ren)臉(lian)解鎖、手(shou)勢操作等更復雜的(de)功能。

▲利用AR進行(xing)導(dao)航

總體來說，這些應用都不夠硬。而在(zai)人臉解鎖、手勢識別相(xiang)對(dui)硬(ying)核(he)一些的應用(yong)上，ToF激光雷(lei)(lei)達方(fang)案其(qi)實很(hen)容易被(bei)毫米波雷(lei)(lei)達、結構光三維視覺等方(fang)案替代。

“應用乏力”問題直擊ToF三維視覺技術的“切入點”和“落腳點”。如果三(san)維(wei)視覺應用需求“硬(ying)”不起來，激光(guang)雷達也好，ToF相機(ji)也好，都是科(ke)技圈(quan)換(huan)了馬甲(jia)、一年一更新的(de)營(ying)銷賣(mai)點(dian)罷了。

但是，跳出來看，蘋果會不會是在醞釀什么別的驚喜呢？很有可能。

蘋果為什么選擇在Pad上最新推出ToF相機？有人說，可能(neng)模組還沒發小到能(neng)集成到手(shou)機(ji)上。

但是，上周，外媒Fast Company報(bao)道(dao)今(jin)年至少(shao)有一款(kuan)iPhone會在(zai)背后安裝ToF三(san)維深(shen)度攝像(xiang)頭。據稱，iPhone的工程師們已經花了至少(shao)兩(liang)年的時間研究后置(zhi)三(san)維深(shen)度相(xiang)機，而更輕(qing)巧便(bian)攜的AR眼鏡也已經在(zai)路上。

除了技術上，蘋果自身也在推進AR應用的開發和賦能。早在三年(nian)前，蘋果就推出了AR開(kai)發平臺ARKit，但(dan)一直以來略顯低調。蘋果的AR布局已(yi)久，可謂“軟硬兼施”，還有一種放長線釣(diao)大魚的樣子。

醉翁之意不在酒，蘋果眼下在傳感器硬件上進行新嘗試，看中的卻是將AR應用程序和軟件生態帶向新的高度。在(zai)蘋果推動(dong)AR的(de)三年(nian)時(shi)間里，沒有(you)“殺手級”應用出現。而激光雷達傳感器的(de)進展，就是要(yao)望解決(jue)這個難題。

在iPad Pro激光雷達傳感器應用展示中，蘋果已經在努力展現其AR應用的強大。例(li)如(ru)，其(qi)Apple Arcade Hot Lava游(you)戲(xi)(xi)，可(ke)以(yi)(yi)使用數據更(geng)快更(geng)準(zhun)確(que)地為(wei)客(ke)廳(ting)建模以(yi)(yi)生成游(you)戲(xi)(xi)表(biao)面；有一個(ge)CAD應用程序，可(ke)以(yi)(yi)掃描(miao)房間的3D模型并查看其(qi)外觀；另一個(ge)演示可(ke)以(yi)(yi)準(zhun)確(que)確(que)定手臂(bei)的運動范圍。

▲利用AR玩逼(bi)真的在線游戲

▲利用AR模擬生態系統

▲利用iPad Pro實現更多學習(xi)、工作方面的(de)功能

據(ju)9to5Mac的(de)Benjamin Mayo報(bao)道，蘋果公司(si)目前正在為(wei)iOS 14系統開發(fa)一款AR應用(yong)，用(yong)戶可以將iPhone對(dui)準蘋果商店和(he)星巴克的(de)商品，從而在手(shou)機屏幕上看(kan)到商品的(de)更多信(xin)息，以AR疊層(ceng)形式顯(xian)現。

夏蟲不(bu)可語冰，蘋(pin)果(guo)的眼光，遠不(bu)在沖營銷賣(mai)點，而是(shi)在消費級(ji)AR的新風口，是(shi)一座平地(di)而起(qi)的AR大廈。到時候，手機會(hui)(hui)不(bu)會(hui)(hui)變成(cheng)了AR設備，蘋(pin)果(guo)會(hui)(hui)不(bu)會(hui)(hui)成(cheng)了AR公司？

結語：一顆攝像頭背后，蘋果的AR野心

蘋(pin)果iPad Pro推出激光雷(lei)達(da)，乍見驚奇(qi)，細看(kan)不足為(wei)奇(qi)。它更像一(yi)顆進化版的ToF相機，雖然這(zhe)個賣點早在去(qu)年(nian)被各大安卓廠(chang)商玩過了，但蘋(pin)果的到(dao)來，可(ke)能會(hui)再次(ci)引(yin)燃這(zhe)一(yi)技術應用(yong)。

早在2016年蘋(pin)果(guo)推出(chu)AirPods耳機的(de)時候，并未引起行(xing)業的(de)關注，但(dan)此后幾年的(de)發展(zhan)，直接催(cui)生了(le)一個年出(chu)貨(huo)量過(guo)億臺的(de)TWS耳機市(shi)場，而蘋(pin)果(guo)也因此創(chuang)造(zao)了(le)一個超過(guo)Mac電(dian)腦的(de)營收新品類，立訊精密、歌爾(er)股份等供應(ying)鏈公司更是(shi)跟隨TWS的(de)東風，股價水漲船高(gao)。這次，由iPad Pro開端的(de)dToF技術(shu)應(ying)用，如(ru)果(guo)能夠(gou)廣泛使(shi)用，勢(shi)必會給(gei)上游(you)供應(ying)鏈帶來新的(de)機遇。

在(zai)應(ying)用層則有可能催生真正的(de)(de)(de)AR殺手級應(ying)用，畢竟蘋(pin)果(guo)為AR方向，已經打了三(san)四年的(de)(de)(de)地基。從2017年首(shou)推(tui)ARKit，到(dao)推(tui)動開發者(zhe)在(zai)AR應(ying)用上的(de)(de)(de)開發，比如宜家公(gong)司(si)的(de)(de)(de)家具選(xuan)購App等等，蘋(pin)果(guo)公(gong)司(si)一直是AR領域最積極(ji)的(de)(de)(de)探(tan)索者(zhe)。

跳出這一層來看，蘋(pin)果在(zai)iPad布設激(ji)光(guang)雷達背(bei)后還凸(tu)顯了更深遠的(de)(de)謀(mou)慮。隨著(zhu)帶有后置ToF相機的(de)(de)iPhone也(ye)面世(shi)，那么(me)AR眼鏡、輕(qing)量級的(de)(de)MR設備還會(hui)遠嗎？再(zai)加持蘋(pin)果AR應用生態的(de)(de)雙管(guan)齊下(xia)，蘋(pin)果的(de)(de)AR大廈(sha)會(hui)不會(hui)越筑越高？還有很多想象空(kong)間。