AR、Structured light 和 LiDAR 的目的都是在獲取距離資訊，量測物體距離手機有多遠的距離。這些裝置會與相機連結，當一整張相片範圍中的每一個位置都取得了距離資訊，這張照片我們就稱為深度照片；也就是說照片不再是平面的，而成為了3D照片。除了平面的顏色變化之外(X,Y)還有了深度資訊(Z)。

深度照片

深度照片能夠做什麼用呢？iPhone用戶熟悉的人臉解鎖功能就是利用深度照片來判讀人臉的。利用深度相片建立了人臉的三維模型，透過比對人臉的三維表面模型，來確定是否為同一個人。

可是上一代的iPhone沒有LiDAR就可以三維比對人臉了啊？而且其他品牌的手機也有類似的人臉辨識功能啊？這是因為拍攝深度相片並不是只有一種方式才能達成，目前常見的方法有三種，可以快速地取得深度照片：AR、 Structured light 和 LiDAR，我們將就後兩種作解釋。

Structured light

中文稱為結構光，它的基本原理是使用測量學中的前方交會法；左側架設一台光源投射機，右側側架設一台相機（左右可互換，以下所有的左右分析都將隨之改變），在測距任務進行時，光源投射機投出光點至人臉上，相機將人臉與投影的光點拍攝起來。

光源投射機投射出的光點，當投射至人臉上之後，光點的位置在右側相機所看到的視角，將隨著臉上特徵的遠近而有偏右或偏左的現象(請參考下圖)。光點投射的距離越遠，照片上光點的位置將會偏右，投射的越近則會偏左。

由於光線射出的角度以及相機架設的角度都是固定在手機上的，光點的偏移量便可以直接計算出深度差異值，進而計算出相對的距離。附帶一提，這個投射的光點一般使用紅外線波段，所以人眼是看不見的，但是只要把房間燈關了，拿出你的手機對著投射出來的範圍拍攝一下，就會發現神奇的隱形光點出現了~

LiDAR ( Light Detection And Ranging )

中文稱為光達或雷射掃描儀。一台雷射光發射裝置打出特定角度的雷射光點，光點投射到人臉上後反射到光感應裝置，如果光點打到人的鼻頭，就會離手機比較近，所以這條光線所行走的路徑就比較短(下圖中的紅線)，如果光點打到比較遠的後方牆上，光線行走的路徑就會比較長(下圖中的藍線)。

由於光在空氣中的速度是恆定的，也就是大約每秒鐘前進300,000,000公尺，可以計算雷射光點啟動的時間與感應到光線反射回來的時間差，就可以計算出手機與鼻頭之間的距離(別忘了光線一去一回，距離是兩倍喔)。

由於LiDAR是接收特定光線波段的訊號，一點光點射出去反射回來接收到之後，才能再發射第二道光線出去，所以LiDAR是屬於逐點掃描的形式，而前述的結構光是整面同時打出很多個光點，原理有不小的差異。

看完了原理說明，我們來考考各位看看大家是不是真的看懂了呢？我們知道只要是測量一定會有誤差，拿一把尺去量一段長度，十個人去量可能會有十種不同的長度。

一般來說，量測對象的距離越短誤差越小，量測距離越長誤差越大。但是上述的兩種方法當中，其中有一種不屬於這種情形喔，不管量測多長的距離，距離誤差都差不多喔~你猜得出來是哪一種嗎？答案在下一篇公布~

繼續閱讀：iPhone12 LiDAR 使用的 dToF技術 <續>