独／直击工程师使用iPhone 12 Pro扫描效率高的原因是LiDAR
▲使用iPhone 12 Pro 来做3D扫描建模实测。（影片／记者洪圣壹摄、制作）
特约记者洪圣壹／综合报导
苹果公司旗下 iPhone 12 Pro 首次让智慧型手机导入光学雷达扫描仪（LiDAR），以雷射光测距的形式，搭配镜头跟图形运算与辨识等技术让手机认识场景，iPhone 12 Pro 初步应用在手机拍摄对焦、AR 场景辨识量测上；在工商业却已经引发关注，不只对手竞相「研究」，记者发现3D产业也开始尝试使用。
▲iPhone 12 Pro 是全球首款搭载LiDAR光学雷达扫描仪的智慧型手机。（图／记者洪圣壹摄）
iPhone 12 Pro 使用的光学雷达扫描仪（LiDAR）跟 iPad Pro 2020 一样，最远侦测距离为 5 公尺，透过雷射光反射回来的资讯，结合主镜头相机图像资讯、动作感测与新版 iOS、iPadOS 深度结合，然后搭配手机晶片（A14 Bionic）处理、解构环境资讯，借此得出场景资讯。
在初始应用上，记者使用手机内建的「测距仪」，就可以发现有手机有 LiDAR 模组跟没 LiDAR 模组，在物体位置上侦测上就会有明显的落差，甚至光源越不足、误差越高。同样在「手机拍照」方面，记者前往九份进行夜间、低光源人像拍摄，发现光源越低、人脸辨识速度越慢，进而影响手机镜头对焦的速度跟品质。
举例来说，在观景平台前面的一对情侣，面对在日落逆光的前提下，拥有 LiDAR 模组的 iPhone 12 Pro 跟没有 LiDAR 模组的 iPhone 11 Pro，因为对焦辨识相对缓慢，因此虽然是同一时间自动拍摄，iPhone 11 Pro 拍出来的照片就会出现模糊的状况。
▲▼实测逆光环境下，iPhone 12 Pro（上图）开启人像拍摄效果比iPhone 11 Pro（下图），主要差异在于LiDAR光达扫描仪。（图／记者洪圣壹摄）
另外，在「阿妹茶店」前方的两名外国人，这时光源薄弱、而且是逆光，拥有 LiDAR 模组的 iPhone 12 Pro 跟没有 LiDAR 模组的 iPhone 11 Pro，在对焦>辨识方面就会出现速度上的明显落差，并且出现其中一名外国人的脸部模糊的状况。简而言之：配备 LiDAR 模组会直接影响手机拍摄品质。
▲▼实测逆光低光源环境下，iPhone 12 Pro（上图）对焦效率与拍摄效果比iPhone 11 Pro（下图）更好，主要差异在于LiDAR光达扫描仪。（图／记者洪圣壹摄）
在今年度旗舰机当中，三星Galaxy S20 Ultra、华为P40 Pro 等智慧型手机都使用了类似的测距技术，也就是飞行时间感测仪 ToF（Time of Flight），透过红外线景深感测的方式，结合手机晶片运算来模拟实际场景，目前这些智慧型手机厂商也都是运用在「提升拍照对焦品质」身上，在暗光处理上也能达到类似 LiDAR 模组的拍摄对焦效率。
不过手机搭载光学扫描仪不只被应用在拍照上，记者发现，目前工商产业也开始以实验性质的形式运用在产品建模。
▲记者尝试实际使用iPhone 12 Pro 扫描包包结构的样子。（图／记者洪圣壹摄）
位在台中的曜良实业技术工程师们于今年初就开始尝试使用三星Galaxy S20 Ultra 来扫描布料，借此完成初步建模的动作，然而类似ToF技术的影像感测技术会因为物料反光等先天问题影响到扫描结果。曜良实业技术工程师Milo 向记者示范了一款包袋扫描白膜，并且进一步指出，「在光源条件充足的前提下」使用三星 Galaxy S20 Ultra 跟 iPhone 12 Pro 扫描的结果是相同的。
▲曜良实业技术工程师Milo比对三星Galaxy S20 Ultra跟iPhone 12 Pro在一般光源下，建立出来的「白模」效果差异不大。（图／记者洪圣壹摄）
但是目前测试，使用 iPhone 12 Pro 可以进一步解决「反复扫描」辨识的时间问题，因为有时候因为物料材质的问题反光效果较差，因此解析度虽然相同，但是 iPhone 12 Pro 的扫描效率、成功率是相对比较好的。Milo 更进一步说明，透过应用程式《3D Scanner》建构出来的模型，最高精度为 3mm，虽然不能立即使用，但是在量测上已经是相当精准，至少可以节省工程人员肉眼判断、量测所需的经验跟时间。
Milo 认为，手机确实是较为便利的扫描工具，可以让一般人就可以完成初期的扫描建模的动作，初步预估，透过 iPhone 12 Pro 让他们大约省下 1/3 的建模工时，而且因为专业的扫描仪器大多需要台币上百万，透过这样的形式，可以节省相当大的成本。
▲Milo认为透过扫描建模可以省下 1/3 的工时。（图／记者洪圣壹摄）
记者进一步前往实威国际，在软体工程师 Ventor Lee、硬体工程师 Dean Liu 的协作下，他们发现 iPhone 12 Pro 的结构光虽然可以明确到量测物体的尺寸，但是对于工业逆向建模的需求来说，iPhone 12 Pro 的解析度上却是不符使用。以扫描实体工程模型为例，最终还是会使用类似 Artec Space Spider 这种精确度较高的仪器。
Dean Liu 向记者展示，实测 Artec Space Spider 扫描花费时间跟 iPhone 12 Pro 相同。但是解析度相对高，可以立即使用在《SolidWorks》软体上搭配使用。他们初步判断，模型扫描解析度不高主要的原因不在于手机上的 LiDAR 感测模组，而是扫描模组搭配的镜头解析度的问题。
▲▼实威国际工程师们使用专业仪器跟iPhone 12 Pro比对，效果差异大。（图／记者洪圣壹摄）
不过 Artec Space Spider 扫描仪要价台币百万、比起 iPhone 12 Pro 的售价还是有很大落差。对此，实威国际工程副总彭圣介说明，一般来说工业3D制图要求的解析度会在 0.01mm 以上，但是现有《3D Scanner》搭配 iPhone 12 Pro 的最高解析度只有 3mm 而已。从制造、设计产品的观点来看，所有产品必须要一气呵成、一次到位，尤其是在工业产品设计、加工制造、比对、检验，所有产品跟零件都不能有偏差，所以他认为现阶段来说智慧型手机还是没办法取代动辄上百万的专业扫描仪器。
▲实威国际工程副总彭圣介认为 iPhone 12 Pro 搭载 LiDAR 扫描仪对娱乐产业发展有很深远的影响。（图／记者洪圣壹摄）
彭圣介认为，智慧型手机绝对是通往个人娱乐、游戏，尤其时 VR、AR 体验的关键，尤其对娱乐、动画产业发展会有比较深远的影响。iPhone 12 Pro 搭载 LiDAR 光学雷达扫描仪将会率先为娱乐产业带来相当程度的改变。举例来说，类似 iPhone 12 Pro 这样的设备在手上，房仲员就可以很轻松的扫描、建构 VR、AR 场景，让消费者就可以亲身经历，节省掉建置房屋模型、后制绘图加工的时间跟开销。
此外，他认为将来配合 5G 来说，AR、VR 的传输，手机就扮演很好的媒介，透过扫描搜集资料、送到云端处理，然后形成 ARVR 的模组，甚至在动画应用上，每个人可以透过扫描自己的脸部、身体建构个人玩偶进入游戏当中等等，可以创造的商机跟应用将会被无限延伸。