16萬億市值！史上最大企業(yè)，市值相當于5個深圳GDP！這是不久前蘋果公司市值又創(chuàng)新高，一些媒體的贊美之詞。

蘋果（Apple）無疑是一家偉大的公司，其崛起源于它推出了iPhone、iPad、AirPods等具有劃時代意義的產(chǎn)品，從而引領產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也占盡先發(fā)紅利優(yōu)勢。

這些產(chǎn)品為什么能夠帶來無與倫比的用戶體驗？答案是，傳感器，這才是蘋果產(chǎn)品帶給我們更好用戶體驗的關鍵，才是支撐蘋果市值的重要原因。

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初代iPhone：為什么能提供跨時代的人機交互體驗？

2007年1月，喬布斯在蘋果 Macworld 2007上，向大家介紹了初代iPhone手機：iPhone 2G。

從現(xiàn)在看，這部手機開創(chuàng)了消費電子的新時代，并創(chuàng)造了一個全新的人際交互時代：iPhone正面僅有一塊屏幕和一個Home鍵，除此之外竟然沒有任何一個實體按鍵！

怎么操作？怎么打字？放在口袋里會誤觸嗎？聽電話會碰到屏幕嗎？

我們有很多疑問，蘋果的解決方案就是：傳感器，更多的傳感器。

多點觸控屏幕：第一款用戶可以用手指直接進行交互的手機

iPhone的成功，很大程度上歸功于其革命性的人機交互操作。在iPhone之前，我們是怎么操作手機、電腦等電子設備呢?

要么是鍵盤、鼠標，要么是一根小小的手寫筆，總之，在iPhone出現(xiàn)之前，人類的手指無法與設備直接、流暢的互動，必須通過額外的設備進行復雜的操作，顯然，這違背了人類的操作體驗。

喬布斯發(fā)布的iPhone，上下滑動，手動點擊，雙指縮放等操作方式，直接使用手指即可完成，已經(jīng)十分接近于人類的本能行為了。在發(fā)布會上，喬布斯僅僅一個滑動歌曲菜單這個簡單操作，就引發(fā)了下面的一陣陣歡呼。

在此之前，這種操作方式，只在科幻電影中出現(xiàn)，或者在我們的現(xiàn)象中出現(xiàn)，而這正是初代iPhone成功的最大原因。

這種操作方式的實現(xiàn)，有賴于多點觸控技術的成熟——這實際上是一套放置在顯示屏之上的多點觸控傳感系統(tǒng)，即在顯示屏上方加上觸摸傳感層。

正如我們所知，iPhone上使用的是電容式觸控屏，即手指在點擊觸控層形成電流，手機感知到電流并通過計算就獲得手指在屏幕上的位置，從而完成相應的操作。

在發(fā)布會上，喬布斯用了很長的篇幅介紹了這種交互方式，喬布斯說：“這就是未來。”

多點觸控屏幕，讓 iPhone 有了觸覺。

近距離、光度、加速度傳感器：賦予iPhone吊打同時代手機的智能

初代iPhone不支持彩信、不支持文本復制粘貼、不能安裝第三方APP，如果從這些角度看，初代iPhone還只是個功能機。之所以說iPhone是智能手機的鼻祖，除了多點觸控屏幕外，就是眾多傳感器組合帶給iPhone遠超同時代眾多手機的智能化水平。

前文我們提到，iPhone會不會誤觸？打電話怎么關屏幕？等等疑問，iPhone內(nèi)置了大量傳感器優(yōu)雅地解決了這些問題。

接近傳感器（Proximity sensor）

在 iPhone 的正面，有一個接近傳感器，通過紅外線感應，可以檢測到人臉與手機屏幕的距離。

如果距離非常貼近，手機就會將屏幕關掉，這樣既能省電，又能避免臉部觸碰產(chǎn)生的誤操作。

環(huán)境光傳感器（Ambient light sensor）

在iPhone右側，有一個光度傳感器，可以檢測可見光的亮度強弱，這樣手機就可以智能調(diào)節(jié)屏幕亮度，不必手動調(diào)亮度。

加速度傳感器（Accelerometer）

這是iPhone上最令人印象深刻的傳感器之一，這個加速度傳感器是一個基于MEMS（微機電系統(tǒng)）的 加速度計，可以用來判斷手機的朝向。

iPhone使用加速度傳感器，可以讓手機屏幕翻轉以橫向格式查看圖片和視訊——這又是一項令人驚嘆的交互操作，那時還沒有人這么做，也很少有手機結合MEMS功能，就算有也只是用于一些與屏幕無關的應用程序。

而在蘋果推出基于MEMS傳感器的應用后，不久就有應用開發(fā)社群加以擴展了。

接近傳感器、環(huán)境光傳感器、加速度傳感器，這是喬布斯在初代iPhone發(fā)布會上著重介紹的三個重要傳感器，通過這些傳感器組合，iPhone完成了智能關閉屏幕避免誤操作、智能調(diào)節(jié)屏幕亮度、智能旋轉屏幕等操作，其智能化吊打當時市面其他競品，傳感器賦予手機智能化！

而這些傳感器，現(xiàn)在已經(jīng)成為智能手機的標配。

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更智能、更強大、更多傳感器

隨著iPhone的進化，其傳感器也越配置越多，提供了更智能的體驗。

時至今日，iPhone的傳感器越來越強大，譬如加入了色溫傳感器，比檢測環(huán)境光強度更進一步，能夠檢測環(huán)境光線色溫情況，調(diào)整屏幕色溫（冷色還是暖色），讓人眼始終有非常舒適的觀感。

偉大的定位：GPS傳感器

在iPhone二代（2008），即iPhone 3G引入了GPS，通過衛(wèi)星信號，能夠確定手機的位置，因此也叫位置傳感器。

讓手機具備導航功能，這讓手機的使用場景又大大擴展了：譬如地圖導航，基于位置服務的各種應用（沒錯，就是美團、滴滴等等）。

甚至，借助GPS定位功能，讓丟失的手機能夠被找到也成為可能。

辨別方向：磁傳感器（Compass）

但是，GPS只能定位，不能辨別方向，只有你向某個方向進行移動，系統(tǒng)才能估算你的運動方向。同時，如果GPS信號不好，沒有運動方向修正，這樣帶來的位置誤差也非常大。

為了解決這個問題，在iPhone 三代（2009）即iPhone 3GS上，引入了電子羅盤（Compass），這是個磁傳感器，直白點說，就是指南針的功能，只不過是基于MEMS的指南針，小到能集成在手機主板上，能夠辨別手機的朝向。

iPhone上又一個劃時代的傳感器：陀螺儀（Gyroscope）

你在手機上玩過賽車或者平衡球等游戲嗎？通過擺動手機，我們就能操控汽車轉向或者球的運動軌跡，這怎么做到？

為了感知物體的這些動作，需要用到一個傳感器——陀螺儀（Gyroscope），也叫做角速率傳感器。

而iPhone 4（2010），是世界上第一個帶有陀螺儀傳感器的手機！

陀螺儀的原理，是一個正在高速旋轉的物體(陀螺)，它的旋轉軸沒有受到外力影響時，旋轉軸的指向是不會有任何改變的。陀螺儀就是以這個原理作為依據(jù)，通過轉動位移，來計算出轉動加速度。

當然，iPhone上用的是MEMS三軸陀螺儀，通過轉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)。

有了陀螺儀，我們就可以很“靈活”的操縱手機，手機里的程序，也可以根據(jù)傳感器的反饋，對我們的操作進行相應計算，進行相應操作。

這樣，手機更有趣了！通過轉動、移動手機，我們就可以操縱游戲或者程序進行各種操作，這些操作以前只在電影中出現(xiàn)！

• 過熱危險！內(nèi)部溫度傳感器（Internal Temperature Sensor）

如我們所見，手機的功能越來越強大，需要更高的計算量，與此同時，芯片也帶來更大的發(fā)熱量。為了監(jiān)測手機內(nèi)部溫度情況，避免過熱導致的安全風險。

iPhone首次在手機引入了內(nèi)部溫度傳感器，如果手機溫度過熱，就會提示關機等操作，以將溫度降下來。從安全角度上看，蘋果總是更領先其他廠家。

iPhone 4 是喬布斯最后一次親自發(fā)布的蘋果手機，之后一年喬布斯去世。

走了幾步樓梯？氣壓傳感器（Barometer）

在iPhone 6/6 Plus上，蘋果引入了氣壓傳感器（也叫氣壓計），有了氣壓計，就可以根據(jù)氣壓變化，準確測量海報。

那么，有人會問，這跟GPS測量海拔有什么不同？GPS測量海拔通過衛(wèi)星信號數(shù)據(jù)計算，存在誤差較大，而通過氣壓計則相對誤差小很多。同時，在室內(nèi)，譬如爬樓梯等情況，只有氣壓計能夠準備計算爬升步數(shù)和高度。

此外，氣壓計在輔助GPS定位、室內(nèi)定位、測試防水等方面，也有重要作用。

有趣的是，初代iPhone SE上就沒有氣壓計。然而，到2022年，還是有一些中低端智能手機沒有配備氣壓計，這也是某些手機不能計算樓梯步數(shù)的原因。

更好的陀螺儀——六軸陀螺儀

對于引入更先進的傳感器，Apple一直有著一股執(zhí)念，因為蘋果始終認為，更先進、更準確的傳感器，是提供更優(yōu)質(zhì)智能體驗的基礎。

在iPhone 6/6 Plus上，蘋果除了引入氣壓外，還將原來一直使用的三軸陀螺儀升級為六軸陀螺儀，對于轉向的辨別，能夠帶來更高的靈敏度。

iPhone 6/6 Plus上使用的MEMS六軸陀螺儀來自著名MEMS傳感器廠商應美盛（InvenSense），同時還搭載了一個博世（Bosch）的三軸加速度計作為輔助。

為什么有了六軸陀螺儀還有加個三軸加速度計？

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)設計上，真是舍得下功夫。

iPhone 6內(nèi)含1顆InvenSense的六軸陀螺儀-加速度計組合組件，以及1顆Bosch的三軸加速度計BMA280

不僅能感知位置還能感知壓力的屏幕：壓力傳感器（3D Touch）

3D Touch是蘋果在iPhone 6S/6S Plus上引入的傳感技術，通過在屏幕上增加壓力傳感器，使屏幕不僅能感知手指的位置，還能感知手指按壓的力度。

為了模擬屏幕按壓的反饋，蘋果特意加入了叫TAPTIC Engine的反饋馬達，以在按壓屏幕時，根據(jù)不同壓力提供相應的反饋振動。

然而，這一功能除了喚出二級菜單外，也只有稱重等寥寥幾款應用在使用，也是罕見的沒有其他安卓廠商跟進的iPhone傳感器技術。

拍出深度：激光雷達（LiDAR）

在iPhone 12 pro上，蘋果引入了在此前iPad系列中已經(jīng)加入的激光雷達LiDAR傳感器，讓iPhone的傳感器陣容更加壯大，這也是手機上第一次搭載激光雷達傳感器！

激光雷達通過發(fā)射激光獲得反射，可以快速探測物體距離、記錄深度信息等，目前激光雷達已被認為是實現(xiàn)自動駕駛的關鍵技術，在智能汽車中正被廣泛使用。

通過iPhone的激光雷達，除了能夠在拍照時獲得更好的景深效果，還可以掃描物體的3維數(shù)據(jù)，從而生成3D圖片，打破現(xiàn)實與虛擬的界限，在游戲、3D 設計等場景有更多的可能性。

更好的圖像傳感器：建立行業(yè)拍照標桿

圖像傳感器，是手機上最重要的傳感器，iPhone上最重要的三個傳感器之一，拍照攝像也是消費者最看重的功能。而手機的圖像傳感器，不計算前置攝像頭，背面由一顆、兩顆，到現(xiàn)在的3顆、4顆已經(jīng)成為手機圖像傳感器常規(guī)配置。

而無論手機圖像傳感器如何進化，iPhone總是各家友商對比的標桿，可以說，是iPhone奠定了圖像傳感器在手機的重要地位。

在一開始，iPhone就將手機拍照功能作為最重要的應用之一，從硬件到軟件，其優(yōu)化是全方位的，力度也是排在手機所有部件前列。

優(yōu)秀的圖像傳感器，是帶來良好攝像的基礎。

2007年，初代iPhone配置了200萬像素的CMOS攝像頭，其拍照效果就走在行業(yè)前列，其拍照效果超過了同時期的諾基亞 7500的200萬像素攝像頭。

iPhone手機圖像傳感器選擇的品牌變化，見證的CMOS圖像傳感器風云變幻的歲月。

初代iPhone的CMOS圖像傳感器來自Micron Imaging，即美光科技旗下，在當時的CMOS圖像傳感器市場，其排在全球第二，豪威科技第一，索尼第五。

初代iPhone和iPhone 3G都采用的Micron Imaging的 圖像傳感器。到了2009年開始，蘋果轉而使用豪威科技（OmniVision）的CMOS圖像傳感器，一直到2011年 IPone 4s發(fā)布，蘋果才轉用索尼的CMOS圖像傳感器，直到今天。

iPhone相機圖像傳感器硬件的變化，很好地見證了CMOS圖像傳感器十余年來的技術更迭：從“前照式”到“背照式”，再到“堆棧式”。

豪威科技目前已被我國韋爾股份收購，成為地道中國企業(yè)。而豪威科技也與索尼、三星等在CMOS圖像傳感器領域三足鼎立，遠遠甩開其他競爭對手。

從初代iPhone的200像素的攝像頭，到500萬、800萬、1200萬，從一顆到兩顆到三顆，從長焦、廣角、超廣角……每一代iPhone發(fā)布，蘋果都會對其圖像傳感器進行升級，使用的也都是這個星球上最好的圖像傳感器產(chǎn)品。

iPhone對其圖像傳感器和拍攝系統(tǒng)的重視和優(yōu)化，是全方位的。

不斷進化的生物安全識別：從指紋識別傳感器到深度傳感器

生物識別傳感器，是iPhone手機上最重要的三大傳感器之一。從指紋識別傳感器到3D深度傳感器，蘋果一直在思考更好的生物安全識別方式。

手機里有很多重要的資料和寶貴的數(shù)據(jù)，怎么避免這些資料在手機丟失后的安全？最開始我們使用了數(shù)字密碼和圖案識別的方式，顯然，這樣不夠“人性化”，也不夠安全。

2013年，在iPhone 5C/5S上，蘋果引入了指紋識別傳感器（Touch ID），這是首次在手機上引入了生物指紋識別傳感器！

指紋識別傳感器的加入，又開創(chuàng)了一條人機交互的先河，從此，解鎖手機刷指紋，成為主流方式，直到今天。

同時，在蘋果的引路下，指紋識別傳感器也在消費市場得到不可思議的增長，造就了一大批指紋傳感器廠商，尤其是國內(nèi)的匯頂科技、邁瑞微、費恩格爾、信煒、貝特萊、思立微、集創(chuàng)北方、比亞迪等廠商。

深度傳感器：舍棄指紋，用臉部解鎖？

之后，iPhone的指紋識別傳感器經(jīng)過了多次迭代，最終在2017年的iPhone X上，被去除，取而代之的是一套“劉海”傳感器系統(tǒng)——真深度攝像系統(tǒng)，這也是蘋果認為替代指紋識別傳感器的iPhone下一個十年的形態(tài)。

在iPhone的“劉?！鄙希苊苈槁楸椴剂?種傳感器，其中深度傳感器最核心的是兩個部分，發(fā)射端（Dot projector）和接收端（Infrared camera）。

發(fā)射端發(fā)射出 30000 個點的紅外激光，有一定傾斜度，然后通過人臉反射到接收端中，這樣根據(jù)反射角度情況，就能判斷臉部每塊的深淺了。

如果光線太暗怎么辦？iPhone增加了一個泛光照明器（Flood Illuminator），就像一個補光燈——不同的是其發(fā)射的是紅外線，這樣即使在黑夜也不影響人臉識別了。

此外，位置傳感器（Plroximity sensor）用來感知人臉到屏幕的距離，環(huán)境光傳感器（Ambient light sensor）用來感知環(huán)境的亮度，這些傳感器都一脈相傳。

雖然因為形態(tài)問題，iPhone的“劉海”屏備受吐槽，但卻也一直沿用至今。那么，蘋果的下一代生物識別傳感解決方案會是什么？會回歸屏下指紋傳感器嗎？

Hey Siri！越來越多的MEMS麥克風，另一個億級產(chǎn)品的誕生

MEMS麥克風是蘋果手機最重要的三大傳感器之一，從初代iPhone的一個MEMS麥克風，到iPhone 4上集成兩個MEMS麥克風，iPhone 5上變3個MEMS麥克風。

可以看到，與圖像傳感器一樣，iPhone上的麥克風也是不斷地在增加，其性能也不斷地被加強。

有了麥克風，手機就有了耳朵，可以收到聲音，這也是手機最重要的功能。

加入第二顆麥克風，一般是為了降噪考慮，通過算法，使用兩個麥克風，可以除去除語音外的環(huán)境噪聲，從而帶來更好的通話體驗。

目前，一般手機都配置了兩顆MEMS麥克風。

在iPhone上，第三顆麥克風在集成在了屏幕里，主要是為了響應語音助手“Hey Siri”的喚醒和操作，這是一顆“always-on”低功耗MEMS麥克風。

而MEMS麥克風等微型傳感器的成熟，也造就蘋果繼iPhone后的另一個億級產(chǎn)品——AirPods的誕生。

2016年9月，蘋果發(fā)布了第一代AirPods，以其輕巧的方便的佩戴，引爆了TWS真無線藍牙耳機市場，AirPods及其后繼者年銷售量已經(jīng)超過1億副。

AirPods上配備了麥克風、紅外傳感器和一個運動加速計來進行入耳檢測，同時，最新的AirPods系列耳機，配置了3顆MEMS麥克風，用于拾音、降噪、語音命令、自適應均衡等功能。

AirPods耳機拆解，紅框為MEMS麥克風（來源：我愛音頻網(wǎng)）

蘋果公司產(chǎn)品的MEMS主要為我國廠商歌爾股份、瑞聲科技等制造，經(jīng)過多年的發(fā)展，歌爾股份已經(jīng)成為全球最大的MEMS聲學傳感器廠商，中國最大的MEMS傳感器企業(yè)，在全球排名第6，相關信息可參看《中國最大傳感器企業(yè)是？最大MEMS公司是？這些很多人都不知道》內(nèi)容。

今天，歌爾股份、瑞聲科技、敏芯科技等為代表的中國MEMS麥克風企業(yè)，在全球已占有一席之地，因此，蘋果也間接帶動了我國MEMS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

結語

遍歷蘋果電子產(chǎn)品的發(fā)展歷史，我們可以發(fā)現(xiàn)，隨著產(chǎn)品的升級，越來越多的傳感器被應用在里面。許多傳感器，譬如指紋識別傳感器等，領先其他廠商一個時代，正是這些傳感器，給消費者帶來無與倫比的產(chǎn)品體驗。

隨著MEMS、柔性電子技術在傳感器的深入滲透，傳感器將在元宇宙、物聯(lián)網(wǎng)、智能可穿戴等越來越多的產(chǎn)品上應用，而蘋果，也已計劃在最新的電子產(chǎn)品引入血壓、血糖等監(jiān)測傳感器。

更好的產(chǎn)品，更受用戶青睞的產(chǎn)品，必定配備更高質(zhì)量的傳感器。萬物傳感的時代，也將到來。未來，是屬于傳感器的時代！

本文部分資料引用自《iPhone這十年在傳感器上的演進》

爆款分析：蘋果AirPods 3 與 AirPods Pro 詳細拆解對比

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