詳解蘋果iPhone近十年采用過的傳感器

　　四、iPhone 4(2010)

　　陀螺儀(Gyroscope)

　　你應(yīng)該打過陀螺，也見過獨輪電動平衡車，這兩種東西都利用了一種物理原理。就是轉(zhuǎn)動的物體，會沿著軸心方向保持穩(wěn)定。轉(zhuǎn)動的陀螺即使被碰一下，還是會晃動幾下回到穩(wěn)定朝下。而陀螺儀還有個特性就是可以通過轉(zhuǎn)動位移，來計算出轉(zhuǎn)動加速度。

　　雖然在 iPhone 一代中通過加速度傳感器可以感知到手機的傾斜，但無法很好的計算手機的旋轉(zhuǎn)，特別在玩一些賽車游戲的時候，你無法實現(xiàn)手機晃動靈敏的控制方向盤。有了陀螺儀就不一樣了，喬布斯在現(xiàn)場演示了一個拆積木的游戲，通過手機旋轉(zhuǎn)，可以從不同的角度去拆積木。喬布斯還在最后把這五種智能的傳感器都放在一起，可見他對傳感器是情有獨鐘。

　　這里要補充的是 iPhone 手機用的陀螺儀并不是這種旋轉(zhuǎn)輪子式的機械陀螺，而是一種微機電結(jié)構(gòu)(MEMS)的，通過轉(zhuǎn)動時的電容變化量來測定角速度，再配合加速度計傳感器，來計算姿態(tài)。

　　內(nèi)部溫度傳感器(Internal Temperature Sensor)

　　iPhone 4 上還有個溫度傳感器，并不是為了測外部溫度，主要是為了監(jiān)測手機本身是否過熱。手機溫度過熱時，會提示關(guān)機一段再開機。

　　500 萬像素攝像頭

　　攝像頭升級到了 500 萬像素，拍照效果更好。這里要說的是，iPhone 的閃光燈，會根據(jù)周圍的環(huán)境亮度，來決定閃光燈到底要多亮，而不是一視同仁，避免過爆的問題。

　　30 萬像素前置攝像頭

　　終于有了前置攝像頭，可以看到對方的臉了。

　　雙麥克風

　　在手機的頂部耳機插口旁邊，又增加了一個麥克風，這是干嘛的?我后面會講。

　　iPhone 4 是喬布斯最后一次親自發(fā)布，之后一年去世。在科技與人文的交叉口，目前還沒有第二個人。羅永浩在 3 年前曾經(jīng)嘗試過，但只能站在 UI 和 段子的交叉口。

　　五、iPhone 4S(2011)

　　藍牙 4.0(Bluetooth 4.0)

　　iPhone 4S 據(jù)說是最早支持藍牙 4.0 的手機之一。藍牙 4.0 相比之前的版本，功耗更低，默認開著藍牙也不用擔心費電，這主要為物聯(lián)網(wǎng)時代做鋪墊。

　　800 萬像素攝像頭

　　iPhone 4S 攝像頭升級到了 800 萬像素，并且支持 1080P 的視頻錄制。這次發(fā)布讓我印象比較深刻的是拍照響應(yīng)速度，等待時間縮短。

　　六、iPhone 5(2012)

　　4G(LTE)

　　增加了 4G 信號接收器，上網(wǎng)速度和用 Wi-Fi 沒區(qū)別了。

　　120 萬像素前置攝像頭

　　iPhone 5 的前置攝像頭升級到了 120 萬像素。

　　三麥克風

　　我問了身邊好幾個朋友是否知道 iPhone 背面攝像頭和閃光燈之間的孔是干嘛的?都沒有回答出來。事實上，那是一個麥克風。一般都知道在 Home 健下側(cè)的耳機孔旁邊，是個麥克風，打電話的時候需要用，為什么要在閃光燈旁邊加個麥克風呢?答案是為了降噪。我們在打電話時，聲音會傳給耳機孔旁的麥克風，但周圍可能有噪音。這些噪音同時會傳到這兩個麥克風，那么，我們將主麥克風接收到的聲音，再濾除掉閃光燈旁麥克風的聲音，就達到了降噪的目的，讓聲音更清晰。

　　One more thing，在正面耳機的聽筒里，也還隱藏這一個麥克風。也就是 iPhone 5 配有三個麥克風，它們組合在一起，一方面為了降噪，另一方面可以從多個角度接收語音，使聲音更加真實。

　　在幾個月前，我發(fā)現(xiàn)自己的 iPhone 6 Plus 在微信視頻時說話對方聽不到，幾周前發(fā)現(xiàn)插上耳機可以聽到。而平時打電話是正常的，說明我的麥克風是正常的啊，百思不得其解。幾天前 iOS 10 發(fā)布后，我進行了升級，并想嘗試一下新的 Siri，結(jié)果發(fā)現(xiàn) Siri 并不能識別我說話。于是我在網(wǎng)上查資料，漸漸意識到 Siri 并不是通過 Home 鍵旁邊的麥克風接收語音的，而是用了聽筒內(nèi)部的那個隱藏麥克風。我就去蘋果店進行了檢測，果真是隱藏麥克風壞了?？拥氖沁@個麥克風是和屏幕一體的，如果要解決這個問題，就得花 1100 元更換屏幕，想想還是算了。

　　七、iPhone 5C/5S(2013)

　　指紋識別(Touch ID)

　　iPhone 5S 增加了指紋識別，解除屏保不用輸密碼了。指紋識別同樣是一個識別指紋的傳感器。

　　協(xié)處理器 M7(Motion coprocessor，不是傳感器，是專為傳感器服務(wù)的處理器)

　　傳感器越來越多，對 CPU 的資源占用越來越大，耗電量也越來越大。于是蘋果推出了 M7 協(xié)處理器，把這些運動相關(guān)的傳感器(包括加速度傳感器、陀螺儀、磁力傳感器)的數(shù)據(jù)采集與處理，都交由 M7 來完成，這樣降低耗電量，并且讓 CPU 可以專門做其他的事情。

　　M7 并不是傳感器，只是蘋果設(shè)計出來專門為傳感器信息處理服務(wù)的，我把它列出來，主要是為了強調(diào)蘋果在傳感器周邊所花的心思。

　　更大單位像素的攝像頭

　　許多人有個誤區(qū)，就是覺得攝像頭的像素越多越好，比如會覺得 1200 萬像素的攝像頭要比 800 萬像素的更好。其實不是的，還要看每個像素能夠接受的光線強度，色彩豐富度。iPhone 5S 使用了更大面積的圖像傳感器，但像素依舊是 800 萬像素，這樣每個像素對應(yīng)的傳感器寬度從 1.4 微米提升到了 1.5 微米，也就是面積增加了 15%，這樣單個像素的采光情況更好，進而提升的拍照質(zhì)量。相反，有些手機的攝像頭有 1300 萬像素，但是可能只是 1.1 微米，這樣采光情況要差一些，拍出來的照片質(zhì)量就大打折扣了。所以蘋果說“Bigger Pixels = Better Pictures”。

　　這一代還升級了閃光燈為雙閃光燈，一個暖光一個冷光，這樣再配合光度傳感器(我目前尚不確定是否采用的正面聽筒旁邊的光度傳感器，還是在主攝像頭或者閃光燈里還隱藏了一個)，可以打出匹配環(huán)境的光亮，這樣拍出來的照片更為融合。閃光燈本身并不是傳感器，配合光度傳感器，發(fā)揮了更好的效果。

　　八、iPhone 6/6 Plus(2014)

　　近場通信(NFC)

　　在 iPhone 5S 上有了指紋識別，而 iPhone 6 上就增加了近場通信(也是電磁波)，兩個疊加到一起，就成了 Apple Pay，從此刷卡變成了刷手機，輸入密碼變成了刷指紋。雖然這些技術(shù)以前都有，但是蘋果擅長就是把它們整合成優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。我自己在星巴克用過幾次，遺憾的是我的信用卡還有密碼，刷了之后還得再輸密碼。(據(jù)說現(xiàn)在已經(jīng)不用輸密碼了，我改天去確認一下。)

　　氣壓計(Barometer)

　　有了氣壓計，就可以測量海拔了，還可以測量你爬了多少層樓梯。對我這樣的戶外愛好者來說，爬上某個山頭，就可以看看到底有多高了?？赡苡腥藭幸粋€疑惑，我們在初中課本里不是學過，空氣濕度對氣壓的影響嗎?會不會因為天氣不同，對測試的誤差影響很大?從我目前收集到的資料來看，這個影響很小，可以忽略。

　　六軸陀螺儀

　　iPhone 6 系列中的陀螺儀是六軸的，相比 iPhone 4 所使用的三軸陀螺儀多了三軸，主要是增加了三個軸的加速度計。按道理來說，就不需要再有專門的加速度傳感器了，可以二合一了?？捎腥瞬饳C后發(fā)現(xiàn)，還有專門的加速度傳感器，這是為何呢?

　　答案是體驗和功耗。加速度的啟動需要一個時間，專門的加速度傳感器只需要 3 ms，而六軸陀螺儀需要 30 ms。另外，同樣是測量加速度，六軸陀螺儀是加速度傳感器的 3 倍電耗。于是蘋果在實現(xiàn)上，對于手機橫屏、計步這樣的應(yīng)用，只調(diào)用加速度傳感器，而對于靈敏度比較高的場景，再用六軸陀螺儀。蘋果在細節(jié)設(shè)計上，真是舍得下功夫。

　　更好的圖像傳感器

　　iPhone 6/6 Plus 采用了新的圖像傳感器，拍照效果更好。比如采用了一種叫做 Focus Pixels (相位檢測自動對焦)的技術(shù)，可以使對焦速度更快。具體技術(shù)細節(jié)我也不懂，據(jù)說早就在單反相機上成熟應(yīng)用，手機上應(yīng)用的還比較少。

　　iPhone 6 Plus 還增加了光學防抖，直接感受就是拍出來的照片在略微抖動的情況還會比較清晰。其基本原理是這樣的：人拍照時相機抖動的話，等于同一物體，投射到了不同圖像傳感器的像素上。那么通過陀螺儀，監(jiān)測到抖動的加速度情況，進而計算出位移情況，將攝像頭向相反的方向移動，就實現(xiàn)了去除抖動帶來的影響。當然，為了實現(xiàn)這一點，iPhone 6 Plus 的攝像頭不只是能夠前后伸縮，還能夠上下左右移動。