iPhone 8 独家揭秘，苹果 10 周年带来这些黑科技？

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　　作者：刘学文

　　在说 iPhone 8 的事情之前， 我们先把时间拨回到 2010 年。

　　苹果设计灵魂人物乔纳森艾维带着自己的核心团队人员来到康宁公司， 在康宁小镇的工厂里和工人们一起烧制玻璃。 当时， 还没有像今天这么赫赫有名的康宁正在研发一种更为结实的玻璃， 如今这个名字家喻户晓：大猩猩玻璃。 虽然这种玻璃在上世纪 60 年代就已经出现， 但用在手机上却只是最近这几年的事情。

　　和苹果等手机公司的合作让康宁这家百年老厂重新焕发生机， 上一个和康宁玻璃有关的重要发明是灯泡：1879 年， 托马斯·爱迪生发明灯泡的时候， 找到了康宁公司， 希望找到一种稳定安全的玻璃灯罩。

　　和苹果开启合作的康宁希望， 有一天能够做出足够坚韧的玻璃和陶瓷用在 iPhone 上， 这样 iPhone 就不需要使用金属外框了。 某种程度上说， 苹果和康宁相互成就， 当时康宁的 CEO 威克斯说：

　　乔布斯和苹果让我们更优秀， 我们所有人都对自己的产品非常狂热。

　　7 年时间弹指一挥， 一款神秘手机躺在了苹果不为外人所知的实验室里接受 7×24 小时的测试。 这一次， 轮到苹果帮助康宁实现自己当年的希望： 没有金属外框， 整个机身全部被玻璃覆盖的 iPhone。

　　康宁玻璃博物馆

　　苹果的梦想 iPhone

　　这不是异想天开， 《乔布斯传》记录了康宁的梦想， 而偶尔露面的苹果专利申请也仅仅是掀开这款手机的一角供人想象。 这款 iPhone 机身没有任何的开口， 包括 SIM 卡开口， 耳机接口， 听筒接口以及音量键电源键的开口， 甚至连充电开口都没有。

　　是的， 一款天衣无缝， 真正浑然一体的全玻璃机身手机， 有金属中框在玻璃机身之内， 但你看不到触不着。

　　事实上， 苹果对一体化有着一种执念。 苹果首席设计官兼首席声优乔纳森艾维在 iPhone 7 的工艺视频强调过：

　　再精简， 再精进， 始终是我们所执着的方向， 都是为了将一体化和高效率融入设计之中， 为了打造出真正浑然一体的外形， 我们研发出一整套新的工序。

　　iPhone 肯定不会做成专利申请文件中的丑样子， 但是这几张抽象的图片说明了苹果将如何实现玻璃机身全包裹：主板屏幕等等组件像信纸一样塞进玻璃信封， 然后封口。

　　那么这样没有开口的机器是如何实现的呢？以现在固有的观念看来， SIM 卡插槽、扬声器、充电接口、按键开口、听筒开口， 少了哪一个都不是完整的手机。 就连取消 3.5mm 接口都引来这么多的吐槽。

　　不过既然苹果已经搞定了 3.5mm 耳机插口， 那时候苹果把这个插口称之为「老旧的讨厌的充满气泡的小孔」， 而自己的行动是出于「我们的勇气」， 那么剩下的开口们似乎也危险了。

　　接下来， 让我们一一梳理苹果将如何干掉手机上的开口们。

　　1. 呼吸灯

　　在发布 Retina 版 MacBook Pro 的时候， 苹果还雪藏了一门手艺：在老款的 MacBook Pro 上， 你看不到苹果在铝质机身的开孔， 但是呼吸灯依然存在。 苹果总是对于这种不需要时隐形， 需要时又确实存在的小设计如此着迷。

　　当苹果决心再次拿出这门手艺的时候， 也是这门手艺升级的时候， 当初苹果在加工相对容易的铝合金上， 用激光雕琢出肉眼不可见但光线和空气能通过的极细小孔。

　　在这款 iPhone 上， 苹果是用激光在外玻璃表面雕琢出肉眼不可见的小孔， 这些小孔集中起来就是：听筒。

　　同时， 苹果利用 OLED 屏发声技术， 能将机身共振减到最小， OLED 屏幕结构可以声音定点匀向传到耳朵里。 这种发声技术比骨传导和悬臂梁更为优秀， 也更难被察觉到。

　　索尼在 CES 上已经展示了 OLED 屏幕发声电视， 技术名为 Acoustic Surface， 平面声场：

　　2. 音量键

　　至于侧边的音量加减键， 则用到了激光微雕， 眼睛依旧看不出来， 但灵敏手指的触觉不会骗人， 它摸起来按起来依旧存在。 这种转变也不是没有预兆， 现在的 iPhone 7 Home 键完全不需要下陷就可以实现所有功能， 线性马达能够模拟出以假乱真的各种物理触感。 苹果让 iPhone 7 的 Home 键有所下陷只是妥协于用户习惯。

　　和 Macbook 类似， 这款 iPhone 也希望人们淡忘开机和关机的概念。 MacBook 可以通过开合屏幕来亮屏锁屏， 而集成了更多传感器的 iPhone 完全可以做到更智能的感知。 Siri 能够实现关机（但传感器还在工作）， 不断电的传感器又能通过监测用户行为实现开机。 因此， 电源键最终也没有了。 在 MacBook 上关机， 下次开机的时候， 关机前的部分任务进程其实没有杀掉， 也就是说， 部分元器件的微供电同样也可以在 iPhone 上实现。

　　3. 充点接口

　　最容易理解的其实是充电接口， 我想你已经猜到了， 无线充电可以解决掉这个问题。

　　Energous 是一家研发长距离无线充电的企业， 他们研发的无线充电技术预计会在今年商业化， 并且其 CEO Steve Rizzone 还在刚刚结束的 CES 2017 上表示已经和「世界上最大的消费电子企业」签署了合同。 如无意外， 这家企业就是苹果。

　　Energous 无线充电技术分为 3 种， 分别是远场、中场和近场。 以最科幻的远场为例， 在客厅电视下放置 Wattup 无线充电送变器， 那么整个客厅的相应设备都可以进行充电。

　　而在集微化方面， Energous 已经可以把射频接收芯片做到只有 3mm 见方。 Energous 的技术能让能量精确地引导到接收芯片， 并将 RF 信号转换为直流电流， 向电池充电。

　　事实上这一次 iPhone 7 砍掉 3.5mm 耳机接口， 以及 Airpods 的问世暗示了很多苹果的想法。 乔纳森艾维在 Airpods 的宣传视频中， 说了这么一句话：

　　我们相信， 未来将是一个无线的世界。 这， 只是我们迈向真正无线未来的一小步。

　　AirPods 的存在， 与取消 3.5mm 耳机接口是互为因果相互依存的关系， 这仅仅是苹果无线无开口计划中的一小步而已。

　　4. SIM 卡口

　　最后是 SIM 卡插槽， 在正式干掉这个烦人的东西之前， 苹果一直都在致力于减小 SIM 卡的体积， 推广 Nano-SIM 卡， 以及虚拟 SIM 卡。

　　目前的技术早已能够实现手机内不插卡使用移动网络， 比如华为的天际通国际漫游功能， 然而对于苹果等手机厂商来说， 取消 SIM 卡最大的障碍不是技术不成熟， 而是运营商体系。

　　这可能就是为什么 iPad 支持虚拟 SIM 卡技术， 但仍然要在数据版上留 SIM 卡槽的原因。 因此， 只要苹果能够搞定运营商， 干掉主板上这个最让人讨厌的位置是分分钟的事情。

　　越成熟的手机厂商， 对产品的预见能力就越强， 存在于苹果秘密实验室里面的这款手机会不会面世， 什么时候面世， 具体以什么形态面世， 都是疑问。

　　但这确实是苹果眼里的梦想 iPhone， 如无必要， 勿增实体， 也是最接近形态极简的 iPhone。

　　如果要问苹果是什么时候动了想要做这样一款天衣无缝的产品， 那么答案可能是在初代 iPhone 面世之前就有了。 后来苹果和三星有官司纠纷的时候， 就曝光了他们 2007 年前的一款全身无任何开口和按键的工程机。

　　也许， 乔布斯对产品的洞见之远， 和他的寿命之短的对比， 实在让人唏嘘。

　　iPhone 8 全面屏的秘密， 以及， 全面的秘密

　　以上说的， 是苹果梦想中的 iPhone。

　　下面要说的， 才是 iPhone 8。

　　这就是 iPhone 8， 或者 iPhone X， 或者其他的名字， 反正， 这就是下一代 iPhone 的样子。

　　红线内为 5.768 英寸屏幕， 上下左右边框一致为 2.577mm

　　需要解释的是， 关于 iPhone 8 的尺寸爆料， 多集中在 4.7、5.0、5.5 和 5.8 这几个尺寸， 事实上， 上一次爱范儿接到的爆料指向的是 5.0 英寸， 后经猜测， 可能是爆料人为了保护自己身份信息制造的烟雾弹信息。

　　这里的 5.5 英寸（140mm）和 5.8 英寸（147mm）很可能指的同一个尺寸， 因为为了全面屏的形态美感， 苹果对 OLED 屏幕进行了切割， 使屏幕四角成为圆角。 如果以圆角顶点计算对角线的的话， 那么尺寸就是 5.5 英寸， 如果是以未经切割的正常矩形计算的话， 那么屏幕尺寸就是 5.8 英寸。

　　以上图做说明， iPhone 8 的屏幕区域， 玻璃覆盖区域， 以及金属中框区域依次往外延伸， 三条界线之间的距离保持连续且完全一致， 包括 R 角弯曲处， 2.5D 弧面的宽度也是一样。

　　iPhone 7 的线性马达

　　与 iPhone 7 的 Home 键类似， iPhone 8 的侧边按键也都是「虚有其表」， 通过线性马达提供震动回馈， 而实质上并不能按动。 不过苹果依然将其做出凸起状。 并且右侧的电源键也变得更长， 上下提供了两个金属触点， 只是具体作用还未知。

　　关于 iPhone 8， 目前传得最多的， 无外乎屏幕内指纹识别技术。 在说这项黑科技之前， 不妨再回到 2013 年， 苹果在 iPhone 5s 上开创性地使用了指纹识别技术， 这不是人类第一次在手机上使用指纹识别， 但智能手机的指纹时代， 却是由此开启的， 自此， 智能手机的设计， 就绕不开指纹了。

　　2012 年 7 月， 苹果收购了 AuthenTec， 进而在 iPhone 5s 上实现了当时体验领先的指纹识别。 2014 年苹果收购的另外一家科技公司 LuxVue， 则为开创新的指纹识别时代埋下伏笔。

　　TDDI 屏幕构造

　　这个伏笔的关键就是 TDDI（触摸和显示驱动一体化）， 以往屏幕的触摸和显示驱动芯片是分开的， TDDI 就是让两种芯片合并， 这种改进能让屏幕更灵敏准确。

　　苹果收购 LuxVue 获得了称作「集成有红外二极管的交互式显示面板」的专利， 也就是一种 TDDI 技术。 苹果在此基础上的 TDDI 技术包含的不仅仅是触摸和显示驱动一体化， 还有指纹识别一体化， 这样指纹识别就能和屏幕融合。

　　除了 TDDI 技术， LuxVue 已在 2015 年 11 月申请微型设备稳定技术专利。 该专利技术含一特殊稳定层（stabilization layer）， 可稳固承载基板上的微型设备阵列， 如微型化 LED 设备、微型芯片等。

　　这背后， 其实是 Micro LED 技术， 刚好 LuxVue 拥有不少这方面的技术储备。

　　苹果在 2012 年就开始申请屏幕内指纹识别专利

　　根据苹果用上新技术的秉性， 新技术肯定会远远领先于旧技术， 可以预期新的指纹识别会比现在 iPhone 7 的更快更准。 这不是无端臆测， 距离苹果收购 LuxVue 已经三年， 这三年的时间里， 苹果一直在研发屏幕内指纹技术， 而 iPhone 5s 至今， 苹果的指纹识别形态一直没怎么变， 其实就是苹果在酝酿指纹识别的的再一次革命。

　　即便是苹果， 这种技术变革也不是一朝一夕就能达成的， 9 月 10 日发布会那个时候全球观众的一声惊呼， 背后是苹果三年的努力。

　　当然， 苹果努力三年也足以让现在人们认为不可能的技术， 变为可能。

　　跟着 iOS 10 到来的抬手亮屏功能某种程度上也为屏幕内指纹在做铺垫：手机亮屏后， 屏幕底部会有指纹识别标识， 手指放上去会有反馈， 并马上进入主页面。

　　屏幕指纹解决了全面屏的最大问题， 但是苹果想要实现全面屏的话， 还需要考虑前置摄像头、光线传感器、听筒等正面开口问题。

　　当苹果用三年时间， 让屏幕内指纹由不可能变为可能之后， 真正的难题出现了：如何让手机顶部开口们「消失」？

　　说到顶部开口， 就不得不提经常被拿来吐槽的这个反面典型：

　　Moto X Style 正面顶部密密麻麻毫无美感的开口其实说明了一个问题， 顶部传感器和摄像头要想做得集成化、微型化、协同化、嵌入一体、隐藏不可见极为困难。 毕竟 Moto 并不是一家美感泯灭的企业， Moto X Style 做成这样， 其实就是因为设计屈从了功能需要。

　　那么再想一想， 苹果之所以卓越， 正是能够尽量让设计不屈从于功能需要。 这一次， iPhone 8 能够实现全面屏， 并体现设计和功能统一能力的地方， 不在指纹， 而在于 Moto 等绝大多数 Android 厂商没能做好的地方。

　　因为， 从视觉上， iPhone 8 看上去是下面这样的：除了听筒部分， 正面没有一个可见的开口。

　　别担心， 苹果不会阉割掉前置摄像头， 让爱自拍的姑娘们失望。 不仅不会阉割， 这一次苹果还会大幅加强前置摄像头， 并加入其他领先的新功能。

　　图片由设计师白小白渲染

　　根据上面的剪影定妆照以及相应的尺寸图， 我们可以渲染出假想图， 甚至做一个纸模出来。

　　这么多张图片都意图说明： iPhone 8 正面除了听筒开口之外， 没有其他任何的开孔了， 看不到前置摄像头， 看不到光线传感器。 但事实上， 在听筒左右另有玄机。

　　一体式不锈钢中框延伸出来的顶部结构组件内是高度集成的顶部嵌入式空间， 苹果在里面丧心病狂地放下了 6 个开孔（或者更多）。

　　这些开孔是为了放下嵌入式集合协同处理传感器和摄像头， 从左到右依次是：

1. 双摄像头模组集成 3D 面部测绘扫描仪

2. 屏幕调光色彩补偿仪

3. 听筒

4. 红外发射接收探测器

5. 3D 激光调光测距仪

　　在听筒左侧， 苹果在前置也用上了 3D 双摄像头， 这还不够， 在两个摄像头中间还有屏幕调光色彩补偿仪。 在听筒右侧是 3D 激光调光测距仪以及红外发射接收探测器。

　　2013 年的时候， 苹果就收购了以色列科技公司 PrimeSense， 微软著名的 Kinect 初代就是用了他们家的 3D 成像技术。 如今四年过去了， 3D 前置双摄（3D 面部测绘扫描仪）也是时候派上用途了， 跟屏幕内指纹技术类似， 苹果的新功能从来只是看起来是神来之笔， 但实际上是伏笔许久。

　　PrimeSense 产品

　　而在 2015 年， 苹果收购了另外一家摄像头技术公司 LinX， 这家公司不仅提供了画质增强的技术， 还有基于单张照片的部分 3D 建模和景深映射。 到了今年年初， 苹果又收购了面部识别技术公司 RealFace， 简言之， 这一切， 都和脸有关， 和 3D 有关。

　　除了 3D 双摄像头之外， 3D 激光调光测距仪的作用是分析周围的光线环境， 通过人脸阴影的变化测绘扫描距离， 它能够和 3D 双摄像头协同工作。

　　还在协同工作的还有红外发射接收探测器， 它的作用是感知活体， 这些元器件协同工作的时候， 哪怕没有亮屏， iPhone 8 就已经知道你在看着它， 并能在亮屏前完成 3D 扫描渲染。

　　也许你要问， 那光线传感器去哪里了？如果你还记得先于 iPhone 7 发布的 iPad Pro 那个 True Tone 屏幕变色特性的话， 就可能知道它背后的四通道环境光感知器。 正是这个四通道环境光感知器能够让 iPad Pro 知道外界光线变化， 并将屏幕调节到适合当时环境光下阅读的颜色。

　　很遗憾 iPhone 7 并没有用上这个技术， 不过它在 iPhone 8 上不会迟到。 在听筒开口的上方内部， 其实还有个和听筒形状一致， 但略微大一些的开口， 这里就集成了光线传感器， 四通道环境光感知器和光线补偿修正仪。

　　在 Apple Watch 上， 苹果已经实现了传感器隐藏在 OLED 屏幕下方

　　iPhone 8 的金属中框在顶部有部分往下延伸， 固定这几个开口所承载的传感器摄像头等， 这部分的集成度有多高呢？这么多元器件放在一起所占到的面积， 大概是目前 iPhone 7 听筒以上部分的一半。 要知道英特尔的 RealSense 双摄像头花了这么多年才刚刚能做到手机后置。

　　为什么苹果能够在如此小的空间里集成这么多东西， 将现有技术往前推进一大步， 做到集成化、微型化、协同化、嵌入一体、隐藏不可见， 这可能又是苹果领先业界 5 年另一种迷思了。

　　全面屏和 iPhone 7 视效对比

　　为了实现全面屏的效果， 除了正面的听筒开口， 其他的开孔都是内部存在， 但是用户实际上看不到的。 上面所说的屏幕调光色彩补偿仪， 就是为了消除屏幕对摄像头和传感器的影响， 这是能够实现全面的关键之一。

　　所以， 最后我们肉眼看到的效果会是下图渲染图的样子， 听筒左右显示的是运营商和电量信息。

　　作为正面面板唯一的开孔， 听筒部分自然是不能显示图像的， 不过听筒距离屏幕顶端其实还不到 1 毫米， 而这个开口需要用极精细激光工艺在 OLED 屏幕内切割出来。

　　苹果 iPhone 内部精细的结构往往是牵一发而动全身， 在嵌入式集合协同处理传感器和前置双摄占用了一定厚度和宽度的情况下， 就和原先 iPhone 7 Plus 横排的后置双摄方案起了冲突， 所以苹果就得把原来的摄像头横排变为竖排， 避让机身右侧的传感器。

　　闪光灯安放在两个摄像头中间， 则是因为这一次两个摄像头都有了光学防抖， 需要给彼此多留些空间。

　　让人遗憾的是， 这一次苹果依然没有把摄像头抹平， 凸起将成为苹果后背新常态。 当然， 集成度高也是苹果拿手本事， 闪光灯和降噪麦克风也都集成在了蓝宝石玻璃内。

　　需要指出的是， 在 iPhone 8 的背部也只有双摄部分有开口， 并没有什么其他的金属触点或智能连接器。

　　为了支持全球最多的网络频段， 苹果在不锈钢金属中框上开了 8 个信号断点， 信号断点切口也会延伸到玻璃面板上去。

　　不过为了顺利地用上无线充电， iPhone 8 最终采用了和 iPhone 4 类似的双面玻璃设计， 有所不同的是， iPhone 4 风格硬朗， 而 iPhone 8 中框更为圆润， 和玻璃的衔接也更为平滑。

　　苹果在充电方式上的保守被吐槽许久， 不过随着苹果和无线充电创业公司 Energous 开展合作， 人们就开始展望， 苹果会在什么时候用上无线充电。

　　更确凿的证据是， 苹果在与 Energous 达成合作之后， 根据 LinkedIn 显示的信息， 不少的苹果员工， 尤其是电池研发工程师进入到了 Energous 任职。 Energous 旗下的 WattUp 技术， 之前被认为是唯一有望近期上市的远距离无线充电技术， 在去年的时候， 他们的无线充电效率可以达到 70% 的水平。

　　目前还不清楚 iPhone 8 用到的是远距离还是短距离无线充电， 至少苹果两种方案都在测试中。 摆在苹果面前的障碍可能不仅仅是技术研发的进程， 据说现在 FCC 还没给苹果发远距离无线充电的认证。

　　在 iPhone 8 长 137.54mm 宽 67.54mm 的空间里， 苹果没有浪费哪怕一平方毫米的空间， 也没有任何存在的东西是多余的。 还记得苹果介绍 AirPods 的那句话吗：

　　感觉放进了全世界。

　　如果说 AirPods 放进了全世界的话， 那么 iPhone 8 这一次的高集成度， 可以说是放下了银河系。

　　其实关于苹果新产品的发展方向， 以及设计理念， 能在苹果高管在不同场合的只言片语中发现。 一体化， 无线化， 无开口化这些理念就像苹果产品的一条主线思路不断传承。

　　Steve Jobs Theater

　　另一方面， 苹果还追求强烈的对称感， 完美的次序感。 化繁为简也深深地植根在苹果的 DNA 里面， 从乔布斯伊始， 再到乔纳森艾维。

　　很多人会说， 如果上面都是真的， iPhone 8 技术激进得不像苹果， 不过想想初代 iPhone， 想想 iPhone 4， 哪一部手机不是当时最为激进， 最不可思议的呢？

　　乔布斯不再， 但乔布斯在苹果无处不在， 今年即将启用的苹果新总部 Apple Park 的最高点， 是以乔布斯命名的 Steve Jobs Theater， 也许苹果将在这里把 iPhone 8 介绍给世人。

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