一文讀懂手機傳感器

智能手機技術的發(fā)展速度快得令人難以想象，這其中就包含傳感器技術。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(zhuǎn)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芯片來感應的元器件，如反應距離值、光線值、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，性能越來越強，同時成本也越來越低。

通過傳感器采集的各種數(shù)據(jù)，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、運動監(jiān)測、娛樂、學習等各方面提供了極其便利的功能。

今天，我們來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，但事實上卻又不一樣。加速度傳感器是多個維度測算的，是指x、y、z三個方向上的加速度值，主要測算一些瞬時加速或減速的動作。比如測量手機的運動速度和方向，當用戶拿著手機運動時，會出現(xiàn)上下擺動的情況，這樣可以檢測出加速度在某個方向上來回改變，通過檢測這個來回改變的次數(shù)，可以計算出步數(shù)。在游戲里能通過加速度傳感器觸發(fā)特殊指令。日常應用中的一些甩動切歌、翻轉(zhuǎn)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計步、判斷手機朝向的方向。

重力傳感器(G-Sensor)

透過壓電效應來實現(xiàn)。重力傳感器內(nèi)部有一塊重物與壓電片整合在一起，透過正交兩個方向產(chǎn)生的電壓大小，來計算出水平的方向。運用在手機中時，可用來切換橫屏與直屏方向。

在一些游戲中也可以通過重力傳感器來實現(xiàn)更豐富的交互控制，比如平衡球、賽車游戲等。

光線傳感器(Ambient Light Sensor)

光線傳感器類似于手機的眼睛。人類的眼睛能在不同光線的環(huán)境下，調(diào)整進入眼睛的光線。而光線傳感器則可以讓手機感測環(huán)境光線的強度，用來調(diào)節(jié)手機熒幕的亮度。而因為熒幕通常是手機最耗電的部分，因此運用光線傳感器來協(xié)助調(diào)整熒幕亮度，能進一步達到延長電池壽命的作用。光線傳感器也可搭配其他傳感器一同來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)

由一個紅外LED燈和紅外輻射光線探測器構成。距離傳感器位于手機的聽筒附近，手機靠近耳朵時，系統(tǒng)借助距離傳感器知道用戶在通電話，然后會關閉顯示屏，防止用戶因誤操作影響通話。距離傳感器的工作原理是，紅外LED燈發(fā)出的不可見紅外光由附近的物體反射后，被紅外輻射光線探測器探測到。距離傳感器一般是配合著光線傳感器來使用。

磁(場)傳感器(Magnetism Sensor)

磁場傳感器是利用磁阻來測量平面磁場，從而檢測出磁場強度以及方向位置。一般用在常見的指南針或是地圖導航中，幫助手機用戶實現(xiàn)準確定位。 

通過磁場傳感器，可以獲得手機在x、y、z三個方向上的磁場強度，當你旋轉(zhuǎn)手機，直到只有一個方向上的值不為零時，你的手機就指向了正南方。很多手機上的指南針應用，都是利用了這個傳感器的數(shù)據(jù)。同時，可以根據(jù)三個方向上磁場強度的不同，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軸或幾個軸動作的角速度，是補充MEMS加速度計(加速度傳感器)功能的理想技術。事實上，如果結合加速度計和陀螺儀這兩種傳感器，系統(tǒng)設計人員可以跟蹤并捕捉3D空間的完整動作，為終端用戶提供更真實的用戶體驗、精確的導航系統(tǒng)及其他功能。手機中的“搖一搖”功能(例如搖動手機就能抽簽…)、體感技術，還有VR視角的調(diào)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說是必需的元件，正是有了這款傳感器，手機游戲的交互才有了革命性的轉(zhuǎn)變，用戶結合身體多方位的操作對游戲進行反饋，而不僅僅只是簡單的按鍵。

平時手機里標配的都是三軸陀螺儀，可追蹤6個方向的位移變化。 三軸陀螺儀可以拿到當前手機在x、y、z三個方向上的角加速度， 用來檢測手機的旋轉(zhuǎn)方向。一些翻轉(zhuǎn)手機，接聽電話的功能，就是利用角加速度的變化來實現(xiàn)的。

GPS位置傳感器

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

GPS模塊主要作用是通過天線來接收到衛(wèi)星的坐標信息幫用戶定位。隨著4G網(wǎng)絡普及，GPS被應用在更多場景，比如與智能硬件配合實現(xiàn)遠程定位監(jiān)控，或是設備丟失后定位查找。 

指紋傳感器

目前主流的技術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趨勢。電容式指紋傳感器作用時，手指是電容的一極、另一極則是矽晶片陣列，透過人體帶有的微電場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，來描繪出指紋的圖形。

而超音波指紋傳感器原理也類似，但不會受到汗水、油污的干擾，辨識速度也更為快速。運用在手機中可用來解鎖、加密、支付等等。可以自動采集用戶指紋，以此實現(xiàn)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，當電流通過一個位于磁場中的導體時，磁場會對導體中的電子產(chǎn)生一個垂直于電子運動方向上的的作用力，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在皮套上留出的小窗口中出現(xiàn)一個小窗口界面，用來接聽來電或閱讀****。

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，會導致電阻或電容數(shù)值發(fā)生變化，借此量測氣壓的數(shù)據(jù)。GPS也可用來量測海拔高度但會有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(tǒng))的精度

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

心率傳感器

透過高亮度的LED燈照射手指，因心臟將血液壓送到毛細血管時，亮度(紅光的深度)會呈現(xiàn)周期性的變化。再透過攝影機捕捉這一些規(guī)律性的變化，并將數(shù)據(jù)傳送到手機中進行運算，進而判斷心臟的收縮頻率，得出每分鐘的心跳數(shù)。

通過檢測用戶手指上血管每分鐘的脈動數(shù)量獲得用戶的心率數(shù)據(jù)。心率傳感器在穿戴設別中比較常見。 

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同時照射手指，并測量反射光的吸收光譜，借此量測血含氧量。可用于運動或健康領域的應用。 

紫外線傳感器

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

 現(xiàn)在應用這種傳感器的手機并不多見，而且測算的穩(wěn)定性也有待進一步觀察。

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。區(qū)別就在于它們的目的是監(jiān)測手機內(nèi)部以及電池的溫度。如果發(fā)現(xiàn)某一部件溫度過高，手機就會關機，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，甚至是用戶當前的體溫。

當今智能手機的技術水平快速更新，很大程度來源于手機中的傳感器技術的創(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采用了高通最新開發(fā)的超聲波技術，實現(xiàn)了3D指紋識別功能。 

指紋按壓識別技術當前已經(jīng)成為一些智能手機的標準配備 。而高通驍龍Sense ID與此前技術不同，在用戶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、塑料等設備進行識別。這意味著手機生產(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按鈕這種形式。 

超聲波指紋識別技術的三大優(yōu)勢

因此， 超聲波指紋識別技術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，超聲波早已用在專業(yè)的生物識別領域，它可以穿透表皮層，探測指紋的三維細節(jié)，讓黑客難以仿制指紋侵入用戶手機。

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。用戶只需先通過專用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包、****的金卡、開門的鑰匙、通關的證件、醫(yī)保的憑據(jù)，開啟了新一代的互聯(lián)網(wǎng)身份認證方式。

手機內(nèi)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，可以通過內(nèi)置攝像頭來掃描用戶的虹膜特征，用戶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(tǒng)， 從系統(tǒng)成像、特征描述與匹配、安全防偽、用戶交互等方面對虹膜識別方案進行優(yōu)化 ，達到精準的辨識度。

RWB技術打造智美影像

采用RWB技術的手機，配備了F1.8光圈和6P鏡頭，對比以往RGB技術機型所拍攝的照片，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，在弱光下的細節(jié)表現(xiàn)會更好。

通常使用的拜耳陣列的圖像傳感器， 采用RGB（紅綠藍）技術， 整個傳感器平均而言會擋掉三分之二的入射光線，產(chǎn)生了極大的浪費。RWB（紅白藍）相比傳統(tǒng)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(xiàn)，使拍攝相片和視頻變得更加輕松。后置的1200萬像素黑白和彩色雙攝像頭，拍攝效果可不僅僅是兩個1200萬像素鏡頭拍攝這么簡單。在拍照的過程中，雙攝像頭同時工作，黑白鏡頭捕捉細節(jié)，成像更清晰；彩色鏡頭捕捉顏色，色彩更飽滿，加上圖像合成算法，讓細節(jié)與色彩愈加融合，拍出的畫面栩栩如生，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，可以在瞬間拍攝到畫面清晰，層次分明的精彩照片。

全方位健康運動監(jiān)測手機

這款手機對于用戶的健康非?？粗兀桥鋫淞耸髮I(yè)傳感器的手機，功耗較低，能實現(xiàn)用戶24小時對于專業(yè)運動應用的使用。另外，更多的傳感器讓這款手機能夠還原用戶真實的運動情況，精確到三級臺階的運動情況，同時還能測量心率、血氧和紫外線。在應用算法的支持下，還將能夠準確識別用戶的步幅和步頻。

眼球追蹤技術的3D視覺感官體驗

“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(jù)你的眼部位置、瞳距，定制并實時生成相匹配人眼位置的合理視角圖象。無論是左右前后移動，都能全程獲得舒適、清晰的3D視覺感官體驗。

“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，用戶無需佩戴3D眼鏡就能體驗身臨其境的3D、VR視界的震撼，而且可以實現(xiàn)2D/3D的自由切換。雙芯就是在CPU之外，還有一個獨立的VR視覺運動芯片，提升3D/VR渲染速度。三攝即在常規(guī)攝像頭之外，增加人眼追蹤攝像頭。

2D/VR自由轉(zhuǎn)換的視像集成手機

手機實現(xiàn)了VR攝像頭和手機的融合，配備了四顆攝像頭，前后各兩顆，可滿足360度全景拍攝的需求，實現(xiàn)3D立體效果，同時也可在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，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VR攝像頭模組包含兩個結構相同的成像系統(tǒng)，每個成像系統(tǒng)由一個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攝像頭模組還通過圖像識別、拼接等算法等，將前后VR攝像頭取景融合為一個球體，做到兩個半球的像素大小、顏色、亮度等參數(shù)一致，技術角度上乃是首創(chuàng)。

超聲波傳感器實現(xiàn)完美全息屏

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

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

而傳統(tǒng)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替代。超聲波測距傳感器將超聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號，具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小的特點，能夠?qū)σ后w、固體進行穿透，因此傳感器可以隱藏于手機屏幕內(nèi)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(tǒng)（Live Finger Detection），可以有效防止假指紋騙過指紋識別的保護，讓用戶放心使用支付寶、微信支付等平臺，暢享移動支付的安全與便捷。此外，該機亮屏狀態(tài)輕觸解鎖快至0.15秒，為用戶帶來更加可靠、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傳感器集成到一顆模組中，在進行指紋識別的同時，可以通過光學傳感器對人體的心率、血液等用戶的生物特征來驗證用戶的指紋信息真實性，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、封裝工藝簡單、模組生產(chǎn)簡化的優(yōu)點。

未來傳感器的發(fā)展可以肯定的是它將更加了解周邊環(huán)境，也就是說傳感器的種類將遠不止現(xiàn)在這些。更大膽的設想是，未來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?shù)牟粌H僅是數(shù)據(jù)，或許還有一些智能化的操作和判斷。

在傳感器的工藝上，傳感器集成度越來越高是整個行業(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(jié)約了設備空間，這更有利于移動設備朝向輕便化的發(fā)展。

相信在可預見的將來，我們手機對用戶的感知會更加精準，未來它的應用也遠比我們現(xiàn)在想象的要更加豐富。