智能手机软硬件技术现状和趋势天津大学精仪学院王经纬摘要本读书报告主要研究内容是智能手机。

通过大量查阅文献资料，以及对手机行业的关注，从智能手机硬件的构成、现状，以及软件（主要对操作系统）的现状来展开探究，并对智能手机未来的发展趋势有一定的阐述和展望。

引言在现如今人们的生活中，手机扮演着不可或缺的重要角色。

而当今的手机市场上，智能手机无疑已成为“主力军”，并将拥有越来越重的戏份。

本读书报告通过对智能手机软硬件技术相关资料的查阅和思考，对当今主流智能机的操作系统，硬件的构成及配置参数有深刻的认识。

对当今智能手机一些硬件技术比如屏幕技术，摄像头技术等有了一定的了解。

同时，也对智能手机的发展方向有了一定的把握。

这对今后专业课的学习有了一些指引性的意义。

一、智能手机硬件的概述1）应用处理器手机的应用处理器可以理解为CPU、芯片组、显卡、数字声卡、视频加速卡、浮点加速单元的一个结合体。

它是通过各种标准接口实现扩展设备和扩展功能的，有供显示用标准接口、有供音频用的标准接口、也有给通讯、蓝牙、FM、数字电视、外接储存卡等用的标准接口。

所以，应用处理器基本就决定了手机的主要功能和性能档次。

2）基带处理器、射频处理器、天线模块从电脑的角度出发，这一块可以理解成一个外置的MODEM，通过通讯接口与应用处理器连接。

电话、短信、上网都是通过这个MODEM传输数据。

Modem的种类，决定你的手机支持网络、执行的标准、可用的速度、通讯的稳定性和带宽等等。

有些厂商把这部分和应用处理器封装在一起，相当于内置MODEM了，这就是所谓的单芯片解决方案。

3）内存、闪存、外接储存卡内存速度越快、带宽越大、机器运行速度越快。

内存越多、开的任务越多、切换越流畅。

闪存越大，手机存储东西越多。

闪存读写速度越快，手机载入程序越快，感觉越流畅。

4）显示屏技术指标有分辨率、亮度、对比度、色彩区域、亮度一致性、可视角度等等，评判指标和电脑也是一样的，但是手机屏幕小，可以使用一些桌面屏幕因为成本无法使用的新技术，取得更好的显示效果。

5）键盘、触摸屏、功能按键这些东西属于输入设备，相当于电脑的键盘鼠标。

按键的手感布局、触摸屏的灵敏程度、决定人们使用手机的体验。

6）音频CODEC、扬声器这一块相当于电脑的声卡和音箱，现在都是集成声卡，手机也是把数字音频的功能集成到了应用处理器上面，外接芯片只需要提供数字模拟转换就可以了，CODEC芯片就是做个工作的，芯片的档次与电路配合决定了手机的音质。

扬声器对手机来说是聊胜于无的东西，体积决定了不可能有很好的效果。

7）听筒、话筒这个对于手机是非常重要的配件，相当于电脑聊天用的耳麦。

评判的标准是音量、信噪比、频响这些普通的声学指标。

8）摄像头手机的摄像头是镜头、感光原件加上处理器，有些手机的应用处理器足够强大，可以替代专用处理器的功能。

镜头和感光原件的品质越好，处理器算法越先进，出来的照片效果越好。

二、智能手机硬件技术的现状1）应用处理器目前智能手机的应用处理器，基本都是ARM授权核心加上厂商自行添加功能模块的方式。

目前，市面上能见到的ARM核心包括ARM7、ARM9、ARM11、ARM Cortex A8、ARM Cortex A9这么几代。

ARM 11以前属于高端解决方案，NOKIA的N95用德州仪器OMAP2420 、APPLE 的IPHONE用三星6410都是ARM11核心的处理器，他们搭配的功能模块性能也比较强。

ARM Cortex A8是目前的主流处理器，性能比ARM11有了巨大的提升，APPLE IPHONE4用的A4处理器，三星I9000用的C111处理器，华为U8800用的高通MSM7320都是ARM Cortex A8核心的处理器，ARM Cortex A9支持双核心、四核心，但是目前市面上主要还是双核的处理器，性能比单核心的A8有成倍的提升。

应用处理器的一个重要模块是显示部分，智能手机显示芯片厂商，基本就是早期提供电脑显示芯片的厂商，NVIDIA延续了桌面的GEFORCE技术，高通是买的ATI当年的移动显示部分，Power VR当年在桌面市场惨败后进军移动市场，靠先发优势获得了软件兼容性。

智能手机的3D性能评判与电脑一致，也是看流水线条数、像素渲染能力、多边形生成能力，只是智能手机还没有形成标准的3D接口，游戏的兼容性和对硬件的利用率不如电脑高。

2）基带处理器、射频处理器和天线手机的基带处理器是高科技行业，而且充满了专利陷阱和寡头垄断，当年高通靠美国政府扶持，用贸易壁垒限制欧洲的GSM进入美国市场，等到CDMA开发成功，专利申请了一堆，才放欧洲厂商进来。

寡头垄断的一个好处是参与这一块的都是巨头，产品品质、标准、测试都有保证，只要设计不出现重大失误，手机的通讯质量是有保证的。

不管是高通、还是英飞凌或者是展讯、MTK的解决方案，通讯品质都是有保证的。

没有保证的是手机厂商的电路设计水平和测试能力。

3）内存、闪存、外接储存卡手机的内存带宽很大程度取决于应用处理器，应用处理器支持LP DDR2还是DDR3，支持32bit还是64bit，手机的内存也会做相应的选择。

手机的闪存取决于厂商的良心，一般用户只会知道手机闪存的容量，而不会去关注读写速度，而事实上闪存与应用处理器接口的带宽是足够的，闪存的读写速度直接影响到手机的流畅和程序载入的速度，对于普通消费者来说，智能买手机前多看一下测试评分，尤其是I/O的得分。

4）显示屏手机屏幕的标准包括分辨率、亮度、对比度、色彩区域、发色数、一致性等指标、同样尺寸的屏幕分辨率越高越清晰细腻；亮度越高，在强光下越清楚；对比度越高，色彩越鲜明；色彩区域越大，能够显示的色彩越多，色彩的表现力越强；发色数越多，色彩过渡越柔和；一致性越好，屏幕越均匀。

单纯从材质上讲，主流手机屏幕可以归为两大类：LCD和OLED，每个类别又可以延伸出不同的子类别，比如：TFT、IPS、SLCD、AMOLED、Super AMOLED、Super AMOLED Plus。

而屏幕图像显示技术主要包括下面几个：1.ASV技术ASV全称为“Advanced Super View”，是由夏普推出的一种用来提高图象显示质量的技术，可以增加屏幕的亮度、可视角和对比度。

夏普原版屏幕所采用的ASV显示技术是基于CPA面板的，不过这种显示技术也可不基于CPA 面板。

目前某些国产手机虽然采用ASV技术，却并不采用CPA面板，显示效果就会逊色一筹。

虽然采用ASV显示技术可以一定程度上提高屏幕显示效果，但是屏幕材质、分辨率等因素往往起到更加重要的作用。

因此，ASV技术并非如传说中那么神奇，它只是起到一定的显示辅助作用。

2.CBD技术CBD全称是“Clear Black Display”，它是一种用于户外增强屏幕显示效果的技术，由诺基亚主推。

实际上，CBD技术并不是一项像AMOLED一样全新的革命性产品或技术，它只是一种通过降低屏幕光线反射来提高视觉影像效果的一种方法，尤其是在户外光线照射下的显示效果。

这样一来，用户就可以在户外光线比较强的环境下，依然正常地使用手机应用了。

另外，CBD技术还有助于提高屏幕的可视角度和对比度，令屏幕色彩显示更加生动，屏幕看起来也就更鲜艳。

3.NOVA技术NOVA是目前一种新型的显示技术，由LG主推。

NOVA和其它的屏幕相比拥有三个优势：①、在相同的亮度情况下耗电要比其它屏幕更低，在相同的室内环境下，和普通LCD屏幕比起来，NOVA显示屏能减少50%的能耗。

当手机显示全白屏幕时，NOVA屏幕比起AMOLED 屏幕同样可以节省一半耗电。

②、NOVA屏幕又被称为高亮显示屏，据LG官方称，NOVA Display在亮度方面能达到700尼特。

高于iPhone 4屏幕亮度的530尼特。

是目前市面上最亮的屏幕。

③、NOVA屏幕具备更高的纯白色调，可精确显示黑白原色，显示效果更纯。

4. RetinaDisplayRetina Display俗称视网膜技术，由苹果进行主推，是一种基于IPS面板的显示增强技术。

Retina 屏幕是一种具备超高像素密度的液晶屏，它可以将960×640的分辨率压缩到一个3.5英寸的显示屏内，令像素密度达到326ppi。

这样一来，用户在使用视网膜技术屏幕的过程中，就可以得到更加出色更加细腻的视觉体验。

5.MOBILE BRAVIA ENGINEMOBILE BRAVIA ENGINE同样是一种显示增强技术，主要掌握在索尼手中。

实际上，BRAVIA 是日本索尼的一个电视品牌，BRAVIA拥有索尼独创的BRAVIA ENGINE（图像处理引擎），能够改良屏幕的显示效果。

后来这项技术被应用在索尼爱立信的手机上。

MOBILE BRAVIA ENGINE技术，可以使显示效果得到大幅度的提升与改善。

MOBILE BRAVIA ENGINE技术的工作原理是，在将数据转换成图像的过程中，对信号进行一系列的优化，提高对比度和锐度、增加色彩饱和度、降低噪点、对图像边缘和细节进行修复等，然后再通过屏幕呈现出来。

所以，通过LT18i的屏幕显示出来的图像效果就显得更加鲜艳、锐利，细致、层次感更强。

5）音频CODEC、扬声器目前，手机上使用的一般都是各个芯片厂商的低功耗COEDC，包括水晶公司、欧胜公司、德州仪器、AKM等厂家，这些厂家的产品都已经达到了当年HIFI要求的3个90db的标准，关键在于手机厂商调教的功力。

1．频率响应这个指标越平越好，这个指标好，表示设备忠于原来的声音，而不是做增益或者衰减，原来各个频段多大声音，还原出来还是多大声音。

2．信噪比信号和噪音的比值，数值越大，声底越干净，没有乱七八糟的杂音。

3．动态范围强弱音的比值，数值越大，对声音的还原越好，强音越震撼，弱音细节越清晰4．谐波失真一个声音引起的泛音，指标越好，泛音越少，越接近原始声音（泛音是一种失真）5．互调失真几个混合声音输入以后，引起原本没有的泛音，泛音越少，越接近原始声音（泛音是一种失真）6．立体声分离度左右声道对另外一个声道的干扰，左声道的声音串到右声道去，串的越少，越接近原始声音，立体感越好。

6）摄像头技术1．自动对焦手机的摄像头当中机械组件通过对镜头组的微小位移，来实现对焦的目的。

目前摄像头中所用到的机械组件一般为VCM弹片式音圈马达，它通过电能转换为机械能，带动摄像头当中的透镜前后移动。

2.Lytro先拍摄后对焦半按对焦、再按拍照已经是我们使用单反相机的标准动作，虽然手机上面差不多将这两个动作自动整合到了一起，不过先对焦再拍照的顺序还是不变的。

不过自从2012年Lytro 光场相机出现就改变了这一局面，即用户可以开始先拍摄再对焦。

Lytro光场相机长方形的两头分别为镜头和显示屏，使用Lytro相机拍摄照片后再利用Lytro提供的软件打开图片，用鼠标点击图像的任何地方就可实现对图片的重新对焦或创建3D图像。