一文讀懂手機傳感器

智能手機技術(shù)的發(fā)展速度快得令人難以想象，這其中就包含傳感器技術(shù)。手機當中的傳感器有能力讓我們的生活方式發(fā)生重大轉變。

手機傳感器

手機中的傳感器是指手機上的那些能夠通過(guò)芯片來(lái)感應的元器件，如反應距離值、光線(xiàn)值、溫度值、亮度值和壓力值等。和所有的電子元件一樣，這些傳感器都在越變越小，性能越來(lái)越強，同時(shí)成本也越來(lái)越低。

通過(guò)傳感器采集的各種數據，經(jīng)由手機的程序軟件分析計算，生成了各種應用。如今的手機，已經(jīng)在我們的社交、金融支付、運動(dòng)監測、娛樂(lè )、學(xué)習等各方面提供了極其便利的功能。

今天，我們來(lái)為您扒一扒手機中的各種傳感器

加速度傳感器

加速度傳感器的概念和重力傳感器略微有些重疊，但事實(shí)上卻又不一樣。加速度傳感器是多個(gè)維度測算的，是指x、y、z三個(gè)方向上的加速度值，主要測算一些瞬時(shí)加速或減速的動(dòng)作。比如測量手機的運動(dòng)速度和方向，當用戶(hù)拿著(zhù)手機運動(dòng)時(shí)，會(huì )出現上下擺動(dòng)的情況，這樣可以檢測出加速度在某個(gè)方向上來(lái)回改變，通過(guò)檢測這個(gè)來(lái)回改變的次數，可以計算出步數。在游戲里能通過(guò)加速度傳感器觸發(fā)特殊指令。日常應用中的一些甩動(dòng)切歌、翻轉靜音等也都用到了這枚傳感器。

加速度傳感器功耗小但精度低。通常運用在手機中可用來(lái)計步、判斷手機朝向的方向。

重力傳感器(G-Sensor)

透過(guò)壓電效應來(lái)實(shí)現。重力傳感器內部有一塊重物與壓電片整合在一起，透過(guò)正交兩個(gè)方向產(chǎn)生的電壓大小，來(lái)計算出水平的方向。運用在手機中時(shí)，可用來(lái)切換橫屏與直屏方向。

在一些游戲中也可以通過(guò)重力傳感器來(lái)實(shí)現更豐富的交互控制，比如平衡球、賽車(chē)游戲等。

光線(xiàn)傳感器(Ambient Light Sensor)

光線(xiàn)傳感器類(lèi)似于手機的眼睛。人類(lèi)的眼睛能在不同光線(xiàn)的環(huán)境下，調整進(jìn)入眼睛的光線(xiàn)。而光線(xiàn)傳感器則可以讓手機感測環(huán)境光線(xiàn)的強度，用來(lái)調節手機熒幕的亮度。而因為熒幕通常是手機最耗電的部分，因此運用光線(xiàn)傳感器來(lái)協(xié)助調整熒幕亮度，能進(jìn)一步達到延長(cháng)電池壽命的作用。光線(xiàn)傳感器也可搭配其他傳感器一同來(lái)偵測手機是否被放置在口袋中，以防止誤觸。

距離傳感器(proximity sensor)

由一個(gè)紅外LED燈和紅外輻射光線(xiàn)探測器構成。距離傳感器位于手機的聽(tīng)筒附近，手機靠近耳朵時(shí)，系統借助距離傳感器知道用戶(hù)在通電話(huà)，然后會(huì )關(guān)閉顯示屏，防止用戶(hù)因誤操作影響通話(huà)。距離傳感器的工作原理是，紅外LED燈發(fā)出的不可見(jiàn)紅外光由附近的物體反射后，被紅外輻射光線(xiàn)探測器探測到。距離傳感器一般是配合著(zhù)光線(xiàn)傳感器來(lái)使用。

磁(場(chǎng))傳感器(Magnetism Sensor)

磁場(chǎng)傳感器是利用磁阻來(lái)測量平面磁場(chǎng)，從而檢測出磁場(chǎng)強度以及方向位置。一般用在常見(jiàn)的指南針或是地圖導航中，幫助手機用戶(hù)實(shí)現準確定位。 

通過(guò)磁場(chǎng)傳感器，可以獲得手機在x、y、z三個(gè)方向上的磁場(chǎng)強度，當你旋轉手機，直到只有一個(gè)方向上的值不為零時(shí)，你的手機就指向了正南方。很多手機上的指南針應用，都是利用了這個(gè)傳感器的數據。同時(shí)，可以根據三個(gè)方向上磁場(chǎng)強度的不同，計算出手機在三維空間中的具體朝向。

陀螺儀(Gyroscope)

陀螺儀能夠測量沿一個(gè)軸或幾個(gè)軸動(dòng)作的角速度，是補充MEMS加速度計(加速度傳感器)功能的理想技術(shù)。事實(shí)上，如果結合加速度計和陀螺儀這兩種傳感器，系統設計人員可以跟蹤并捕捉3D空間的完整動(dòng)作，為終端用戶(hù)提供更真實(shí)的用戶(hù)體驗、精確的導航系統及其他功能。手機中的“搖一搖”功能(例如搖動(dòng)手機就能抽簽…)、體感技術(shù)，還有VR視角的調整與偵測，都是運用到陀螺儀的作用。

而陀螺儀傳感器對于一些感應游戲來(lái)說(shuō)是必需的元件，正是有了這款傳感器，手機游戲的交互才有了革命性的轉變，用戶(hù)結合身體多方位的操作對游戲進(jìn)行反饋，而不僅僅只是簡(jiǎn)單的按鍵。

平時(shí)手機里標配的都是三軸陀螺儀，可追蹤6個(gè)方向的位移變化。 三軸陀螺儀可以拿到當前手機在x、y、z三個(gè)方向上的角加速度， 用來(lái)檢測手機的旋轉方向。一些翻轉手機，接聽(tīng)電話(huà)的功能，就是利用角加速度的變化來(lái)實(shí)現的。

GPS位置傳感器

地球上方特定軌道上運行著(zhù)24顆GPS衛星，它們會(huì )不停的向全世界各地廣播自己的位置座標與時(shí)間戳(timestamp，指格林威治時(shí)間1970年01月01日00時(shí)00分00秒到現在為止的總秒數)，手機中的GPS模組透過(guò)衛星的瞬間位置來(lái)起算，以衛星****座標的時(shí)間戳與接收時(shí)的時(shí)間差來(lái)計算出手機與衛星之間的距離?？蛇\用在定位、測速、測量距離與導航等用途。

GPS模塊主要作用是通過(guò)天線(xiàn)來(lái)接收到衛星的坐標信息幫用戶(hù)定位。隨著(zhù)4G網(wǎng)絡(luò )普及，GPS被應用在更多場(chǎng)景，比如與智能硬件配合實(shí)現遠程定位監控，或是設備丟失后定位查找。 

指紋傳感器

目前主流的技術(shù)是電容式指紋傳感器，然而超音波指紋傳感器也有逐漸流行起來(lái)趨勢。電容式指紋傳感器作用時(shí)，手指是電容的一極、另一極則是矽晶片陣列，透過(guò)人體帶有的微電場(chǎng)與電容傳感器之間產(chǎn)生的微電流，指紋的波峰波谷與傳感器之間的距離形成電容高低差，來(lái)描繪出指紋的圖形。

而超音波指紋傳感器原理也類(lèi)似，但不會(huì )受到汗水、油污的干擾，辨識速度也更為快速。運用在手機中可用來(lái)解鎖、加密、支付等等?？梢宰詣?dòng)采集用戶(hù)指紋，以此實(shí)現保護隱私的效果，通常被用作一種安全措施。

霍爾傳感器(Hall Sensor)

霍爾傳感器的作用原理是霍爾磁電效應，當電流通過(guò)一個(gè)位于磁場(chǎng)中的導體時(shí)，磁場(chǎng)會(huì )對導體中的電子產(chǎn)生一個(gè)垂直于電子運動(dòng)方向上的的作用力，從而在導體的兩端產(chǎn)生電勢差。

霍爾傳感器安裝在手機上主要功能就是使用智能皮套（磁皮套），扣上皮套后屏幕就會(huì )在皮套上留出的小窗口中出現一個(gè)小窗口界面，用來(lái)接聽(tīng)來(lái)電或閱讀****。

氣壓傳感器(氣壓計，barometer)

將薄膜與變組器或電容連接在一起，當氣壓產(chǎn)生變化時(shí)，會(huì )導致電阻或電容數值發(fā)生變化，借此量測氣壓的數據。GPS也可用來(lái)量測海拔高度但會(huì )有10米左右的誤差，若是搭載氣壓傳感器，則可以將誤差校正到1米左右，有助于提高GPS(全球定位系統)的精度

此外，在一些戶(hù)外運用需要測量氣壓值時(shí)，此時(shí)搭配氣壓傳感器的手機也能派上用場(chǎng)，在iOS的健康應用中，可以計算出你爬了幾層樓。 

心率傳感器

透過(guò)高亮度的LED燈照射手指，因心臟將血液壓送到毛細血管時(shí)，亮度(紅光的深度)會(huì )呈現周期性的變化。再透過(guò)攝影機捕捉這一些規律性的變化，并將數據傳送到手機中進(jìn)行運算，進(jìn)而判斷心臟的收縮頻率，得出每分鐘的心跳數。

通過(guò)檢測用戶(hù)手指上血管每分鐘的脈動(dòng)數量獲得用戶(hù)的心率數據。心率傳感器在穿戴設別中比較常見(jiàn)。 

血氧傳感器

和心率傳感器一樣，血液當中血紅蛋白與氧合血紅蛋白對于紅光的吸收比率不同，用紅外光與紅光LED同時(shí)照射手指，并測量反射光的吸收光譜，借此量測血含氧量?？捎糜谶\動(dòng)或健康領(lǐng)域的應用。 

紫外線(xiàn)傳感器

某些半導體、金屬或金屬化合物的光電****效應，在紫外線(xiàn)照射下會(huì )釋放出大量電子，透過(guò)檢測這種放電效應可計算出紫外線(xiàn)強度。主要用途也在運動(dòng)與健康領(lǐng)域。探測環(huán)境中的輻射水平。

 現在應用這種傳感器的手機并不多見(jiàn)，而且測算的穩定性也有待進(jìn)一步觀(guān)察。

溫度傳感器

許多智能手機都配置有溫度傳感器，有的還不止一個(gè)。區別就在于它們的目的是監測手機內部以及電池的溫度。如果發(fā)現某一部件溫度過(guò)高，手機就會(huì )關(guān)機，防止手機損壞。 擴展功能方面，溫度傳感器也能檢測外界空氣中的溫度變化，甚至是用戶(hù)當前的體溫。

當今智能手機的技術(shù)水平快速更新，很大程度來(lái)源于手機中的傳感器技術(shù)的創(chuàng )新突破，利用基礎傳感器的集成應用和軟件支持，手機研發(fā)人員開(kāi)發(fā)出了許多酷炫的手機功能

超級安全的3D超聲波指紋識別

手機集成了驍龍820芯片組和驍龍Sense ID，其中驍龍Sense ID采用了高通最新開(kāi)發(fā)的超聲波技術(shù)，實(shí)現了3D指紋識別功能。 

指紋按壓識別技術(shù)當前已經(jīng)成為一些智能手機的標準配備 。而高通驍龍Sense ID與此前技術(shù)不同，在用戶(hù)手指有少量污垢或潮濕的情況下仍能工作，甚至能穿透玻璃、鋁、不銹鋼、藍寶石、塑料等設備進(jìn)行識別。這意味著(zhù)手機生產(chǎn)商可以將傳感器和設備融為一體，而不必將指紋識別單元單獨做成一個(gè)按鈕這種形式。 

超聲波指紋識別技術(shù)的三大優(yōu)勢

因此， 超聲波指紋識別技術(shù)可以放入平板的屏幕窗口之中。另外在安全方面，也有較大提升，超聲波早已用在專(zhuān)業(yè)的生物識別領(lǐng)域，它可以穿透表皮層，探測指紋的三維細節，讓黑客難以仿制指紋侵入用戶(hù)手機。

虹膜識別手機

人眼的虹膜比指紋更復雜，因此手機解鎖采用虹膜識別比指紋識別更加安全。用戶(hù)只需先通過(guò)專(zhuān)用App拍攝眼球，將眼部虹膜圖案登錄到終端上，從此便可安全使用。虹膜手機將成為大家支付的錢(qián)包、****的金卡、開(kāi)門(mén)的鑰匙、通關(guān)的證件、醫保的憑據，開(kāi)啟了新一代的互聯(lián)網(wǎng)身份認證方式。

手機內置微型虹膜識別產(chǎn)品，其由成像模塊、照明模塊和軟件算法組成，可以通過(guò)內置攝像頭來(lái)掃描用戶(hù)的虹膜特征，用戶(hù)只需短暫凝視屏幕即可。有效識別距離為20~30cm，識別速度達到1s?；谡褂嵶灾餮邪l(fā)的椒圖安全芯片和元心雙操作系統， 從系統成像、特征描述與匹配、安全防偽、用戶(hù)交互等方面對虹膜識別方案進(jìn)行優(yōu)化 ，達到精準的辨識度。

RWB技術(shù)打造智美影像

采用RWB技術(shù)的手機，配備了F1.8光圈和6P鏡頭，對比以往RGB技術(shù)機型所拍攝的照片，在降噪能力方面提升了80%，感光提升40%，面積更是降低23%，以更小的后置攝像頭鏡面體積去獲取更多的光線(xiàn)，在弱光下的細節表現會(huì )更好。

通常使用的拜耳陣列的圖像傳感器， 采用RGB（紅綠藍）技術(shù)， 整個(gè)傳感器平均而言會(huì )擋掉三分之二的入射光線(xiàn)，產(chǎn)生了極大的浪費。RWB（紅白藍）相比傳統拜耳陣列傳感器，改善最大的就是高感拍攝性能。由于綠色像素被白色像素取代，傳感器接收到的有效光線(xiàn)強度幾乎翻倍，RWB的高感指標也有了明顯提升。

徠卡雙攝像頭

徠卡SUMMARIT系列雙鏡頭，更好的亮度和清晰度表現，使拍攝相片和視頻變得更加輕松。后置的1200萬(wàn)像素黑白和彩色雙攝像頭，拍攝效果可不僅僅是兩個(gè)1200萬(wàn)像素鏡頭拍攝這么簡(jiǎn)單。在拍照的過(guò)程中，雙攝像頭同時(shí)工作，黑白鏡頭捕捉細節，成像更清晰；彩色鏡頭捕捉顏色，色彩更飽滿(mǎn)，加上圖像合成算法，讓細節與色彩愈加融合，拍出的畫(huà)面栩栩如生，驚艷躍于指尖。

 
采用激光對焦、深度對焦和對比度對焦相結合的混合對焦技術(shù)，可以在瞬間拍攝到畫(huà)面清晰，層次分明的精彩照片。

全方位健康運動(dòng)監測手機

這款手機對于用戶(hù)的健康非?？粗?，是配備了十大專(zhuān)業(yè)傳感器的手機，功耗較低，能實(shí)現用戶(hù)24小時(shí)對于專(zhuān)業(yè)運動(dòng)應用的使用。另外，更多的傳感器讓這款手機能夠還原用戶(hù)真實(shí)的運動(dòng)情況，精確到三級臺階的運動(dòng)情況，同時(shí)還能測量心率、血氧和紫外線(xiàn)。在應用算法的支持下，還將能夠準確識別用戶(hù)的步幅和步頻。

眼球追蹤技術(shù)的3D視覺(jué)感官體驗

“全顯手機”概念，它前置兩顆攝像頭，一顆和普通手機一樣用于拍照，而另一顆則用于眼球追蹤、捕捉人眼位置，并根據你的眼部位置、瞳距，定制并實(shí)時(shí)生成相匹配人眼位置的合理視角圖象。無(wú)論是左右前后移動(dòng)，都能全程獲得舒適、清晰的3D視覺(jué)感官體驗。

“一屏?雙芯?三攝”是全顯手機標配。一屏即裸眼3D柱狀光柵液晶屏幕，用戶(hù)無(wú)需佩戴3D眼鏡就能體驗身臨其境的3D、VR視界的震撼，而且可以實(shí)現2D/3D的自由切換。雙芯就是在CPU之外，還有一個(gè)獨立的VR視覺(jué)運動(dòng)芯片，提升3D/VR渲染速度。三攝即在常規攝像頭之外，增加人眼追蹤攝像頭。

2D/VR自由轉換的視像集成手機

手機實(shí)現了VR攝像頭和手機的融合，配備了四顆攝像頭，前后各兩顆，可滿(mǎn)足360度全景拍攝的需求，實(shí)現3D立體效果，同時(shí)也可在VR鏡頭與2D平面鏡頭之間自由切換。

VR攝像頭模組中的CMOS圖像傳感器像素達到2600萬(wàn)，采用Sony感光器件。超薄VR全景鏡頭的攝像頭模組最厚處僅為23.8mm，為全球最薄的手機VR攝像頭模組。VR手機攝像頭采用的是單顆雙目曲折二合一超廣角攝像頭模組，這個(gè)VR攝像頭模組包含兩個(gè)結構相同的成像系統，每個(gè)成像系統由一個(gè)200度超廣角鏡頭和成像傳感器構成。鏡頭光路采用90度曲折雙光路設計，兩個(gè)攝像頭的光軸一致，大大縮小鏡頭體積，達到超薄、超輕一體化結構。

VR攝像頭模組還通過(guò)圖像識別、拼接等算法等，將前后VR攝像頭取景融合為一個(gè)球體，做到兩個(gè)半球的像素大小、顏色、亮度等參數一致，技術(shù)角度上乃是首創(chuàng )。

超聲波傳感器實(shí)現完美全息屏

占比91.3%的全息屏毫無(wú)疑問(wèn)帶來(lái)的最大優(yōu)勢是視覺(jué)上的震撼。傳統的智能手機頂部的元器件通常有三個(gè)：前置攝像頭、基于紅外測距原理的接近傳感器、聽(tīng)筒，如何把這三個(gè)元器件藏起來(lái)的呢？

首先，前置攝像頭被設計在底部右側。其次，聽(tīng)筒方面采用陶瓷聲學(xué)系統替代聽(tīng)筒發(fā)聲的工作。

而傳統基于紅外測距原理的接近傳感器，被采用了超聲波測距傳感器來(lái)替代。超聲波測距傳感器將超聲波信號轉換為電信號，具有頻率高、波長(cháng)短、繞射現象小的特點(diǎn)，能夠對液體、固體進(jìn)行穿透，因此傳感器可以隱藏于手機屏幕內部，避免占用屏幕外部空間。

活體指紋傳感器手機

采用指靜脈識別系統（Live Finger Detection），可以有效防止假指紋騙過(guò)指紋識別的保護，讓用戶(hù)放心使用支付寶、微信支付等平臺，暢享移動(dòng)支付的安全與便捷。此外，該機亮屏狀態(tài)輕觸解鎖快至0.15秒，為用戶(hù)帶來(lái)更加可靠、流暢的使用體驗。

該項指靜脈紋識別方案是由匯頂科技全球首創(chuàng )并擁有自主知識產(chǎn)權的。該方案將指紋識別傳感器和光學(xué)傳感器集成到一顆模組中，在進(jìn)行指紋識別的同時(shí)，可以通過(guò)光學(xué)傳感器對人體的心率、血液等用戶(hù)的生物特征來(lái)驗證用戶(hù)的指紋信息真實(shí)性，從而識別并拒絕偽造或克隆的假指紋，提高支付安全等級。該方案不僅創(chuàng )新地采用單芯片傳感器，還具有體積小、封裝工藝簡(jiǎn)單、模組生產(chǎn)簡(jiǎn)化的優(yōu)點(diǎn)。

未來(lái)傳感器的發(fā)展可以肯定的是它將更加了解周邊環(huán)境，也就是說(shuō)傳感器的種類(lèi)將遠不止現在這些。更大膽的設想是，未來(lái)的傳感器不僅僅是感知，更具備一定的處理能力，傳感器傳輸的不僅僅是數據，或許還有一些智能化的操作和判斷。

在傳感器的工藝上，傳感器集成度越來(lái)越高是整個(gè)行業(yè)共同的認識，越高的集成度給傳感器的拓展留下了更多的可能，而且大大節約了設備空間，這更有利于移動(dòng)設備朝向輕便化的發(fā)展。

相信在可預見(jiàn)的將來(lái)，我們手機對用戶(hù)的感知會(huì )更加精準，未來(lái)它的應用也遠比我們現在想象的要更加豐富。