Новости IT

LiDAR

Сканер LiDAR – это важный инструмент на пути развития технологии дополненной реальности. Компании вкладывают огромные ресурсы чтобы AR сфера разнообразила нашу повседневность. Благодаря LiDAR уровень AR вырастет, подарив нам новые ощущения от использования смартфонов.

Что такое LiDAR

Аббревиатура LiDAR расшифровывается как Light Detection and Ranging и дословно переводится как «определение дальности с помощью света». С его помощью можно узнать длину, ширину и высоту и расстояние до объектов в поле зрения датчика, который с помощью активной оптики обрабатывает информацию об удалённых объектах.

LiDAR – это устройство, специальный сенсор, способный распознавать трёхмерные объекты благодаря технологиям поглощения и рассеивания света. Излучая световые волны света, которые отталкиваются от предметов и возвращаются назад в приемник, удаётся сформировать очертание объектов в зоне видимости на основании времени отклика и угла отражения.

Еще в пятидесятых годах прошлого века появились первые упоминания о лидарах. В восьмидесятых годах инфракрасные лазеры начали использоваться для составления карт местности, измерения высоты гор и глубины водоемов.

В слове «лидар» есть не случайная схожесть в звучании и ассоциация со словом «радар». Назначение устройств похоже, однако технология отличается. 

  • Радар использует радиоволны которые возвращаются отражаясь от объектов позволяя определить их размер и движение.
  • LiDAR посылает импульсы света с помощью датчика, а затем с помощью чувствительного детектора принимает их обратно измеряя интенсивность рассеянного света.

Световые волны рассеиваются в любых средах, поэтому возможно определять расстояние до целей и фиксировать интенсивность рассеивания света, в отличии от радиоволн которые эффективно отражаются только от крупных объектов.

Где используется LiDAR

LiDAR применяется во многих сферах:

  • В автомобилестроении для так называемого компьютерного зрения. 
  • В самолетах для картографирования топографических особенностей Земной поверхности. 
  • В метеорологии для определения прозрачности, плотности, температуры воздуха.
  • В археологии для поиска предметов под землей для археологических раскопок.
  • В строительстве для планирования расположения объектов.
  • В географии для построения карты местности.

Применение лидара возможно во многих сферах бизнеса. Без труда построить 3D-модель комнаты и использовать ее в дизайне интерьера. Робот-пылесос с лидаром может измерить дистанцию вокруг себя, построить карту помещения, проложить свой путь, заметить неожиданно появившийся объект и остановиться и объехать его. Кейсы применения лидара отталкиваются от его способности строить 3D-модели физических объектов. Широкое применение лидара возможно в дополненной реальности, например наведясь камерой на ногу можно подобрать точный размер обуви да и примерять саму обувь, так же как головной убор, очки и аксессуары или макияж на лице.

LiDAR в смартфонах

В ближайшем времени не стоит ожидать LiDAR в бюджетных устройствах. А вот на новых iPhone и iPad Pro LiDAR может выполнять повседневные задачи уже сейчас.

  • В паре с камерой для оценки расстояния до предметов и улучшения качества фото.
  • Для измерения площади помещения, расстояния до объектов, их размеры.
  • В дополненной реальности (AR), которая используется в образовании, играх, медицине и других сферах.

Сканер работает в связке с высокопроизводительными процессорами Apple собственного производства, которые обрабатывают тяжелые массивы информации. Операционная система собирает получаемую от датчика информацию с данными камер и обрабатывает ее с помощью алгоритмов машинного обучения. Все это в связке помогает устройству более быстро и точно проанализировать сцену для размещения объектов в дополненной реальности.

LiDAR для фото

С помощью датчика LiDAR на смартфонах Apple приложение камеры сможет различать объекты на переднем плане и объекты на заднем плане между двумя и тремя фонами используя автофокус.

Портретный режим

Для любителей режима портретной съемки на смену телеобъективам пришел LiDAR, который позволяет добиться более естественного и правильного эффекта размытия благодаря возможности распознавать трёхмерные объекты. LiDAR оставляет в фокусе волосы, уши и другие части тела человека, животных, объектов. В будущих версиях ОС или с выходом новых моделей iPhone и iPad ожидаем запись видео в портретном режиме.

Ночной режим

LiDAR отлично показывает себя при фото и записи видео в вечернее время суток. Там где обычная камера не может сфокусироваться из-за недостаточного освещения, а вспышка может испортить и засветить фото, LiDAR позволяет автофокусу срабатывать в разы быстрее распознавая объекты даже ночью.

по словам Apple автофокус срабатывает до 6 раз быстрее чем в обычных камерах.

Качество

Благодаря LiDAR на основной камере улучшилось качество фотографий, они стали четче и насыщенней, так как датчик быстрее и точнее измеряет расстояние до объекта и автофокус срабатывает чаще. Фокусировка с LiDAR работает точнее системы из двух-трех стандартных линз камеры.

Face ID

LiDAR уже использовался для технологии Face ID — трехмерного распознавания лица и разблокировки смартфона, предотвращая взлом устройства с ненадежным паролем.

LiDAR и дополненная реальность

Компания Apple уже около пяти лет активно развивается в сфере augmented reality, работая над программным и аппаратным обеспечением ARKit для разработки приложений и игр с технологией AR под iOS. Практически на каждой презентации Apple так или иначе касается дополненной реальности. Мы видели демо-версии использования технологии AR в продуктах Lego. Каждое улучшение камер или процессора обещает расширение области применения технологии дополненной реальности.

Приложения и игры созданные на основе ARKit получают информацию о размещении объектов в поле зрения камеры, улучшенный захват движения, а внедрение датчика LiDAR привело к появлению нового Scene Geometry API, которое позволит использовать сканер для реализации невозможных ранее сценариев.

Измерение габаритов объектов

Приложение «Рулетка» с LiDAR вычисляет габариты объектов в реальном окружении более быстро и точно. Теперь его можно использовать не просто как пример использования технологии AR, а как полноценный инструмент точного измерения расстояния.

Объекты в пространстве

Есть приложения, которые с помощью лидара сканируют рабочее пространство и создают 3D-модель помещения. Приложения позволяющие сканировать комнату с помощью камер и виртуально размещать в ней мебель из каталога интернет-магазина не всегда выдавали удовлетворительные результаты, а сам процесс быстро становился скучным. Использование LiDAR может это изменить. Сторонние программы могут использовать LiDAR, поскольку они получат доступ к данным датчика, открывая совершенно новые возможности — гораздо более точное расположение 3D-моделей мебели в квартире, более эффективное цифровое нанесение краски на поверхности и тд.

Игры с дополненной реальностью

Apple на своих ивентах впечатляюще демонстрирует игры с использованием AR. Применение LiDAR в играх и приложениях открывает новые возможности.

В App-store и Apple Arcade уже появляются приложения, которые используют датчик LiDAR.

Игра-платформер Hot Lava просканировав помещение превращает комнату в игровую поверхность размещая на полу виртуальное поле из лавы и платформы для прыжков.

Приложение Shapr3D отсканировав комнату создает ее трехмерную модель для последующего редактирования. А IKEA Place поможет подобрать мебель для комнаты в режиме реального времени.

Игра PokemonGO уже принесла разработчикам более 5 млрд. долларов еще до выхода устройств с LiDAR. Студия подарила нам Harry Potter: Wizards Unite и еще разрабатывает игру Transformers: Heavy Metal. Мы так же видели всеми полюбившихся Angry Birds в AR от Rovio. А 21 июля 2021 года выходит The Witcher: Monster Slayer от CD Project Red.

Множество мини-игр для социальных сетей разрабатываются студиями и криэйторами в платформе SparkAR. Обычно игровой процесс сводится к тому, чтобы ловить падающие предметы ртом, сбивать лазерами из глаз и прочему забавному времяпровождению.