移动产品设计之硬件能力

如果你想猎杀一只虎你得首先搞清楚了虎的习性与弱点，不然就好比是绣花枕头的屠龙术。同样的道理，如果你想做好移动产品的设计，你得首先搞清楚移动设备的基本属性。知道移动设备有哪些能力才能驾驭这些能力并创造出优雅的体验。

在移动设备里，常见可以被利用的硬件包括：话筒、GPS、距离感应器、环境光感应器、影像传感器、磁阻传感器、重力感应器、方向感应器、加速感应器、三轴陀螺仪、RFID、NFC、裸眼3D、温度计、震动感应器等等。

话筒

• 原理：记录/输出声音，进行频谱分析最后以不同形式输出/输入
• 扩展应用：语音输入、语音指令、听音辩曲、游戏等
• 代表实例：语音搜索、导航仪、Shazam、Midomi SoundHound、IntoNow、Ocarina（埙）

GPS

• 原理：由24颗工作卫星组成，使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星, 测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置
• 扩展应用：定位（关于定位更详细的介绍可以参照之前的文章“移动产品设计之常见定位方式”）
• 代表实例：各类地图应用、LBS相关应用

磁阻传感器（方位传感器）

• 原理：将感受到的地磁信息转换为数字信号输出给用户使用
• 扩展应用：辅助导航
• 代表实例：指南针、地图的罗盘模式

GPS与磁阻传感器的对比

• 二者不会相互干扰
• 磁阻传感器不接收GPS信号，是GPS的补充
• 受到地磁的影响，因此磁阻传感器需要经常进行校正

距离传感器

• 原理：一般都在手机听筒的两侧或者凹槽中，通过发射特别短的光脉冲，并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过测时间来计算与物体之间的距离
• 扩展应用：接打电话的时候进行屏幕亮度及开关触屏的调节
• 代表实例：进距离传感器屏幕锁、微信自动切换听筒/扬声器模式

环境光传感器

• 原理：感应出使用环境的光线强度，再根据外界环境的光线强度进行调节
• 扩展应用：屏幕亮度自动调节、键盘灯自动调节
• 代表实例：屏幕亮度调节、阅读模式切换

影像感应器（摄像头）

• 原理：将光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号
• 扩展应用：拍照/录像、条码/二维码识别、图像识别/人脸识别、动作捕捉/体感技术、增强现实
• 代表实例：我查查、名片全能王、quick拍、蝶千寻、（AR相关应用可参见“增强现实及其扩展应用”）

重力感应器

• 原理：手机重力感应指的是手机内置重力摇杆芯片，利用压电效应实现，感受手机在变换姿势时，重心的变化，使手机光标变化位置。重力感应器所能测的是手机来自不同轴面的重力，是直线的。
• 扩展应用：横竖屏切换、设备的正反朝向判断
• 代表实例：横竖屏自动切换（部分手机可以实现在查看相册的时候会自动根据拍照的时候是横屏or竖屏进行横竖自动切换）、甩动翻页/换歌、来电翻转、重力球游戏

方向感应器

• 原理：一般手机的上的方向感应器是感应水平面上的方位角、旋转角和倾斜角的。可以检测手机处于正竖、倒竖、左横、右横，仰、俯状态
• 扩展应用：飞行类游戏
• 代表实例：飞行类游戏、赛车类游戏

加速感应器

• 原理：敏感元件将测点的加速度信号转换为相应的电信号。加速感应器能感应到加速度和方向
• 扩展应用：加速度感应、力量大小和方向感应。（在很多电脑里也内置有加速度感应器，基本应用场景就是当电脑跌落的时候保护硬盘不受损）
• 代表实例：求签类应用、保龄球类游戏（Super Ball Escape）、垂钓类游戏

三轴陀螺仪

• 原理：单轴的只能测量一个方向的量，也就是一个系统需要三个陀螺仪，而3轴的一个就能替代三个单轴的。三轴陀螺仪能同时测定6个方向的位置，移动轨迹，加速度。三轴陀螺仪最大的作用就是“测量角速度，以判别物体的运动状态，所以也称为运动传感器“，换句话说，这东西可以让我们的iPhone知道自己”在哪儿和去哪儿“
• 扩展应用：感受手机在各个角度上的变化、感知设备运动状态、辅助GPS定位
• 代表实例：itouch等的定位、测量（ iSetSquare ）、游戏（ Gyroblox、现代战争2、 sensor mouse   ）

重力感应、方向感应、加速感应、三轴陀螺仪

• 重力感应，只能感应到不同轴面的力，是基于直线的感知；
• 方向感应器，基于平面的感知；
• 加速度传感器，能感应加速度和方向；加速力可以是常量G也可以是变量，所以加速度感应的范围要比重力感应器大。也有些手机上说到加速度感应器，实际上就是重力感应器。
• iPhone4里的重力感应器和加速度感应器是同一个设备，叫三轴陀螺仪。能够感应设备在X、Y、Z三轴方向上的重力和加速度，得出来的是运动轨迹；

 震动感应器

• 原理： 压电陶瓷可以把震动转化为电信号
• 扩展应用：设备唤醒、心跳、脉搏监测、测谎仪
• 代表实例：暂无

RFID(非接触式射频识别)

• 原理：在物体贴上RFID标签，当物体进入到读写器的作用范围内时，能够读取到标签中的相关信息。RFID分为2个部分：标签（射频卡），读写器。标签分为主动标签（主动发送信号），被动标签（接收信号）
• 扩展应用：室内定位、电子机票、物流分拆
• 代表实例：手机钱包、一体化检票平台

二维码

• 原理：用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的图形记录数据符号信息。在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。
  二维码不一定都是黑白相间的，实际上它的颜色可以被改变；二维码有较强的识别性，当遮盖面积不超过30%的时候仍然可以被识别。
  （比如这张二维码就是改变颜色增加了个性化内容的，and，还可以参考我的微博头像）
• 扩展应用：打开相关链接、签到、支付、名片
• 代表实例：支付宝条码支付、我查查

NFC

• 原理：由RFID及互联互通技术整合演变而来,在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。这项技术最初只是RFID技术和网络技术的简单合并，现在已经演变成一种短距离无线通信技术。
  但是NFC芯片有双向的读写功能，而RFID的id tag只读；NFC要求的距离比FRID要近很多。
• 扩展应用：身份确认（签到）、电子钥匙、电子票务、介绍地标
• 代表实例：签到、刷卡、移动支付

RFID、二维码、NFC

• NFC和目前通用的RFID协议兼容，脱胎于RFID
• RFID主要应用于目标识别（单向），NFC主要实现设备间通讯（可双向）
• NFC要求的距离比FRID要近很多
• NFC的本质是通讯，本身不承载数据
• NFC需要电力，类似蓝牙
• 二维码是单方面的信息读取
• 二维码承载字母，数字，ASCII码，且有字符数量不超过3000个
• 二维码需要去对准读取设备，而NFC只需要靠近，识别工作无须人工干预

裸眼3D

• 原理：简单的说就是不使用偏振镜（3D电影常用），在平面显示出3D立体效果。目前裸眼3D技术有很多，目前在手机上实现应用的主要是夏普的视差屏障（parallaxbarrier）技术液晶屏
• 扩展应用：游戏、地图和导航、视频浏览、3D照片浏览
• 代表实例：Google3D地图、earth3D

温度计

• 原理： 通过热敏感探头实现温度测量。
  不过， 只能测试环境温度，无法测量物体温度，比如无法测量体温。测量体温等需要红外测温装置，目前不易装入手机。 另外，易受到机器温度影响，测温不是很准
• 扩展应用：测量环境温度、体温监测、疾病预报、生活服务（穿衣指导）
• 代表实例：暂无

当然，其实还有最普通的Wifi、红外、蓝牙等基础硬件设备的使用也可以有不一样的交互体验比如Bump等，这里不再赘述。

另外，因为是学文科的，所以这篇文章有很多地方我个人的理解并不是很到位，欢迎懂行的你批评指正。

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