移动设备中的硬件功能设计

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。




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

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
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

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。
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。