手機用到的感測器有哪些(手機感測器是幹什麼用的)
在手機的發展過程中,手機也更加的智慧化。從1876年貝爾發明的電話,在長達一個多世紀的發展,電話走近了千家萬戶。
諾基亞、摩托羅拉、黑莓的年代,我們用著各式各樣的按鍵機,小靈通小螢幕的2/3G手機,再到現在飛速發展的全面屏似的5G手機,打電話已經不再是手機的最主要功能,像是一臺集相機,遊戲,電視,網路,MP3,MP4,畫畫,計算器,書本等等於一身的一個會打電話的智慧機器,就像似一臺迷你微型手持電腦。
但是這個智慧化的手機裡,卻離不開許許多多的感測器,通過這些感測器,手機實現了許多的功能,也更加的智慧化。
導航欄
1.接近光感測器 2.姿態感應器 3.鐳射對焦感測器 4. 霍爾感應器 5.陀螺儀 6. 加速度感應器 7.電子羅盤 8.色溫感測器 9.人臉識別 10.氣壓計
1.接近光感測器
這個感測器(光線和距離感應器整合)主要用於感應光線強弱,感測器會捕捉周圍環境光線強度的變化,自動調整手機亮度,以實現省電,防止誤觸。功能可用於接聽電話時螢幕保持黑屏且防止誤觸掛掉電話,自動調節螢幕亮度,如夜間降低螢幕亮度等。防誤觸模式等。
光線感應器:直白來理解就是感應裝置周圍光線的這麼一個裝置,光線感應器又叫亮度感應器(Light-Sensor),大量用於手機、平板上,光線感應器能夠根據使用裝置時周圍所處的光線亮度情況,自動調節螢幕亮度,能夠降低裝置耗電量(省電)的同時給使用者帶來最佳的視覺效果。
華為P40 PRO光線、距離感應器示意圖
距離感應器:直白來說就是檢測物體距離的一個裝置,距離感應器也叫位移感測器,可以感應物體間的距離,用於其他應用。例如手機中接聽電話時,距離感應器會監視耳朵與螢幕之間的距離。當耳朵過於靠近手機螢幕,距離感應器感應到距離過近,就會關閉螢幕防止誤觸掛掉電話。
2.姿態感應器
姿態感應器不是感測器,只是一顆低畫素、低功耗鏡頭,可以用於全天候的人臉和手勢動作識別,不影響手機續航。如p40 pro/ 裡的前置tof鏡頭整合了姿態感應功能,姿態感應器有什麼用呢?可以感應姿勢和手勢的控制,比如華為的隔空手勢,注視不息屏。
P40 PRO姿態感應器示意
3.鐳射對焦感測器
該感測器主要用於對焦,通常位於手機後置鏡頭模組,作用是在拍照過程中起到輔助作用,在相機預覽拍照錄影像方面加快對焦速度,快速對焦,帶來更好的拍照體驗。
4.霍爾感應器
霍爾感測器是根據霍爾效應(美物理學家霍爾研究發現的一種電磁效應)製作的一直磁場感測器。在手機上最直接的應用就是皮套,在現在有很多皮套手機殼,當合上蓋時,手機會自動息屏,即合上皮套關屏。那其原理是什麼呢?
某寶皮套手機殼
原因是手機中內建了一個霍爾感測器,皮套上內建有磁鐵,當皮套靠近螢幕時,會觸發霍爾感測器
5.陀螺儀感應器
陀螺儀感應器又叫角速度感應器,和加速度感應器不同,陀螺儀感應器可以感應到手機任何方向的轉動的角度,測量偏轉和傾斜時的轉動角速度,然後再經過處理器運算得到手機旋轉角度。
手機中的應用:
(1)駕駛類遊戲中更加真實,通過陀螺儀能夠實現遊戲畫面變化和控制車輛轉向速度,提升遊戲體驗。
(2)可以在手機拍照中輔助攝像頭進行防抖,經過陀螺儀計算測量手機抖動角度,根據角度校正拍照過程中鏡頭的抖動,防止照片過於模糊,成片差。
(3)和平精英中也使用了陀螺儀來控制槍支瞄準鏡準心。
(4)地圖導航時,遇到隧道等訊號較差的地方,手機因為網路差的緣故,位置會有延遲。為了改善這個原因,陀螺儀會利用進隧道之前的定位的地點和陀螺儀檢測到的運動速度、時間以及方向,判斷出當前的位置,實現暫時定位。
(5)手機搖一搖(最令人頭疼的廣告搖一搖)功能等等
6.加速度感應器
加速度感應器也叫運動感應器,用來測量加速力(物體在加速過程中作用在物體上的一種力如地球引力)。加速度感應器測試多個維度,x、y、z方向上的加速度值,測試瞬時加速和減速動作。當我們使用手機跑步時,手機會出現上下襬動的動作,加速度感應器會檢測手機在某個方向上的擺動,使得加速度產生一定的來回變化,測量這個來回變化次數就可以計算出我們的行走步數。能夠捕捉到手機的運動模式,比如晃動,甩動……
手機中通常應用於運動健康軟體、計算步數、重力類遊戲、車類遊戲轉向、手機翻轉靜音等
7.電子羅盤
電子羅盤也叫數字羅盤,在手機中不僅是一個軟體也是一個硬體,比較適合不會使用地圖的人使用,和傳統羅盤一樣,可以大致估計當前所處位置。作用是根據手機位置的不同顯示方位和俯仰角。如華為手機中的指南針
華為指南針
8.色溫感測器
拍照過程中可以檢測環境的色溫情況,使我們拍出的照片色彩更加的準確不會偏色,讓照片層次清晰、細節更飽滿,在黑暗中可以補光,準確還原圖片色彩。一般色溫感測器就是我們所指的閃光燈。其中多光譜色溫感測器中的多光譜,是指包含可見光和不可見光,一般我們也說雙色溫閃光燈。作為拍照補光的工具,如今也是被大家拿來當手電筒用了。
HUAWEI P40 PRO多光譜色溫感測器展示
9.人臉識別
手機中有兩種人臉識別方式,3D結構光和tof。
手機廠商說的景深攝像頭也叫TOF攝像頭,TOF包括兩部分(鐳射發射器 鏡頭)
華為P30 PRO拆機 tof模組
直白來說就是測距的攝像頭,識別距離在0.1m-100m之間,tof全稱Time of Flight(飛行時間測距技術)。當我們在使用手機拍照時,場景多且複雜,加上環境干擾對拍照的影響,普通攝像頭拍照得到的照片沒有層次感,看起來也不自然,虛化效果較差,對焦速度較慢,特別是夜間成像效果不理想(tof工作是不需要藉助外界光線的,可以自主發射紅外光線),這時候就需要tof鏡頭來輔助,通過主攝 tof攝像頭的方式可以改善這些缺點。那我們來看看原理是什麼樣呢?如下所示:
結構光和tof原理
TOF工作原理: 感測器發出一定波長的的脈衝紅外光線(面光源),在遇到被拍攝物體後反射,反射回來的紅外光線會被感測器接收。這時候感測器會計算光線發射的時間和反射的時間差或相位差,來換算被拍攝物體的距離,產生被拍物體的深度資訊,再結合傳統相機拍攝,就得到了被拍物體的一個三維模型。
華為p40 pro 陶瓷白 tof示意圖
值得注意的是,①tof比3D結構光能夠識別更遠的距離(0.1-100m)。②但tof也有缺點,比如在3D成像精度、深度圖解析度方面較低。③結構光技術目前仍有一些難以突破限制的地方,比如容易受到陽光的影響,參照點有限(跟廠家有關會有一定差異)大約為3-30萬(過密就無法拍到距離),結構光拍攝影象需要系統額外運算,這樣會增加處理器的負擔導致識別時間過長。④結構光的製造成本高於tof。⑤結構光體積要大於tof。
結構光工作原理:
結構光(識別距離0.1-10m),比較適合近距離檢測,精度高於tof,廣泛用於人臉識別、考古建模等工業檢測方面。目前國產中最早為華為mate20 pro搭載,還有小米8,OPPO find x,其工作原理類似於使用聲納系統,再通過反射資訊來確定海底深度,從而繪製海底地圖。手機上的3D結構光是通過人臉深度表現反射光線來確定深度資訊。工作過程為:
結構光原理
紅外光線投射器,將具有一定結構特徵的光線投射到被拍攝物體上,再由專門的紅外攝像頭進行採集。這種具備一定結構的光線,會因被攝物體的不同深度區域,而採集不同的影象相位資訊,然後通過運算單元將這種結構的變化換算成深度資訊,以此來獲得三維結構。直白來說就是通過光學手段來獲得被拍攝物體的三維結構,再將這個資訊用於更深入的應用。
搭載的tof鏡頭,比較適合對焦 景深檢測的應用場景。由於帶有一顆紅外功能的攝像頭,在光線不足和黑暗場景中會獲得更加準確的景深資訊,提高3D影象精準度,這樣可以帶來最佳的人像模式拍照體驗。也可用於3D建模、人臉支付、3D表情以及3D人臉識別,甚至是未來VR類遊戲,後置tof也用於測量物體長度(如華為AR測量功能)。
華為AR測量
華為Mate30 pro結構光展示
小米8結構光展示
10.氣壓計感測器
也叫氣壓計,氣壓計用來測量大氣壓強。主要功能是通過大氣壓強高低來判斷當前高度,通常用來輔助定位,準確快速定位所在位置。應用在地圖導航方面準確性上,如開車是在高架上還是高架下道路,室內定位(在幾層樓)
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