▲使用iPhone 12 Pro 來做3D掃描建模實測。（影片／記者洪聖壹攝、製作）
特約記者洪聖壹／綜合報導
蘋果公司旗下 iPhone 12 Pro 首次讓智慧型手機導入光學雷達掃描儀（LiDAR），以雷射光測距的形式，搭配鏡頭跟圖形運算與辨識等技術讓手機認識場景，iPhone 12 Pro 初步應用在手機拍攝對焦、AR 場景辨識量測上；在工商業卻已經引發關注，不只對手競相「研究」，記者發現3D產業也開始嘗試使用。
▲iPhone 12 Pro 是全球首款搭載LiDAR光學雷達掃描儀的智慧型手機。（圖／記者洪聖壹攝）
iPhone 12 Pro 使用的光學雷達掃描儀（LiDAR）跟 iPad Pro 2020 一樣，最遠偵測距離為 5 公尺，透過雷射光反射回來的資訊，結合主鏡頭相機圖像資訊、動作感測與新版 iOS、iPadOS 深度結合，然後搭配手機晶片（A14 Bionic）處理、解構環境資訊，藉此得出場景資訊。
在初始應用上，記者使用手機內建的「測距儀」，就可以發現有手機有 LiDAR 模組跟沒 LiDAR 模組，在物體位置上偵測上就會有明顯的落差，甚至光源越不足、誤差越高。同樣在「手機拍照」方面，記者前往九份進行夜間、低光源人像拍攝，發現光源越低、人臉辨識速度越慢，進而影響手機鏡頭對焦的速度跟品質。
舉例來說，在觀景平台前面的一對情侶，面對在日落逆光的前提下，擁有 LiDAR 模組的 iPhone 12 Pro 跟沒有 LiDAR 模組的 iPhone 11 Pro，因為對焦辨識相對緩慢，因此雖然是同一時間自動拍攝，iPhone 11 Pro 拍出來的照片就會出現模糊的狀況。
▲▼實測逆光環境下，iPhone 12 Pro（上圖）開啟人像拍攝效果比iPhone 11 Pro（下圖），主要差異在於LiDAR光達掃描儀。（圖／記者洪聖壹攝）
另外，在「阿妹茶店」前方的兩名外國人，這時光源薄弱、而且是逆光，擁有 LiDAR 模組的 iPhone 12 Pro 跟沒有 LiDAR 模組的 iPhone 11 Pro，在對焦>辨識方面就會出現速度上的明顯落差，並且出現其中一名外國人的臉部模糊的狀況。簡而言之：配備 LiDAR 模組會直接影響手機拍攝品質。
▲▼實測逆光低光源環境下，iPhone 12 Pro（上圖）對焦效率與拍攝效果比iPhone 11 Pro（下圖）更好，主要差異在於LiDAR光達掃描儀。（圖／記者洪聖壹攝）
在今年度旗艦機當中，三星Galaxy S20 Ultra、華為P40 Pro 等智慧型手機都使用了類似的測距技術，也就是飛行時間感測儀 ToF（Time of Flight），透過紅外線景深感測的方式，結合手機晶片運算來模擬實際場景，目前這些智慧型手機廠商也都是運用在「提升拍照對焦品質」身上，在暗光處理上也能達到類似 LiDAR 模組的拍攝對焦效率。
不過手機搭載光學掃描儀不只被應用在拍照上，記者發現，目前工商產業也開始以實驗性質的形式運用在產品建模。
▲記者嘗試實際使用iPhone 12 Pro 掃描包包結構的樣子。（圖／記者洪聖壹攝）
位在台中的曜良實業技術工程師們於今年初就開始嘗試使用三星Galaxy S20 Ultra 來掃描布料，藉此完成初步建模的動作，然而類似ToF技術的影像感測技術會因為物料反光等先天問題影響到掃描結果。曜良實業技術工程師Milo 向記者示範了一款包袋掃描白膜，並且進一步指出，「在光源條件充足的前提下」使用三星 Galaxy S20 Ultra 跟 iPhone 12 Pro 掃描的結果是相同的。
▲曜良實業技術工程師Milo比對三星Galaxy S20 Ultra跟iPhone 12 Pro在一般光源下，建立出來的「白模」效果差異不大。（圖／記者洪聖壹攝）
但是目前測試，使用 iPhone 12 Pro 可以進一步解決「反覆掃描」辨識的時間問題，因為有時候因為物料材質的問題反光效果較差，因此解析度雖然相同，但是 iPhone 12 Pro 的掃描效率、成功率是相對比較好的。Milo 更進一步說明，透過應用程式《3D Scanner》建構出來的模型，最高精度為 3mm，雖然不能立即使用，但是在量測上已經是相當精準，至少可以節省工程人員肉眼判斷、量測所需的經驗跟時間。
Milo 認為，手機確實是較為便利的掃描工具，可以讓一般人就可以完成初期的掃描建模的動作，初步預估，透過 iPhone 12 Pro 讓他們大約省下 1/3 的建模工時，而且因為專業的掃描儀器大多需要台幣上百萬，透過這樣的形式，可以節省相當大的成本。
▲Milo認為透過掃描建模可以省下 1/3 的工時。（圖／記者洪聖壹攝）
記者進一步前往實威國際，在軟體工程師 Ventor Lee、硬體工程師 Dean Liu 的協作下，他們發現 iPhone 12 Pro 的結構光雖然可以明確到量測物體的尺寸，但是對於工業逆向建模的需求來說，iPhone 12 Pro 的解析度上卻是不符使用。以掃描實體工程模型為例，最終還是會使用類似 Artec Space Spider 這種精確度較高的儀器。
Dean Liu 向記者展示，實測 Artec Space Spider 掃描花費時間跟 iPhone 12 Pro 相同。但是解析度相對高，可以立即使用在《SolidWorks》軟體上搭配使用。他們初步判斷，模型掃描解析度不高主要的原因不在於手機上的 LiDAR 感測模組，而是掃描模組搭配的鏡頭解析度的問題。
▲▼實威國際工程師們使用專業儀器跟iPhone 12 Pro比對，效果差異大。（圖／記者洪聖壹攝）
不過 Artec Space Spider 掃描儀要價台幣百萬、比起 iPhone 12 Pro 的售價還是有很大落差。對此，實威國際工程副總彭聖介說明，一般來說工業3D製圖要求的解析度會在 0.01mm 以上，但是現有《3D Scanner》搭配 iPhone 12 Pro 的最高解析度只有 3mm 而已。從製造、設計產品的觀點來看，所有產品必須要一氣呵成、一次到位，尤其是在工業產品設計、加工製造、比對、檢驗，所有產品跟零件都不能有偏差，所以他認為現階段來說智慧型手機還是沒辦法取代動輒上百萬的專業掃描儀器。
▲實威國際工程副總彭聖介認為 iPhone 12 Pro 搭載 LiDAR 掃描儀對娛樂產業發展有很深遠的影響。（圖／記者洪聖壹攝）
彭聖介認為，智慧型手機絕對是通往個人娛樂、遊戲，尤其時 VR、AR 體驗的關鍵，尤其對娛樂、動畫產業發展會有比較深遠的影響。iPhone 12 Pro 搭載 LiDAR 光學雷達掃描儀將會率先為娛樂產業帶來相當程度的改變。舉例來說，類似 iPhone 12 Pro 這樣的設備在手上，房仲員就可以很輕鬆的掃描、建構 VR、AR 場景，讓消費者就可以親身經歷，節省掉建置房屋模型、後製繪圖加工的時間跟開銷。
此外，他認為將來配合 5G 來說，AR、VR 的傳輸，手機就扮演很好的媒介，透過掃描搜集資料、送到雲端處理，然後形成 ARVR 的模組，甚至在動畫應用上，每個人可以透過掃描自己的臉部、身體建構個人玩偶進入遊戲當中等等，可以創造的商機跟應用將會被無限延伸。
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