Lidar im iPhone: Was das ist und wozu es dient

Es ist ein offenes Geheimnis, dass Apple an Techniken für autonome Fahrzeuge arbeitet, in Kalifornien ist bereits eine ganze Flotte von Testfahrzeugen aus Cupertino unterwegs. Ob daraus ein Apple-Car wird, bleibt fraglich. Doch die entwickelten und getesteten Technologien finden schon jetzt Anwendung in konkreten Produkten.

Im Jahr 2020 baute Apple eine vermutlich im Rahmen des „Project Titan“ erforschte Technologie in eines seiner Produkte ein, zu den beiden Kameras des iPad Pro (2020) und den dreien des iPhone 12 Pro gesellte sich mit einem Lidar ein weiteres System hinzu, das auf die Reflexion von elektromagnetischen Wellen setzt, um den Raum vor dem Gerät zu vermessen. Das auf Infrarotlasern basierende System ist auch in weiteren iPad-Pro-Generationen sowie den Pro-Modellen der Reihen iPhone 13 und iPhone 14 enthalten. Aber was ist ein Lidar und was bringt es?

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Mehr Licht für präzise Entfernungsmessung

Lidar ist ein Akronym und steht für „Light Detection and Ranging“ also etwa „Lichterkennung und Raumvermessung“. Dabei kommt anders als etwa beim herkömmlichen Radar zur Flugüberwachung oder Verkehrskontrolle Laserlicht zum Einsatz, weshalb die Technik auch als Ladar bekannt ist, „Laser Detection and Ranging“.

Wesentlich präziser als mit den Funkwellen des Radars lässt sich mit einem Lidar die Entfernung und die Geschwindigkeit von Objekten vermessen, mittlerweile kommt daher auch Lidar bei Geschwindigkeitskontrollen zum Einsatz. Lidar sendet Licht aus, das von Objekten zurückgestreut und vom System detektiert wird. Dabei ändert sich auch die Frequenz des Lichts, wenn Objekt und Detektor nicht relativ zueinander in Ruhe sind.

Ursprünglich für die Messungen der Atmosphäre konzipiert – anhand der Laufzeit des zurück gestreuten Lichts lassen sich Schlüsse über Aerosole und Staubteilchen in der Luft ziehen – ist Lidar auch die Technik der Wahl für autonome Fahrzeuge, die ja genau vermessen müssen, welche Objekte mit welcher Relativgeschwindigkeit und Entfernung vom Fahrzeug vor ihm auf und neben der Straße sind.

Was das Lidar im iPhone 12/13/14 Pro bringt

Im iPad Pro und vor allem im iPhone 12/13/14 Pro hat das Lidar natürlich andere Aufgaben zugewiesen bekommen, ein solches iPhone in der Windschutzscheibe würde aus unserer alten Karre wahrlich kein autonomes Fahrzeug machen.

Aus Apples Produktbeschreibungen geht hervor, das Lidar werde innerhalb einer Reichweite von fünf Metern in Innenräumen und im Freien Raumtiefen vermessen. Das im Herbst 2020 veröffentlichte iOS 14 brachte die notwendigen Frameworks mit, damit der Prozessor A14 aus den gewonnenen Daten ein genaues räumliches Abbild der Umgebung berechnen kann.

Das hat vielerlei Vorteile für Anwendung, man denke nur an die Fotografie und die Herausforderung, Hintergrund vom Vordergrund zu trennen, eine Aufgabe, die Apples Pro-Modelle ein wenig besser erledigen als die Standard-iPhones. Die Dual- und Triple-Systeme der Kameras der letzten iPhone-Generationen machen zusammen mit der CPU schon einen recht guten Job, aber mit Lidar geht es noch besser, was man speziell den Nachtaufnahmen von iPhone 12/13/14 Pro und Pro Max ansieht.

Aber auch die AR-Fähigkeiten von iPhone 12/13/14 Pro und iPad Pro hebt die Technik auf eine neue Stufe, virtuelle Gegenstände finden sich weit präziser in reale Umgebungen eingebaut und umgekehrt: „Jede bestehende ARKit-App erhält automatisch eine sofortige AR-Platzierung, verbesserte Bewegungserfassung und Personenverdeckung. Dank des neuesten Updates von ARKit mit einer neuen Szenengeometrie-API können Entwickler die Leistungsfähigkeit des neuen Lidar-Scanners nutzen, um nie zuvor mögliche Anwendungsszenarien zu ermöglichen.“ In einem iPhone dient der Lidar-Scanner für besseren Autofokus, damit sind ebenfalls Portrait-Fotos im Nachtmodus möglich.

Auch das virtuelle Maßband vermisst mit der Hilfe des Lidar wesentlich genauer die Gegenstände vor der Linse, dabei helfen auch Vertikal- und Kantenorientierungshilfen, Größen von Personen lassen sich präziser bestimmen.

Wer schon mal einen Handwerker hat Räume vermessen lassen, wird Lidar-Geräte kennen und vielleicht gesehen haben, dass man von dem Laserlicht nichts sieht: Lidars arbeiten im nahen Infrarotbereich, die Leistung der Strahlung ist auch derart gering, dass sich Personen im Feld eines Lidars keine Gedanken über ihre Augen machen müssen.