全都是高精尖 1c4船型开关内部原理5年火了的手机技术详解

　　眨眼间2015年就这么悄悄的度过了，c4船型开关内部原理回首15年的智能手机市场，厂商们不仅在应用的硬件配置上不断突破，在工业设计上也在不断推陈出新，许多人性化的设计与功能因为成本的逐渐降低，渐渐的普及在主流手机上并被大家所接受，包括越来越火的指纹识别、金属机身设计、压力屏、快充等等，着实让手机的体验升级了好几个档次。然而大家面对厂商们对于同一种技术的不同宣传可能会有所疑惑，实现的功能都差不多，它们的区别又在哪里呢?今天就让我为大家介绍一下15年火了的这些手机技术，让大家对于这些技术有个更深更透彻的了解，以便大家有的放矢的选择真正适合自己使用习惯的手机。

　　声明：本文资料、图片来源于网络，但由于许多技术涉及专利或商业机密，本文对这类技术仅进行功能上的介绍。

指纹识别

　　指纹识别其实已经不是什么新技术了，早在2011年的Moto Atrix 4G上就已经有所应用，但由于当时技术以及成本的限制，这项技术并没有大幅被应用。其真正的推广者可以算是13年iPhone 5s，自该机加入了Touch ID后，越来越多的手机厂商开始为自家的机型装配该功能。而15年更是指纹识别功能爆发发展之年，从年初的只有旗舰机才拥有该功能，发展至现在指纹识别几乎都快成了千元机的标配并继续向百元机上发展。

　　指纹识别的优势在于可以使手机中的信息更为安全，且同时也可以让手机解锁、手机支付等常用功能更为方便、快捷，为用户带来前所未有的手机使用体验，这也是其为何能够得到如此迅猛发展的主要原因。而指纹识别又是如何实现的呢?

　　目前主流的指纹解锁模块均采用了按压或触摸式的指纹识别方案，而其中苹果的Touch ID技术采用的是基于电容和无线射频半导体传感器，其余安卓机型则基本均采用的是电容式传感器。而要为大家详解指纹识别，我们就需要把应用了不同技术的不同指纹识别分开来说。

苹果Touch ID

　　苹果的Touch ID集成在正面的Home键中，由激光切割的蓝宝石水晶、不锈钢检测环、电容式单点触摸传感器(以下简称传感器)及轻触式开关组成。其中：

　　蓝宝石水晶负责精确聚焦手指并保护传感器;

　　不锈钢检测环负责检测手指、激活传感器和改善信噪比;

　　传感器负责进行指纹信息的记录与识别;

　　其中传感器就是上文提到的基于电容和无线射频半导体传感器，其为指纹读取做了两层验证。

　　1.首先借助电容识别器来识别接触面的指纹图像:手指构成电容的一极，传感器的硅阵列构成电容另一极，通过人体带有的微电场与电容传感器间形成微电流，指纹的脊线(指纹凸起部分)、谷线(指纹凹陷部分)与感应器之间的距离形成电容高低差，从而描绘出指纹图像;

　　2.其次利用无线射频技术通过感应组件读取从真皮层反馈回的信号形成指纹图像:由Touch ID外侧不锈钢环发射一个低频射频信号到手指真皮层，由于人体导电的属性，就可以读取真皮层的电场分布从而获得真皮层的精确图像。

　　其中第二步可避免手指皮肤的变化(结茧、磨损、脏污)所带来的识别误差。

　　获得指纹图像后，Touch ID会对其进行全方位的扫描并于数据库中的指纹进行对比，当新的指纹与数据库样本匹配成功即完成了解锁，且新的指纹图像还可用于加强和完善数据库的样本信息(也就是我们常说的指纹自学习功能)。

　　代表机型：

iPhone 6s 16GB 玫瑰金 全网通 京东商城 售价4988元 >>购买链接

　　iPhone 6s：苹果A9 | 2GB RAM | 前500万、后1200万像素 | 4.7吋1334 x 750分辨率 | 1715mAh | iOS

U-Touch

　　U-Touch是ZUK Z1手机Home键上所包含功能的统称：包括指纹识别、轻触返回上一级、左右滑动切换应用、按下回到桌面、按下两次进入多任务菜单。

　　其指纹识别芯片采用的是瑞典Fingerprint Cards公司的1150芯片，支持接触指纹解锁及指纹支付，并同样带有自学习功能。其指纹识别及识别手指滑动动作原理为独家专利，具体实现方式目前无从得知。

　　代表机型：

ZUK Z1 64GB 全网通 京东商城 售价1799元 >>购买链接

　　ZUK Z1：骁龙801 | 3+64GB | 5.5吋1080p | 前800万、后1300万像素 | 4100mAh | Android 5.1

mTouch

　　魅族自M8开始就在自家手机上应用了实体Home键，而在使用了一段时间的小圆点虚拟Home键后，为了更好的指纹识别和按键体验，魅族采用了mBack键。mBack键在功能上支持指纹识别、轻触返回、点按返回主界面、长按进入语音助手功能。

　　而其硬件设计方面可以直观的理解为一个金属片及一个微动开关。原理方面同样由于保密原因目前无法得知。

　　代表机型：

魅族 PRO 5 32GB 移动联通双4G 京东商城 售价2799元 >>购买链接

　　魅族 PRO 5：Exynos 7420 | 3+32GB | 5.7吋1080p | 前500万、后2100万像素 | 3050mAh | Flyme 5.0

其他

　　其他厂商的指纹识别模块则大同小异，均采用了电容式传感器。

　　▲电容式传感器原理：通过皮肤和屏幕的接触，识别指纹的纹路来记录和验证指纹。

金属机身

　　金属机身也是今年类似于指纹识别一样爆火的技术，其直接增强了手机的耐用性，且由于金属材质独特的质感，也使手机拥有了更好的握感体验。然而随着不同厂商对于材料选取以及加工方式的不同，金属机身也会因此有所差异。今天我就几个厂商制造金属机身时常见的工艺为大家进行介绍。

压铸(高压铸造 Die Casting)

　　该方法是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填模具腔，并在压力下成型和凝固的加工方式，因其产品无法进行阳极氧化工艺，大多采用喷涂处理。

　　优点：能够快速成型，生产效率极高，产品致密性好、硬度高，表面光洁性好，适合生产厚度较薄的产品;

　　缺点：高压空气充型易在内部形成气孔，不可进行热处理及大量后期加工(避免内部气泡受热膨胀导致产品形成鼓包或开裂以及避免穿透表面致密层露出气孔)，且为了使液态金属更易充满模具而增加金属流动性加入的硅，会导致产品在着色后失去一部分金属质感并显得像塑料;

　　代表机型：

魅族 魅蓝metal 16GB 移动联通双4G 京东商城 售价999元 >>购买链接

　　魅蓝metal：Helio X10 | 2+16/32GB | 5.5吋1080p | 前500万、后1300万像素 | 3140mAh | Flyme 5.1

锻压(压力锻造 Press Forging)

　　该方法是易慢速的压力，使金属块在模具内挤压成型的加工方式。后期进行CNC、纳米成型及阳极氧化表面处理。

　　优点：使产品内部更为紧密、韧性大大增强，显著提高机械性能，电气测试原理与方法减少后期CNC时间;

　　缺点：模具、锻造过程成本高，加工工时长;

　　代表机型：

OPPO R7 Plus 金色 移动4G版 京东商城 售价2899元 >>购买链接

　　OPPO R7 Plus：骁龙615 | 3+32GB | 6吋1080p | 前800万、后1300万像素 | 4100mAh | Color OS 2.1 by Android 5.1

冲压(Punching)

　　该方法是一种金属冷处理加工方法，借助冲压设备的动力，使金属在模具内直接受力成型的一种加工方式。

　　优点：节省成本，不需要会经过纳米注塑，打磨后可直接进行阳极氧化工艺，量产速度快;

　　缺点：上下两端须塑料拼接，无法制造复杂内部结构;

　　代表机型：

小米 红米Note3 双网通版 京东商城 售价899元 >>购买链接

　　小米 红米Note3：Helio X10 | 2+16GB | 5.5吋1080p | 前500万、后1300万像素 | 4000mAh | MIUI 7

CNC(数控机床)

　　该方法是通过程序控制自动化机床，使机床执行程序规定的铣削等动作，将一块金属精密加工成产品。为了在之后获得更好的外观品质，一般还将后续进行阳极氧化工艺、喷砂、抛光等表面处理。

　　优点：生产线固定，适用于新品研制及改型，多品种、小批量情况下生产效率高，可进行复杂加工甚至加工无法观测的部位，加工质量稳定、精度高;

　　缺点：设备购买、保养费用昂贵，要求维修养护人员有较高专业素质;

　　代表机型：

iPhone 6 16GB 全网通 京东商城 售价4288元 >>购买链接

　　iPhone 6：苹果A8 | 1GB RAM | 4.7吋1334 x 750分辨率 | 前120万、后800万像素 | 1810mAh | iOS

阳极氧化(铝阳极氧化工艺)

　　该方法是通过将产品至于电解液阳极，对产品进行电解，使产品除油除锈、生成致密氧化膜，提高产品抗蚀性的一种表面处理方式。

　　优点：金属质感好，耐刮伤，产品比重低、硬度高，耐污性好，色彩均匀不褪色;

　　缺点：耗水、耗电量大，对环境污染大;

快速充电技术

　　随着手机硬件配置及性能的逐步提高，手机的功耗也在逐渐增加，使手机的续航时间严重缩短。而在电池技术发展跟不上功耗增长的今天，众多厂商选择了为手机增加支持快速充电技术，通过减少充电时间的方式来变相提高手机的续航能力。而目前主流的快充技术原理则包括高电流低电压、高电压的电流以及高电压低电流这三种。

高电流低电压 代表：OPPO VOOC技术

　　VOOC闪充是全球先进个量产商用的快充方案，采用高电流低电压充电方案，使用5V电压和5A超高电流对电池进行充电，将最快充电速度提升四倍以上。

　　其原理是使用MCU单片微型计算机来取代传统充电电路中的降压电路。智能的MCU管理芯片可以自动识别当前充电设备是否支持VOOC闪充。如果支持，将会分段横流的实现阶段性电流的输出;如果检测到不支持，会自动使用稳定充电电流实现慢速充电。

　　值得注意的是，该方案会在快速充电30分钟后放慢充电速度，进入涓流充电阶段来防止电池过冲及发热。

　　优点：充电效率高、速度快，安全性高;

　　缺点：适配器体型较大，需使用专用适配器及充电线;

　　代表机型：

OPPO R7s 移动4G手机 双卡双待 京东商城 售价2499元 >>购买链接

　　OPPO R7s：骁龙615 | 4+32GB | 5.5吋1080p | 前800万、后1300万像素 | 3070mAh | Color OS 2.1 by Android 5.1

高电压低电流 代表：高通Quick Charge

　　Quick Charge(快速充电)技术原属于Summit Microelectronics，该公司在2012年07月时被美国高通收购，所以这一功能从高通骁龙800开始就成为高通芯片组标配的核心技术之一。

　　其原理在最初的Quick Charge v1.0采用了switching charger模式，在5V/1A模式下，给电池充电的电流实际高于输入电流，减少了电路的功率损耗，也就缩短了充电时间。与传统USB充电技术相比，充电速度提升40%。

　　高通Quick Charge 2.0则在Quick Charge 1.0的基础上采取了新的规范，可以分别输出5V/9V/12V/24V的电压，其中12V/24V输出目前暂未开放。而现今手机上的应用最高可以达到9V的充电电压，并可向5V进行兼容。

　　在充电过程中，充电器与手机通过USB接口中间两线(D+、D-)上加载电压来进行通讯，如果手机支持QC1.0快充，会由芯片控制提高电压，而如果支持QC2.0快充，电路会再判断一次电源是否支持Quick Charge2.0，如果电源支持，手机再请求电源适配器提供更高的电压。

　　优点：技术兼容性及继承性好，不需要专用充电线，不支持快充仍可按普通模式充电;

　　缺点：速度比高电流方式较慢，硬件需通过高通认证;

　　代表机型：

小米4c 高配版 全网通 京东商城 售价1499元 >>购买链接

　　小米4c：骁龙808 | 2+16GB | 5吋1080p | 前500万、后1300万像素 | 3080mAh | MIUI 6 by Android 5.1

高电压低电流 代表：MTK Pump Express

　　MTK自有的快充方案Pump Express简称PE，采用了和高通QC快充同样的高电压低电流方式，均会在充电时在手机与充电器间进行通讯，而区别在于其通讯协议的不同，MTK的PE技术是通过手机与充电器间有规律的VBUS电流脉冲来实现的。

　　PE技术目前最高电压同样支持9V，但其与QC技术的区别在于在9V与5V之间，PE技术还提供了7V的输出。

　　而MTK在今年7月份已经推出了PE+(Pump Express Plus)技术，已经可以提供24W(12V)甚至更高功率的输出，与之前的PE技术分别应用于高容量与低容量电池中。

　　代表机型：

魅族 MX5 16GB 移动联通双4G 京东商城 售价1699元 >>购买链接

　　魅族 MX5： Helio X10 Turbo | 3+16/32GB | 5.5吋1080p | 前500万、后2070万像素 | 3150mAh | Flyme 4.5 by Android 5.0

Type-C接口

　　说完了快充，我们来聊聊另一项跟手机USB接口有关的技术——USB Type-C。在Micro-USB接口高度普及与被用户普遍应用的前提下， 为什么不少手机厂商都在尝试采用全新的接口制式呢?要知道此举在目前看来可有点费力不讨好的嫌疑，毕竟不排除许多用户可能会因为这个不与众不同的制式而放弃购买。那么除了我们所熟知的正反两面随便插之外，Type-C接口还有什么优势可以让它成为有可能代替Micro-USB接口成为下一代主流接口制式呢?一起来看一看。

正反两面插

　　原理：DFP (Downstream Facing Port)是主，UFP (Upstream Facing Port)为从。除了DFP、UFP，还有个DRP (Dual Role port)，DRP可以做DFP也可以做UFP。当DPR接到UFP，DRP转化为DFP。当DRP接到DFP，DRP转化为UFP。两个DRP接在一起，这时就是任意一方为DFP，另一方为UFP。

　　该设计终结了长期以来USB插来插去的缺陷，节省了人们大量的时间，假设换一次方向2秒，按全球10亿人每天插拔一次USB，50%概率插错，共耗时277000多小时，约为31年，而使用Type-C节省的时间长久积累下来将是难以估量的。而且传统USB插错多多少少会对硬件造成磨损等损耗，减少其使用寿命，而Type-C的出现也大大减小了这个问题带来的后果。

快速

　　数据：USB Type-C端口的理论传输速度最高可达10Gbps，相比传统USB接口的极限传输速度5Gbps提升了一倍;

　　充电：现行USB接口的最高输出电压为5V，USB Type-C最高可支持20V/5A的电路规格，但需要注意的是，支持到20V/5A需要USB PD，而这需要单独的PD芯片才能实现。

　　此外，Type-C在扩展性上也更胜一筹，其影音传输方面最高可支持传输4K显示画面，而目前的USB 3.0只停留在1080p等级上，还有其双向性也是一大亮点，不过这类应用更多的是存在于计算机层面了，在此不再赘述，手机要发展到应用这些特点的程度可能还需要一定的时间。

　　代表机型：

乐 1s 32GB 金色 移动联通双4G 京东商城 售价1099元 >>购买链接

　　乐视 乐 1s：MTK Helio X10T | 3+16/32GB | 5.5吋1080p | 前500万、后1300万像素 | 3000mAh | EUI 5.5

2.5D屏幕

　　自14年底开始有旗舰机型搭载2.5D屏幕上市，2015年中2.5D屏可谓风靡大江南北，市面上的很多机型都采用了这个设计。

　　根据百度百科的说法，2.5D屏幕并非是一种屏幕玻璃材质，而是从形状、工艺上命名的一种玻璃。2.5D玻璃中间部分与一般的2D屏幕玻璃都呈一个平面，但与之不同的是它的边缘呈一定的弧度，使边缘看起来有水滴状般的效果。

　　优点：2.5D屏幕的优点可以分为视觉和触觉两个方面来说：

　　1、视觉：一般来说手机边框是高于屏幕本身的，尽管这样的屏幕有时采用了窄边框来强化了视觉效果，但是屏幕仍旧有一种“陷下去”的感觉。而采用了2.5D玻璃以后，玻璃高于边框，这样屏幕的立体感就强一些，使手机表面外观就如同盈而不溢的水滴，更具视觉张力。

　　2、触觉：2.5D屏的弧面造型更加符合人体工程学原理，因为在实际使用中，单手握持并以大拇指来滑动屏幕的操作方式出现几率很高，而当使用者采用这种姿势时，大拇指的滑动并非平面而是一个弧形，周边的弧面过渡消除了边缘生硬的棱角，大幅度提升了滑动屏幕的手感。

　　缺点：首先是2.5D屏幕相比传统的2D屏幕在加工工艺上相对复杂，良品率会有所下降，而成本会有所提升。其次就是在加工打磨时，会一定程度上的损耗屏幕的硬度。最后就是在实际使用中，弧形且突出手机平面的2.5D屏幕跌落时屏幕接触地面的几率会更高。

3D Touch/压力屏

　　说到屏幕，就不得不提到一个15年手机屏幕上新出现的功能——压力触控屏幕。苹果方面有iPhone 6s，安卓阵营有中兴 AXON 天机 mini 压力屏版和华为 Mate S。作为一种新兴的人机交互方式，压力触控屏幕的加入令智能手机的操作开启了一个新的纪元，将操作直接由二维升级程三维，不过该功能目前在使用层面上还十分依赖应用，相信随着该技术的发展这种情况会逐渐改观。

3D Touch

??　　原理：其实3D Touch的原理来自与电容触控屏，当手指按压屏幕时，屏幕会产生难以目测的弹性形变，这时屏幕内其中的一个电极靠近另一个电极时，电极间的电容发生变化可以对应检测到压力。而当分别轻压与重压时，手指与屏幕的接触面积存在不同，而对应地互电容也会发生变化。

　　其内部原理可以理解为：当屏幕被施加压力时，感应层与驱动层之间的电容改变且其改变量与变形量单调相关，由此就可测出施加在屏幕上的压力。

　　代表机型：

iPhone 6s 16GB 玫瑰金 全网通 京东商城 售价4988元 >>购买链接

　　iPhone 6s：苹果A9 | 2GB RAM | 前500万、后1200万像素 | 4.7吋1334 x 750分辨率 | 1715mAh | iOS

压力屏

　　安卓阵营的压力屏技术原理我们目前还不能详细得知，不过相信其中很大一部分来源于美国Synaptics公司的ClearForce技术。但其原理是依据电容屏电容变化还是其他方式尚不明确。

　　代表机型：

中兴 AXON 天机 mini 压力屏版 华尔金 全网通 京东商城 售价2699元 >>购买链接

　　中兴 AXON 天机 mini 压力屏版：骁龙615 | 3+32GB | 5.2吋1080p | 前800万、后1300万像素 | 2800mAh | MiFavor UI 3.2 by Android 5.1

对焦技术

　　相位对焦、自动对焦、红外对焦、激光对焦等等， 15年出现在手机上的摄像技术已经越来越先进，而且各大厂商也在进行不断的改进和尝试、创新。那么这些专业的词汇是否已经让你不明所以了呢?同样是加快对焦速度，这些不同的对焦方式之间又有什么区别呢?让我们分别来看一下。

　　在此之前，我们先来明确一下什么是对焦。对焦的过程就是通过移动镜片来使对焦区域的图像达到最清晰的过程。图像的清晰度最好的时候，是对比度最大的时候同时也是像差最小的时候。

　　而我们手机常用的普通对焦方式是反差对焦，是通过找对焦区域对比度最大的点作为对焦准确的点。

　　但是不同对焦区域的对比度的大小并不是固定的，系统也不知道对比度什么时候最大，所以需要来回去移动镜片来寻找。因此我们会发现，使用反差对焦对焦时，取景器有一个来回变焦的过程。而其明显的缺点就是在拍摄移动物体时候需要多次变焦或对不上焦，而对于纯色物体，系统也会因无法找出对比度何时最大而失败。

相位检测自动对焦(PDAF)

　　刚才我们说了，反差对焦就是通过找对焦区域对比度最大的点作为对焦准确的点，而相位对焦则是找对焦区域相差最小的点作为对焦准确的点。而被拍摄物体的某一个点会从各个方向发出光线通过镜片成像到传感器上，当不同方向的光线成像落到传感器的同一个位置的时候，称之为像差最小。

　　如图所示，紫色是物体的一个点，黄色是传感器即成像面，1号蓝色镜片离传感器太远，上下两条光线所成的像没有重合;2号蓝色镜片和传感器的距离合适，上下两条光线所成的像重合了没有像差，所以对焦成功;3、4号蓝色镜片离传感器的距离太近了，上下两条光线所成的像没有重合，但是和1号不同的是像差的方向是不一样的。

　　而相位对焦就是通过额外的装置或者特殊的像素点(图中用红色和绿色表示)判断成像相差的情况，以此来确定镜片如何移动，减少镜片的无谓移动，从而缩短对焦时间。

　　代表机型：

三星 Galaxy Note 5 32GB 全网通4G 京东商城 售价5388元 >>购买链接

　　三星Galaxy Note 5：Exynos 7420 | 4+32GB | 5.7吋2K分辨率 | 前500万、后1600万像素 | 3000mAh | Android 5.1

激光/红外对焦

　　激光、红外对焦其实在原理上属于同一种对焦方式，其对焦速度中等，成像成功率高，且在弱光或纯色环境下适应性强。

　　原理：基本原理就是一个激光测距仪，利用红外激光集中、不易扩散的特性，通过记录红外线从设备发射到经过被拍摄物体反射最后回到设备的时间差来计算设备到被拍摄物体的距离，从而实现精准的对焦。

　　值得注意的是，激光/红外对焦使用的是红外波长的光，属于不可见光的一种，对于人体没有任何危害。

　　代表机型：

一加2 64GB 移动联通双4G 京东商城 售价2399元 >>购买链接

　　一加2：骁龙810 | 4+64GB | 5.5吋1080p | 前500万、后1300万像素 | 3300mAh | H2OS by Android 5.1.1

总结

　　上述这些基本就是在2015年得以飞速发展以及普及的一些智能手机上的技术，其实从15年开始，中国的智能手机市场就已经趋于饱和了，手机真正更新换代的速度开始减慢，而各厂商为了手机拥有更好的体验，对于手机软件及硬件的优化却一直没有停止，这也是为何上述的这些技术会有如此长足的发展或是大范围的普及。当然，随着科技的发展，越来越多的科技技术会逐渐融入到我们手中的智能手机中，让手机变得更为全面且易用，至于今年手机上又会出现什么全新的技术与功能，让我们一起拭目以待吧。■