Технология будущего. Зачем нужен LiDAR, который появился в iPad Pro

Павел Телешевский avatar | 23
FavoriteLoading В закладки
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

Слева видно, как сенсор составляет 3D карту вокруг себя, а справа – как он улавливает луч от поверхности. Источники: раз, два

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.

Действие дальнобойного автомобильного датчика OUSTER OS2

NASA составила огромный список того, что умеют лидеры разного типа.

В зависимости от размера и точности сенсора, можно получить следующие данные:

  • Дальность и высоту
  • Температуру
  • Диффузию и плотность газа
  • Степень облачности
  • Скорость ветра
  • Форму и размер ландшафта
  • Высоту и плотность лесов
  • Шероховатость морской поверхности
  • 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

    В итоге получается цифровой отпечаток помещения, а не вашего лица. Просто инженеры масштабировали проектор для других целей.

    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.

    Теперь этой проблемы нет благодаря LiDAR, и некоторые индустрии могут с большей охотой подрубать сканер. Например:

      1. Студенты и профессоры с приложением по анатомии
      2. Дизайнеры квартир с быстрым составлением плана
      3. Ретейлеры, вроде IKEA, который удобно покажет 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.

    
За последние пару крупных апдейтов iOS функцию так прокачали, что смартфон уже не греется, когда дополняет окружение. Отслеживание позиции тоже стало лучше, а с лидаром объекты будут буквально прилипать к сетке, которую айфон построит в реальном времени.

    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.

    Всё потому что AR настолько среди нас, что мы пропустили переломный момент.

    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.

    1 Звезд2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (48 голосов, общий рейтинг: 4.52 из 5)
    🤓 Хочешь больше? Подпишись на наш Telegramнаш Telegram.
    ... и не забывай читать наш Facebook и Twitter 🍒
    FavoriteLoading В закладки
    undefined
    iPhones.ru
    Pro от продвинутый.
    Прокомментировать

    🙈 Комментарии 23

    1. GIK avatar
      GIK18 апреля в 9:51
      0

      Думаю готовится носимое устройство. Возможно очки.

      ZAG avatar
      ZAG18 апреля в 10:33
      5

      @GIK, Именно так и будет. Это задел на очки дополненной реальности, которые выйдут в ближайшие год-два. В этом году после презентации новых iPhone, произойдет обкатка технологии и на следующий год, вполне, могут показать очки. Уверен, они будут компаньоном iPhone, работать в связке и использовать мощности телефона. Применения этого сенсора в связке с очками – практически безгранично. От сканирования пространства, вычисления размеров объектов до типичных масок для соцсетей.

      iWolf avatar
      iWolf18 апреля в 22:35
      0

      @ZAG, + управление завязанное на жестах рук и отслеживании взгляда. И аутентификация по сердцебиению. Вроде был такой патент.

      C0nfy avatar
      C0nfy18 апреля в 10:34
      0

      @GIK, в 21—23 годах обещали уже показать

      axinfernis avatar
      axinfernis19 апреля в 4:32
      0

      @C0nfy, Зарядку тоже показали ))

      tamtam avatar
      tamtam18 апреля в 16:59
      0

      @GIK, именно, оттесняют и сделают или очки или дотюнят приставку свою до чего-то приличного. В телефоне и планшете мне совершенно не понятно назначение. Ну вот только для дизайнеров или как устройство для сканирования.

    2. Phonerz avatar
      Phonerz18 апреля в 10:34
      0

      FaceTime не задействует Face ID для определения взгляда. Instagram не задействует ARKit (иначе, придётся держать 2е команды разработчиков, для iOS и сами поняли чего).

    3. Pavel Demyanov avatar
      Pavel Demyanov18 апреля в 10:36
      6

      Лидар явно делается не для айфонов и планшетов. Очевидно же как никто этой хренью не пользовался так и дальше не будет. С AR все уже наигрались и хватило этого минут на 5. Тут явно для чего то другого разработка эта.

      rukamaster avatar
      rukamaster19 апреля в 15:15
      0

      @Pavel Demyanov, в приложении лямоды, случайно для себя открыл возможности кросы мерить через камеру, выглядит прикольно.

    4. T avatar
      T18 апреля в 10:48
      1

      Интересно, а не будет “зашумленности” этими лидарами? И что будет, если например на 3 айпэдах включить лидар в одном помещении, они умеют определять какие точки кому принадлежат или от этого наоборот увеличится точность лидара? И что насчет глаз, вреда не будет от них?

      Илон Маск avatar
      Илон Маск18 апреля в 11:09
      0

      @T, вы только что описали одну из основных проблем не позволяющих наводнить улицы беспилотными автомобилями прямо сейчас. Действительно при всех достоинствах лазерных локаторов проблема засветки стоит наиболее остро. Решать будут видимо с помощью чего-то типа электронного затвора где временное окно работы приёмника лазерного излучения мало, а проблему взаимной засветки будут решать с помощью частотной и амплитудной модуляции.

      FiLunder_7 avatar
      FiLunder_718 апреля в 18:19
      0

      @Илон Маск, Разве лазерное излучение не позволяет нести в себе некий код именно модуляцией, чтобы приемник видел только свое отражение?

      Илон Маск avatar
      Илон Маск18 апреля в 21:45
      0

      @FiLunder_7, позволяет, более того именно кодовая модуляция используется в оптических сетях передачи данных и в лидарах используется в том числе, другое дело что лидары с ЧМ/АМ для автобеспилотников уже существуют в железе и ЧМ тут выглядит перспективней, загуглите например FMCW lidar

    5. Илон Маск avatar
      Илон Маск18 апреля в 11:12
      1

      Любая технология имеет свой хайповый период, когда не слишком важна реальноя полезность и всех манит новизна и период когда с её помощью решается ряд бытовых задач. Лидар в устройствах сейчас как раз между этими периодами.

      Phonerz avatar
      Phonerz18 апреля в 11:42
      0

      @Илон Маск, абсолютно верно. Например 3D Touch была интересной технологией, но задачи ей решаемые можно было реализовать иным образом.

    6. iMarchelo avatar
      iMarchelo18 апреля в 11:22
      5

      Это капец какой то, столько ошибок различных в тексте! 🙈

      Gidrotehniks18 апреля в 13:39
      0

      @iMarchelo, школьники пишут!

      anonymous18 апреля в 16:25
      6

      @iMarchelo, «какой то» пишется через дефис 😎

      lonz avatar
      lonz19 апреля в 23:42
      0

      @iMarchelo, две. С вашей — три.

    7. Gidrotehniks18 апреля в 13:40
      1

      Хотя бы дальномер строительный из этой технологии сделали бы и на этом спасибо )

    8. Дима НеБилан18 апреля в 13:43
      1

      „По принципу работы радар и лидар отличаются только в источнике энергии, которым они измеряют величины. В первом это радио-волны, во втором лазер.“
      Источник энергии, которым меряют величины? Что я прочитал?
      Элон Маск 🤦🏻‍♂️

      ProtcessusVitelius avatar
      ProtcessusVitelius18 апреля в 16:12
      1

      @Дима НеБилан, подразумевается что использовался источник рассеянных электромагнитных волн и источник когерентного пучка, с целью измерения дальности от излучателя до объекта, но сформулировано конечно корявенько

    9. bigzleo avatar
      bigzleo18 апреля в 23:10
      0

      Круто!

    Вы должны авторизоваться или зарегистрироваться для комментирования.

    Нашли орфографическую ошибку в новости?

    Выделите ее мышью и нажмите Ctrl+Enter.

    Как установить аватар в комментариях?

    Ответ вот здесь