在前不久新推出的2020款iPad Pro上，蘋果又弄了個新名詞：LiDAR，聽起來音近「萊達」，這讓我們母語是中文的國內消費者們，蘋果稱之為雷射雷達掃描儀，第一感覺就是個很高大上、很前沿科技的東西，似乎又是個讓你買買買新iPad Pro的理由或者藉口哦。那麼這個LiDAR是什麼，又有什麼用呢？這裡就給大家簡單明了講解下。
什麼是LiDAR？
首先LiDAR並非是個蘋果創造出的營銷名詞，它全稱為「Light Detection and Ranging」，直譯為「光學偵測和定距」，這是過去更多應用在測繪、林業、地理學等專業領域的一種成熟技術，比如科研機構會在飛機上搭載LiDAR系統來掃描地貌、叢林，用於繪製地形圖，還有如今一些汽車上也會用到LiDAR判斷道路車況，實現自動輔助駕駛等，現在只是蘋果通過iPad Pro把它搬到消費級市場而已。
可能這個英文會把大家看得雲裡霧裡的，但實際上從LiDAR的中文名，「光學雷達」，可以更容易理解它是個什麼東西，它與廣泛認知的雷達(RADAR)，不僅在名字上接近，其實在原理上也是很相似的，只是雷達用的是微波或者無線電，而LiDAR則採用光波來作測量介質。
而有意思的是，蘋果在iPad Pro的中文介紹中，把LiDAR描述成「雷射雷達掃描儀」，要知道，一提到雷射，大家可能都會擔心這對人體，特別是人眼會不會有什麼損害，實際上LiDAR一般採用波長在600-1550nm之間的近紅外作為光源，這個範圍對於人眼是相對安全的，而且iPad Pro本身是消費電子產品，蘋果理應會考慮到對人體使用安全的問題，所以大可不必過分擔心。
其實如同以前iPhone首次用電容屏，首次用指紋識別器，首次用Face ID，蘋果都是把在其它行業本來很成熟的技術和硬體，重新包裝和賦予新的用法，所以LiDAR本身不是什麼非常創新的東西，甚至相比電容屏和指紋識別，它在變革程度上，給用戶帶來的使用體驗改變可能還相對有限的。
iPad Pro上LiDAR的原理
在LiDAR的最基本工作原理中，主要由發射器和接收器兩部分組成，發射器會發射出雷射，在觸及到物體後反射回來，被接收器捕獲，然後LiDAR會通過計算光線從射出到接收這個過程的時間，乘上發射光的速度，再除於2（射出和返迴路程），從而獲得LiDAR與物體之間的距離，這是一道非常簡單的算術題，被稱為ToF（飛行時間）測量方式。
這個ToF出現在消費電子產品上，大家可能會想起前幾年一些手機上，用到的「雷射對焦」，其中的原理是比較接近的，但在iPad Pro上的LiDAR，卻遠不止是為了測量設備與物體的單個距離數據，而是為了獲得高密度的深度（Depth）信息分布，簡單來講，就是iPad Pro不僅想知道它到桌子桌面的距離，還要知道四個桌角、桌腳，甚至桌子外四周圍其它物體與它的距離。
這就要求LiDAR有更高精準度的測量方式，所以蘋果用到了dToF（直接測量飛行時間），能達到ps級時間解析度，並且在準確度、響應速度上，也要被此前一些設備採用的iToF方式更快更強，有認為蘋果應該是在SPAD（Single-Photon Avalanche Diode，單光子雪崩二極體），以及TDC（Time-to-Digital Converter）這兩個dToF的關鍵部件投入了很大研發改進，使得dToF能被應用到iPad Pro這樣的小型設備上。
再就是LiDAR的掃描方式上，據稱蘋果選擇用到的是Flash（快閃）方案，工作時會快速發射一大片光線，能在同一時間內獲得數量較多的距離數據，這個方案由於是非機械式掃描，所以蘋果號稱是「納秒速度運行」，但Flash方案的掃描範圍較小，據蘋果介紹，iPad Pro最大測量5米範圍的物體距離，還算能應付目標大多數使用場景。
所以iPad Pro上這個LiDAR的工作過程，大致就是雷射雷達的發射器通過Flash形式，脈衝出一大片光線投放到目標探測的環境，這些光線經過反射後回到接收器，然後利用dToF技術計算不同物體、不同部位的距離數據，再最終經過處理成一幅3D的深度信息地圖。
由此也可以看出，LiDAR在iPad Pro的整套硬體中只是個傳感器部件，而實際使用時，它還需要與iPad Pro上其它硬體和軟體結合，比如新的後置雙攝相機、以及運動傳感器，並利用到A12Z Bionic的圖像視覺運算能力，才能發揮最大的作用。
那LiDAR在iPad Pro上有什麼用？
iPad Pro之所以要配備LiDAR，最主要的目的是為了AR（Augmented Realit，增強現實），因為AR需要結合周邊的現實世界，在屏幕上來呈現一些虛擬的內容，所以便要求設備對物體遠近的環境位置有感知能力，而能讓硬體讀懂這些3D空間的情況，靠的就是深度信息，也就是LiDAR所收集到數據。
為此蘋果也是布局已久，他們早在2017年就推出ARkit的開發套件，讓開發者們利用設備後置攝像頭來做AR應用，現在LiDAR的加入，可以讓這些AR應用更加精準和生動，比如iOS系統裡面自帶的測量儀app，現在可以算出具體的數值，算出人的身高，還有宜家的app，有了更詳細的室內環境空間數據，更好模擬出擺放了新家具後的情況，再就是遊戲裡面，角色也能看起來更融入到真實世界。
另外儘管蘋果沒有特別介紹，但從原理來看，由於LiDAR可以獲取深度信息，所以在手機相機標配的人像模式拍攝中，可以幫助產生景深虛化（即模擬主體外背景模糊）的效果，這在蘋果以往的iPhone上面，主要是通過不同焦距的鏡頭，以及結合AI算法來實現的。
可能大家看到這裡，會感覺這個LiDAR對自己的日常使用體驗，也沒有很大用處啊，確實如果你不是有與空間測繪相關的使用需求，它絕對不會是你入手iPad Pro的理由，最多也就在剛買來時，玩個一兩次AR遊戲，就忘掉這個功能，但你有做AR應用、家居設計、模型繪製等工作，那麼iPad Pro才會是你的生產力工具。