智能手機攝影中的激光雷達

Kalyn

2024-10-28

激光雷達技術正在改變智能手機攝影。這種基於激光的系統測量距離和深度，為手機提供了新的功能。激光雷達幫助手機更好的照片在弱光條件下創建更準確的 3D 掃描。

Apple 的 iPhone 12 Pro、13 Pro、14 Pro、15 Pro 和 16 Pro 使用 LiDAR 來改善黑暗環境中的對焦和曝光。傳感器與相機配合使用，可以捕捉更清晰的圖像，並將拍攝對象與背景分開。這可以拍攝出更清晰的人像照片和更好的夜景照片。

LiDAR 還為手機上的增強現實 (AR) 開闢了新的選擇。它可以快速映射房間和物體，讓 AR 應用程序更準確地將虛擬物品放置在真實空間中。現實世界和數字世界的融合為用戶創造了有趣且有用的體驗。

深度傳感技術和手機攝像頭

LiDAR 代表“光檢測和測距”，是一項複雜的技術，正在越來越多的智能手機中應用。但 LiDAR 到底是什麼？它如何改善您的照片？本質上，激光雷達的作用類似於雷達，但使用光而不是無線電波。它發射脈衝激光束並測量它們反彈所需的時間。這將創建周圍環境的詳細 3D 地圖。

激光雷達如何增強攝影效果

LiDAR 為智能手機攝影帶來了一些重大改進：

弱光下更好的對焦：您是否曾經在昏暗的房間裡努力讓相機對焦？即使在具有挑戰性的弱光條件下，激光雷達也能幫助您的相機快速準確地找到焦點。
令人驚嘆的肖像：激光雷達將肖像模式提升到了一個新的水平。它在主題和背景之間創建了精確的分離。這會產生更自然的模糊背景和更好的邊緣檢測，甚至在頭髮等棘手區域周圍也是如此。
夜間模式拍攝更清晰：激光雷達可幫助您的相機在黑暗中“看得更清楚”。它提供的深度信息可以在夜間模式照片中實現更好的曝光和更少的噪點。
增強現實魔法：LiDAR 使增強現實 (AR) 體驗更加真實和互動。 AR 應用程序可以使用深度信息將虛擬對象與現實世界無縫融合。

攝影之外：激光雷達的其他用途

激光雷達不僅僅用於拍照。您的手機上還有其他很酷的應用程序：

3D 掃描：您可以使用 LiDAR 創建對象和空間的 3D 模型。這在設計、建築甚至醫療保健領域都有應用。
準確的測量：需要快速測量房間嗎？激光雷達可以幫助您以令人印象深刻的精度做到這一點。

激光雷達與其他深度傳感技術

在激光雷達之前，智能手機已經使用了其他深度傳感技術。那麼，相比之下如何呢？

技術	它是如何運作的	優勢	弱點
雙攝像頭	使用兩個鏡頭捕捉略有不同的圖像併計算深度。	更實惠，更廣泛。	不太準確，在弱光下表現不佳。
飛行時間 (ToF)	測量紅外光從物體反射回來所需的時間。	準確度不錯，在弱光下也能工作。	深度圖分辨率低於激光雷達。
激光雷達	使用脈衝激光束創建詳細的 3D 地圖。	高精度，在各種照明條件下都能正常工作。	更昂貴，目前出現在高端手機中。

LiDAR 代表了深度傳感領域的重大進步。它提供了更高的準確性和細節，為攝影和其他移動體驗開闢了新的可能性。

哪些智能手機使用激光雷達技術

雖然智能手機中的激光雷達技術仍然相對較新，但它正在獲得越來越多的關注。以下是目前提供 LiDAR 的手機的詳細信息：

蘋果 iPhone：

iPhone 12 Pro 和 iPhone 12 Pro Max
iPhone 13 Pro 和 iPhone 13 Pro Max
iPhone 14 Pro 和 iPhone 14 Pro Max
iPhone 15 Pro 和 iPhone 15 Pro Max
iPhone 16 Pro 和 iPhone 16 Pro Max

蘋果iPad：

iPad Pro 11 英寸（第 3 代及更高版本）
iPad Pro 12.9 英寸（第 5 代及更高版本）

值得注意的是，雖然一些 Android 手機之前配備了用於深度傳感的飛行時間 (ToF) 傳感器，但它們並沒有像蘋果那樣廣泛採用激光雷達。然而，隨著激光雷達技術變得更加便宜並且其應用範圍不斷擴大，這種情況可能會發生變化。

以下是總結這些設備的快速表格：

裝置	激光雷達
iPhone 12 Pro/Pro Max	是的
iPhone 13 Pro/Pro Max	是的
iPhone 14 Pro/Pro Max	是的
iPhone 15 Pro/Pro Max	是的
iPhone 16 Pro/Pro Max	是的
iPad Pro（最新型號）	是的
大多數安卓手機	不

要點

激光雷達增強了智能手機照片的質量，尤其是在弱光條件下
該技術提高了焦點、深度感知和 AR 功能
LiDAR 目前應用於 iPhone Pro 等高端智能手機中

了解激光雷達技術

激光雷達技術使用激光測量距離並創建詳細的 3D 地圖。它已成為現代智能手機的一項關鍵功能，可提高相機功能並實現新的增強現實體驗。

激光雷達基礎知識

激光雷達代表光探測和測距。它的工作原理是發出激光脈衝並測量它們反彈所需的時間。這可以讓它弄清楚事物有多遠。激光雷達傳感器每秒可以發出數百萬個激光脈衝。

使用的激光對眼睛和皮膚是安全的。它通常是不可見的紅外光。激光雷達可以在黑暗中工作並透視某些材料，例如薄織物。

激光雷達創建“點雲”——由數百萬個測量點組成的 3D 地圖。這張地圖非常精確，可以顯示小細節。

智能設備中的激光雷達

蘋果於 2020 年在部分 iPhone 和 iPad 上添加了激光雷達。 iPhone 12 Pro、iPhone 12 Pro Max 和 iPad Pro 2020 是首批配備激光雷達傳感器的機型。

在手機中，激光雷達可以幫助：

弱光下更好的自動對焦
改進了肖像模式照片
更真實的增強現實（AR）

激光雷達讓 AR 應用程序能夠更準確地將虛擬對象放置在現實世界中。它可以幫助他們了解房間和物體的大小和形狀。

一些 Android 手機使用類似的技術，稱為飛行時間傳感器。三星 Galaxy S20 就配備了這種類型的傳感器。

激光雷達傳感器的進步

用於手機的激光雷達傳感器變得越來越小、越來越便宜。新設計使用固態部件，沒有移動部件。這使它們更加耐用。

與普通相機中的傳感器一樣，CMOS 傳感器也被用來製造低成本激光雷達。這些可以輕鬆批量生產。

蘋果的激光雷達掃描儀採用了新設計，芯片上有數百個微型激光器。這使得它足夠小，可以放入手機中。

激光雷達也變得越來越準確。現在它可以測量毫米以內的距離。這有助於創建非常詳細的物體和房間的 3D 掃描。

攝影和攝像增強

智能手機中的激光雷達為攝影和視頻錄製帶來了新功能。它改善了焦點、深度感應，並實現了更真實的增強現實體驗。

攝影的深度和維度

激光雷達幫助智能手機攝像頭捕獲更好的深度信息。這使得肖像模式照片得到了改進，主體與背景的分離更加準確。深度數據允許更多自然模糊人像拍攝的效果。

激光雷達還增強了自動對焦功能，尤其是在弱光條件下。相機可以更快、更準確地對焦拍攝對象。這對於動作鏡頭和移動物體很有幫助。

3D 建模也受益於 LiDAR。傳感器捕獲場景和物體的精確深度圖。用戶可以直接在手機上創建詳細的3D模型。這為休閒和專業攝影師開闢了新的創作可能性。

增強現實和攝像

LiDAR 可提升視頻應用中的增強現實 (AR) 體驗。深度感測允許虛擬對象與現實世界更真實地交互。 AR元素可以隱藏在真實物體後面，創造更好的遮擋效果。

對於攝像師來說，激光雷達提高了穩定性和跟踪能力。攝像機可以更好地理解場景幾何形狀，從而使視頻中的運動更加平滑。這對於動作鏡頭和步行視頻非常有用。

視頻應用中的 AR 濾鏡和效果也變得更加先進。虛擬面具和道具更準確地貼合臉部。動畫角色可以在 AR 視頻中更自然地在現實空間中移動。

智能手機激光雷達的實際應用

智能手機激光雷達技術為用戶開闢了新的可能性。這高級功能使精確測量、沉浸式體驗以及跨領域的創新應用。

測量和繪圖

配備激光雷達的智能手機可以創建詳細的 3D 空間地圖。用戶可以高精度測量距離、房間尺寸和物體尺寸。這對於家居裝修項目、家具購買和室內設計非常有用。

應用程序使用激光雷達生成點雲——3D 空間中的數據點集合。這些點云有助於創建房間、建築物和室外區域的逼真 3D 模型。建築師和工程師用它來快速進行現場勘察和初步設計。

激光雷達協助地形測量，允許用戶繪製地形特徵圖。這有助於景觀美化、建築規劃，甚至研究沿海懸崖隨時間的侵蝕。

互動和沈浸式體驗

增強現實 (AR) 應用程序從激光雷達中受益匪淺。該技術有助於將虛擬對象更準確地放置在現實世界環境中。這改進了遊戲、教育工具和可視化應用程序。

激光雷達增強了 Face ID 系統，使其更快、更安全。它可以在弱光下檢測面部特徵，提高用戶體驗。

虛擬現實 (VR) 應用程序使用激光雷達來繪製房間地圖，使用戶能夠在沉浸在虛擬世界中時安全移動。這創造了更具吸引力和互動性的 VR 體驗。

激光雷達應用的新興趨勢

智能手機激光雷達正在科學領域找到新用途。研究人員使用它對文物、地質特徵甚至小動物進行快速 3D 掃描。

在施工中，配備激光雷達的手機有助於現場檢查和進度跟踪。工作人員可以實時將實際構建與數字計劃進行比較。

機器人愛好者正在使用智能手機激光雷達為小型機器人車輛創建導航系統。這使得可以進行低成本的自主導航實驗。

攝影應用程序開始使用激光雷達來改善深度效果和更好的低光性能。這使得智能手機拍攝的照片看起來更加專業。

激光雷達在智能手機攝影中扮演什麼角色

LiDAR 代表“光檢測和測距”，是一種深度傳感技術，已應用於一些高端智能手機。它的工作原理是發射不可見的激光束並測量它們反彈所需的時間，從而創建周圍環境的精確 3D 地圖。這種深度信息通過幾個關鍵方式增強了智能手機攝影：

1. 改進的自動對焦，尤其是在弱光條件下

即使在具有挑戰性的弱光條件下，激光雷達也能幫助相機更快、更準確地對焦。這是因為它可以快速確定到拍攝對象的準確距離，從而使相機能夠相應地調整鏡頭。這樣可以得到更清晰、更少模糊的圖像，尤其是在捕捉移動物體或在光線昏暗的場景中拍攝時。

2. 增強的人像模式和散景效果

激光雷達可實現更真實、更準確的深度圖，這對於肖像模式至關重要。通過精確地將拍攝對象與背景分開，即使對於頭髮等複雜形狀，它也可以實現更自然的散景（背景模糊）和更精確的拍攝對象周圍的邊緣檢測。

3.夜間模式攝影

激光雷達通過向相機提供詳細的深度信息來協助夜間模式攝影。這有助於相機更好地了解場景並優化曝光，從而在低光環境下拍攝出更明亮、更清晰的圖像，同時噪音更少。

4. 增強現實（AR）應用

LiDAR 能夠創建詳細的 3D 環境地圖，為 AR 應用開闢了無限可能。它允許更真實和交互式的 AR 體驗，將虛擬對象無縫集成到現實世界中。這可用於遊戲、虛擬家具放置和其他創意應用。

5. 3D 掃描和測量

借助 LiDAR，您的智能手機可以用作 3D 掃描儀來捕獲物體和空間的詳細模型。這在各個領域都有應用，包括建築、設計，甚至醫療保健。您還可以使用它來更準確地測量物體的距離和尺寸。

下表總結了激光雷達在智能手機攝影中的主要優勢：

益處	描述
改進的自動對焦	對焦更快、更準確，尤其是在弱光條件下
增強的肖像模式	更真實的散景和邊緣檢測
夜間模式攝影	弱光條件下圖像更明亮、更清晰
增強現實（AR）	更真實、互動的AR體驗
3D 掃描和測量	捕獲 3D 模型並準確測量距離