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    同质化背后的破局之年 2019年手机行业回顾

      [  中关村在线 原创  ]   作者:余航   |  责编:周博林

    不知不觉2019年已接近尾声。总结一下今年手机的发展:同质化的大前提下,各家手机厂商都在尝试对于手机形态、手机种类的新探索。那么在手机形态和种类上,各大厂商在2019年为我们带来哪些令人深刻的技术呢?本文中,我为大家盘点下2019年令人印象深刻的“黑科技”。

    01  RYYB阵列COMS:手机感光范围超越人眼

    传统CMOS的像素排列方式为RGGB列阵,RGGB列阵的构成是一个红像素+一个蓝像素+两个绿色像素,采用三原色布局组成的白色即可捕捉我们环境中的各种色彩,RGGB列阵在CMOS存在已久,至今已有超过40年的历史。

    重塑手机与世界的关联 2019年手机创新技术盘点(不发) RGGB列阵CMOS工作原理

    RYYB传感器则是在传统RGGB传感器的基础上,将其中两个绿色像素用黄色像素取代,而黄色为红色和绿色组合而成,所以RYYB传感器和传统RGGB阵列相比,可以有效减轻传统RGGB阵列传感器在滤色过程中导致的光线折损问题,进而提升有效的进光率。

    手机圈年中盘点,2019年引领风潮的手机黑科技

    以首款搭载RYYB传感器的华为P30 Pro为例,该产品的ISO高达409600,是iPhone XS Max的64倍。从而只需一丝亮光就能记录下纯黑环境下的颜色细节。从华为P30 Pro的实拍表现来说,RYYB传感器开创手机夜景拍摄的新时代。

    需要注意的是,RYYB阵列CMOS虽然能提升进光量,这种传感器的工作原理是增加红色的进光量,而传感器阵列中有两个黄色像素,这种造成部分场景下的偏色问题。因此,与RYYB传感器配套的ISP和软件算法也是必不可少的。

    手机RYYB传感器的商用意味着手机的感光度已经超越了人眼。在手机外观、SoC性能和硬件趋同化的今天,影响争夺已经成为手机厂商关注的重点,而RYYB阵列传感器则是与传统RGGB传感器宣战,这也昭示NPU在拍照中发挥着越来越重要的作用。

    02  风扇已经塞进了手机,但不是主流

    近年来,电竞产业发展迅猛,随着《王者荣耀》《和平精英》为代表的竞技手游全民化,电竞手机的概念营运而生。“电竞手机”与传统PC的“电竞配置”有所不同。PC行业可以攒出自己心仪的配置,手机限于体积、功耗等,我们不可能通过攒机买到心仪的配置,那么“电竞手机”如何定义呢?

    水风结合打造最强散热 红魔3靠它火力全开(不发布)

    电竞手机的思路是在顶级手机硬件的基础上,围绕SoC做散热体系,这个散热体系包括又不限于:石墨烯、散热硅脂、铜板、液冷散热和导热中框,这么设计只有一个原因:导出热量,保持SoC不会因温度过高而降低游戏性能。更有甚者,风扇塞进手机,结合石墨烯等散热技术,做到了主动+被动的散热体系。

    重塑手机与世界的关联 2019年手机创新技术盘点(不发) 努比亚 红魔3风扇测试

    在手机上实现风扇的主动散热需要解决三个问题:其一是噪声,其二是功耗,其三是风扇寿命。2019年搭载风扇主动散热的手机有:努比亚 红魔3、努比亚 红魔3S和ROG游戏手机2。这类手机风扇工作状态时声音可忽略不计;功耗方面,努比亚 红魔3的风扇功耗约在40mW上下;努比亚 红魔3的风扇使用寿命为3万小时,风扇实用性无需担心。

    风扇设计会在手机行业得到推广吗?并不会,首先是风扇设计包括进风口+风扇+出风口,换言之,日后的手机要加入5G模块和风扇体系,在体积和重量上都是不能被接受的;其次,为了维持一个合理的价格,增加的风扇体系成本会在其他方面找回,从而造成手机的体验重点倾向游戏性能。

    总的来说,风扇主动散热能够直观感受到手机在高性能输出的状态下保持流畅稳定运行的,而风扇技术将会是“电竞手机”这一标签分类下的标配。

    03  高刷新率屏幕会在明年得到普及

    PC行业高刷新率显示器的普及很早就开始了,对于宣传中包含“电竞”关键字眼的显示器来说,没有144Hz的刷新率都不好意思出来和别人打招呼,电竞显示器不需要担心功耗,显示器成本降低后普及不算困难。手机行业普及高刷新率的速度远远慢于PC行业,原因无他:功耗!功耗!功耗!

    努比亚红魔3新特性曝光 最大将支持90Hz刷新率 现在智能手机已实现对90Hz刷新率的支持

    时至今日,手机锂电池的续航并没有得到有效提升,好在高刷新率手机屏幕的功耗已经到达了可观水平,搭载高帧率屏幕的整机功耗也控制在合理范围内。真正将高刷新率手机屏幕科普给大众是一加7 Pro这款手机最为人熟知的原因是高帧率、屏幕高显示素质双双表现优异。尽管一加7 Pro之前有一些高刷新率(如夏普SHV39、努比亚 红魔3等手机,但因种种原因声量并不高。

    90Hz的刷新率带来了怎样的改变?首先是90Hz刷新率带来了更为流畅的画面过渡表现,整体的动画表现更为丰满细致。数据反馈表达为:90Hz刷新率相较于手机传统的60Hz刷新率提升了50%,一加7 Pro搭载的90Hz刷新率会比传统的60Hz刷新率提前5ms刷新一次,人眼感知则更为明显。

    手机圈年中盘点,2019年引领风潮的手机黑科技
    左为60Hz的iPhone XS,右为90Hz的一加7 Pro

    这样的刷新率能让日常使用App的各种滑动操作的流畅度明显,动画过渡饱满细致。单纯出数据来说90Hz刷新率相对60Hz刷新率的提升是50%,而90Hz会比60Hz提前5ms左右別新一次,通过Gif的图片对比,这种差异在对比时更为明显。

    手机圈年中盘点,2019年引领风潮的手机黑科技
    左为60Hz的iPhone XS,右为90Hz的一加7 Pro

    90Hz普及背后代表的是人们越来越重视手机上的“动画过渡效果”,90Hz屏幕展示的精致“动画过渡效果”是在SoC性能超出瓶颈的基础上进一步压榨屏幕性能的表现。90Hz屏幕在安卓阵营普及解决了安卓系统动画过渡不够丰满的问题,而各大厂商在逐渐适配高刷新率屏幕的背景下,安卓的动画过渡的细腻程度会在2020年得到更大提升。

    重塑手机与世界的关联 2019年手机创新技术盘点(不发) 首款240Hz刷新率的手机,夏普AQUOS zero2

    90Hz的普及后,ROG 游戏手机2、红米K30系列在推进普及120Hz刷新率手机,目前夏普已经推出了240Hz刷新率屏幕的手机——AQUOS zero2。2020年我们能看到手机屏幕刷新率的跃进式普及。

    04  折叠带来新玩法,但技术还不够成熟

    如何在现在技术水平的阶段得到更大的显示屏幕?在显示技术没有突破之前,可以通过折叠的方式将两块屏幕“拼”在一起,实现折叠屏幕的关键在于:“柔性OLED”+“机械结构”。

    重塑手机与世界的关联 2019年手机创新技术盘点(不发) 三星Galaxy Fold内置7.3英寸柔性OLED屏幕+机械结构

    柔性OLED屏幕已经量产,对于目前的折叠屏手机来说,现有折叠屏手机的差异化体现在通过“折叠”达到什么样的效果。

    目前手机在折叠屏使用上有两种思路,分别是“通过折叠屏扩大有效显示区域”“通过折叠屏使手机轻薄化”的第一种思路的代表是三星Galaxy Fold,三星Galaxy Fold外置4.6英寸小屏+7.3英寸内置柔性OLED,这样的思路是工作是外置小屏足矣,深度使用时张开屏幕,7.3英寸屏幕接近iPad mini 5。

    这种思路带来的问题有:1、7.3英寸内置柔性OLED屏幕尺寸比例4.2:3,播放现在16:9的视频会有很大的黑边。2、整机的重量很难控制在较为合理的范围。

    重塑手机与世界的关联 2019年手机创新技术盘点(不发) Moto Razr 2019

    第二种思路“通过折叠屏使手机轻薄化”的代表是Moto Razr 2019,Moto Razr 2019展开后的屏幕尺寸为6.2英寸,整机的重量和展开后的轻薄程度均表现出较高水平,而这种设计立项之初就牺牲掉电池容量和性能。实际体验来看,这两种思路表达的效果都不够全面。

    除了这两种思路在设计之初带来的问题外,折叠屏的机械结构使用寿命、柔性屏幕折痕的问题均没有得到有效解决,另外柔性OLED的维护成本现在也是令普通消费者望而却步的。尽管柔性OLED被产业链给予厚望,柔性OLED的应用场景被宣传到神乎其技,但从目前柔性OLED屏幕在手机上的应用看,手机柔性OLED的应用还需要再“飞”一会。

    05  5G SoC会在明年降低价格,提升性能

    2019年9月发布的麒麟990 5G是世界上第一款集成商用5G基带的SoC。5G基带集成进SoC意味着手机在设计时不需要考虑外挂基带挤占其他内部构造预留空间的问题,同时SoC集成5G基带也可以使手机的功耗更低。

    手机圈年终盘点,2019年引领风潮的手机黑科技(不发)

    随后发布的5G商用芯片天玑1000采用的也是“将5G基带集成SoC”。而一直以集成基带进SoC见长的高通一反常态,旗舰SoC骁龙865并没有将5G基带集成进去,反而将5G基带高通X55设计成外挂模式。

    重塑手机与世界的关联 2019年手机创新技术盘点(不发)

    在这三款SoC的对比中不难发现,三款基带最大的区别是“能不能支持5G毫米波”,因此可以得出结论:目前的量产5G SoC,集成度、5G毫米波的支持和功耗控制三者只能选其二,5G毫米波基带体积控制难度较大。5G毫米波基带的集成,还需要等待后续更为先进的技术对5G SoC做进一步的提升。

    对于市场的不同反应造成了三者之间做出了不同的选择:海思和联发科选择了集成度和功耗,高通则是选择了对5G毫米波和集成度的支持,而日后的发展则必然要走向“集成度”、“5G毫米波的支持”、“功耗”三者大统一。

    在大环境驱使下,5G SoC的竞争会在明年趋向白热化,目前市面上的5G SoC市场已经出现四强争霸的局面,SoC厂商为了保证利润、提升市场占有率,5G SoC在产能提升大同时,单片价格也会控制在较为合理的范围内。同时,随着5G产业链的完善成熟,5G手机体积和重量都可以控制在合理范围内。

    06  有线充电功率高达65W,但随时会被无线充电干掉

    众所周知,锂电池技术停滞不前,被誉为下一代电池技术的救世主“石墨烯”,在电池的应用从效果和价格均不理想,新电池技术普及之前,锂电池快充技术会进一步发展。

    2019年商用的手机充电技术最高可以达到65W,实现65W快充技术的大规模商用前提是:氮化镓(GaN)新材料充电器、串联双电池和芯片对于各充电阶段调控和安全监控。

    手机圈年终盘点,2019年引领风潮的手机黑科技(不发) 采用氮化镓材料的电源适配器体积

    以65W充电功率为例,手机快充的发展趋势为:1、以氮化镓为首的第三代半导体材料充电器会成为日后手机厂商的出厂标配。2、电池结构设计会成为锂电池的挖掘方向。3、独立的充电控制芯片越来越主流。

    第三代半导体材料中,氮化镓是最早进入人们视野的,量产的氮化镓充电器确实在一定程度上改变了人们对于手机充电时长的认识,如若发挥氮化镓充电器的最强效果,需要充电协议与充电芯片的组合配置。

    同质化背后的破局之年 2019年手机行业回顾(不发) OPPO工程机,无按键与接口,支持30W无线快充

    更高功率的有线充电技术是未来的发展方向,但有线充电技术随时会被取代,手机厂商展示的工程机来看,手机日后的形态是消灭一切按键和接口(包括充电接口),而现在无线充电的功率已经可以达到30W,因此无线充电会越来越普遍,越来越被大众接受,无线充电的功率也会越来越高,除非有线充电技术进化速度比无线充电进化速度更快。

    07  一亿像素不是手机影像的终点

    像素越高,能够捕捉到的细节越多,更多的像素数能带来更广阔的剪裁空间,让后期处理更为游刃有余;单镜头变焦相较于多颗不同焦段镜头组合的方式,可以带来更顺畅不割裂的变焦体验,单颗CMOS为手机内部的其他零部件预留更多空间。

    摄影圈常说“底大一级压死人”,尽管手机传感器的面积一再提升,但限制于体积,手机传感器的面积也很难超越单反,因而在手机上如果要再次提升手机的拍摄水平,那么就需要结合手机的ISP、NPU等硬件优势,配合手机内的软件算法实现手机影像技术的提升。

    重塑手机与世界的关联 2019年手机创新技术盘点(不发)

    目前量产一亿像素的手机是小米CC9 Pro,DxOMark给出综合121分的分数,在小米的调教下,一亿像素就已经展现出强大的潜力,而后续搭载一亿像素的手机首先在硬件上就已经保证了手机的成像效果。

    一亿像素对于手机行业最大的影响是拓宽了手机的拍摄上限:手机厂商为了满足一亿像素更好的成像效果,采用了图像校正效果更好的7P镜头、8P镜头;在视频方面,业已商用的一亿像素手机支持4K/30p视频拍摄,在后续对一亿像素的优化下,支持6K/30p的录制对于高速发展的ARM SoC来说也不是难事。

    与单反等拥有“一亿像素”的专业拍摄设备对比中我们可以发现,手机高像素与单反的高像素发展方向走上截然不同的方向:手机因为较高的集成度没有办法主动更换镜头,因而手机调用ARM SoC中更为强大的ISP+NPU+软件配合实现一亿像素的还原,而单反相机通过强有力的硬件,在软件算法的优化重视程度没有手机拍摄高。

    从商用一亿像素手机越来越多的后置摄像头我们能看出,手机拍照在实现“常规+广角+变焦+微距”后会落地更为复杂的功能,日后手机后置摄像头越来越多、传感器尺寸越来越大的同时,手机SoC中的ISP、NPU与软件算法将发挥越来越重要的作用。

    08  手机发展出现功能细分化趋势

    总结2019年应用在手机上的技术来看,手机性能已不再是制约手机发展的关键,智能手机在新技术的加持下,已开始向“拍照手机”“电竞手机”“视频手机”等方向细化。其中与产业链紧密相关的技术,诸如高刷新率屏幕、高功率充电器、一亿像素在明年产能爬坡和成本下调后能够得到迅速普及。

    近些年厂商在推进“能够有效提升消费者体验的技术”上是不遗余力,一加已经宣布今后一加全系出厂全部采用高刷新率屏幕,而OPPO、红米的手机在高刷新率屏幕上也有跟进;近期有报告称,三星量产的一亿像素CMOS将被三星S11搭载使用;随着电荷泵产业的完善与发展,高充电功率会越来越有话语权。

    而在2020年,会有哪些新技术被使用呢?屏下摄像头在今年曝光颇多,明年很有可能成功商用;而随着芯片纳米制程的发展,集成5G毫米波的SoC也会在2020年与我们见面。同时,在硬件上激进的厂商会在屏幕显示方面追求更为显示效果优质的Mini-OLED;最值得关注的是,手机AI算力已经足够满足人工智能所需,手机人工智能在2020年长足发展已是必然。

    从2019年手机上的创新技术来看,国产手机厂商已经占领了行业创新的高地,海外智能手机品牌在创新上已有疲态,现在说国产手机在创新领域完全压倒海外品牌为时尚早,但2020年手机行业创新领域的“地震”已是在所难免。

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