如今的智能手機功能越來越強大，從最開始打電話發(fā)短信，到現(xiàn)在的拍照上網(wǎng)打游戲，手機已經(jīng)成為“陪伴”人們時間最長，交互最多的東西。手機中的那些人機交互都是怎么實現(xiàn)的呢？

0****1

觸覺

取消鍵盤采用觸摸屏標(biāo)志著手機正式進入智能時代。現(xiàn)在流行的電容屏原理很簡單，利用導(dǎo)電透明的ITO（氧化銦錫）膜，驅(qū)動做成M個發(fā)射通道，感應(yīng)做成N個接收通道，橫縱交錯，就可以形成互電容，即為觸控感應(yīng)點。圖案可以做成條形，雙條形，雙面菱形，菱形+六邊形等。

當(dāng)有手指觸摸屏幕時，感應(yīng)電容Cx變小，給外部調(diào)制電容Cmod充電更快，當(dāng)Cmod電壓達(dá)到Vref后，觸發(fā)開關(guān)，電阻RB接地放電，Cmod電壓低于Vref后開關(guān)斷開，又開始給Cmod充電，形成Sigma-Delta調(diào)制。有手指觸摸相比無觸摸時，充電時間變短而放電時間不變，因而占空比增加，相同時間內(nèi)的方波數(shù)量變多。輸出方波比特流與PWM信號進行與運算，即可計算脈沖掃描周期內(nèi)的方波數(shù)量，從而檢測出觸摸位置。

除了觸控之外，觸覺反饋也是現(xiàn)在手機的一大賣點。Home鍵解鎖的細(xì)膩振感，鬧鐘撥盤和滑桿的清脆觸感，游戲里摩擦碰撞的立體反饋，都是依靠線性馬達(dá)的振動實現(xiàn)。低端機采用的轉(zhuǎn)子馬達(dá)通過磁場使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動，啟動停止都慢，較為拖沓，聲音也是“嗡嗡嗡”的。中高端手機普遍采用線性馬達(dá)，特別是X軸線性馬達(dá)。通電后彈簧質(zhì)量塊可以在上下左右方向產(chǎn)生振動，啟動停止速度都很快，振感立體干脆，因而可以做到細(xì)膩的觸感，聲音也是“噠噠噠”的。

02

視覺

作為最主要的信息交互渠道，視覺在人機交互中所占的分量越來越重。

我們在觸控屏上點開某個圖標(biāo)后，顯示驅(qū)動芯片迅速開始工作，將對應(yīng)的畫面呈現(xiàn)在屏幕上。LCD屏的液晶層上下會有透明電極，行掃描線決定這一行的TFT晶體管是否開啟，列信號線控制加在液晶的電壓大小，從而影響液晶層的透光率。從屏幕底部投射上來的背光源經(jīng)過這層被掃描線和信號線共同決定的液晶層后，就會產(chǎn)生明暗不同的光。投射上來的光向外輻射時經(jīng)過彩色濾光片就變成了明暗可控的紅綠藍(lán)三原色，從而可以顯示出任意配比的色彩。

LCD因為有背光存在能耗較高，且LCD無法完全遮光，因此會出現(xiàn)不夠黑的情況，屏幕和邊框的縫隙也會出現(xiàn)漏光現(xiàn)象，現(xiàn)在高端手機都開始采用AMOLED屏。

AMOLED采用LED自發(fā)光，無需再用背光模組，能耗大大降低。掃描線開啟開關(guān)MOS，信號線的電平通過開關(guān)MOS給電容充電，打開驅(qū)動MOS，電容上的電壓和信號強度成正比。OLED Power通過驅(qū)動MOS給LED的陽極提供驅(qū)動電流，發(fā)光強度和電流大小成正比，從而可以通過信號線控制光的明暗。在發(fā)光層，陽極來的空穴和陰極來的電子匯合，在有機材料中釋放能量，使有機發(fā)光物質(zhì)進入激發(fā)態(tài)，回落至基態(tài)時輻射躍遷，從而發(fā)出明暗可控的紅綠藍(lán)三原色的光。

另一個跟視覺強相關(guān)的是攝像頭，圖像傳感。

開啟相機拍照時，VCM（音圈馬達(dá)）迅速開始工作，加在線圈上的電流，在磁場的作用下，會產(chǎn)生Z軸方向的力，推動鏡頭移動，電磁力與彈簧力平衡，從而控制鏡頭的位置。一般低端機器會用中置或底置的馬達(dá)，而高端手機則會用OIS（光學(xué)防抖）馬達(dá)，控制鏡頭的平移或者整個鏡頭的偏轉(zhuǎn)，最高可以實現(xiàn)3°的抖動補償。

遠(yuǎn)處的光通過攝像頭模組聚焦后，進入Camera sensor，利用表層的IR膜濾掉紅外雜光，經(jīng)過微透鏡，進入彩色濾光片，因為人眼對綠光更敏感，會按照拜爾陣列設(shè)計，G:R:B=4:2:2分配。最后在光電二極管上產(chǎn)生對應(yīng)顏色的感應(yīng)電流，從而將光信號轉(zhuǎn)為電信號。而屏幕在設(shè)計時考慮到RGB三原色的使用壽命，也會按照G:R:B=4:2:2分配，正好和CIS對應(yīng)了。

03

聽覺

近年來TWS耳機的盛行使得手機揚聲器頗為尷尬。作為最原始的手機功能之一，音頻從最開始的打電話能響，到現(xiàn)在的立體聲高音質(zhì)，也是一路演進。從Codec解碼的音頻信號在Class D類功放里通過PWM調(diào)制被轉(zhuǎn)為方波信號，驅(qū)動推挽結(jié)構(gòu)的放大器工作，現(xiàn)在為了獲得高音量，一般會在放大器內(nèi)部集成升壓電路。輸出的方波信號通過LC低通濾波就可以還原為模擬的正弦波信號，驅(qū)動8歐姆喇叭里的線圈帶動振膜發(fā)出聲音。高端機的立體聲方案則會多加一個喇叭，利用兩個喇叭位置的不同產(chǎn)生聲音信號時間和相位的延遲，從而在人耳產(chǎn)生立體聲的效果。

除了直觀感受的觸覺、視覺、聽覺之外，手機上還有很多其他的交互方式。如實現(xiàn)屏幕靠近人體自動息屏的距離傳感器（P Sensor），隨著環(huán)境光強度改變屏幕亮度的環(huán)境光傳感器（ALS），靠近人頭后自動降低輻射的SAR Sensor，等等。