解密iPhone的“相机控制”按钮及其替代方案
苹果在智能手机十多年的发展过程中，当之无愧地扮演着“全球导师”的角色。
库比蒂诺巨头利用自己对智能手机的洞察和技术的积累，将智能手机推向了当下，从最初的触摸屏到指纹验证，再到面部识别、UWB甚至无线充电。去年发布的iPhone 在16号上，苹果给智能手机带来了新的变化。
如上图所示，苹果正在介绍iPhone。 在16岁的时候，我花了很多时间来介绍这个叫做“相机控制”的按钮。据他们所说，用户可以通过“相机控制”来选择和优化包括曝光、景深、缩放、风格和色调在内的设置。使用者甚至可以定制使用“相机控制”的方法。从苹果的介绍中，我们知道这个按钮即使在公司面对未来也是如此。Apple Intelligence“战略也起着重要作用。
自从苹果发布这个功能以来，无论是在中国OPPO。、vivo和荣耀也开发了相关的功能键，比如OPPO，目前已经上市。 Find X8 Pro/X8 Ultra、vivo X200 Ultra、荣誉400 Lite/X70i 等待手机上的拍照按钮。根据笔者的理解，在这些相似的功能背后，实际上隐藏着两条技术路线之争。
荣誉 X70i、vivo X200 Ultra
黑科技背后的一个小按钮
从用户的反馈来看，这个新按钮似乎被高估了一点，终端用户无法轻易窥探这个按钮带来的革命性变化。然而，根据苹果的说法，他们解决了三大挑战，即高集成度、防误触和可靠性，可以实现这种设计，并提供如此华丽的UI交互。
iPhone16相机开关按钮
如上图所示，第一次看到苹果这个新增加的“相机控制”按钮，有一个梦回iPhone。 Touch首次引入5S ID的感觉-在设计中，金属和中间蓝宝石用于固体按钮的外侧。具体到原理，Touch ID可以从任何角度准确地读取指纹，通过中间的蓝宝石表镜和电容触摸传感器，拍摄指纹的高分辨率图像并进行智能分析。
其实这个“相机控制”按钮和“指纹验证”的原理和技术有点一样。不同的是，前者在用户按下不同的键程时会触发不同的功能(可以简单理解为轻触和重按实现不同的功能)，如开头的视频所示，用户在这个键上滚动也会达到相应的控制效果。
因此，为了实现这一功能，根据相关拆解，苹果在该设计中的核心部件除了控制IC外，还包括表面的电容触摸传感器、液位传感器和锅片。其中，iPhone是最前端的电容传感器 在16的“相机控制”中起着非常重要的作用。
根据爱不爱科技的报道，如上图所示，苹果在“相机控制”按钮中使用了六个PAD多像素电容传感器，使设备在用户滚动手指时能够感知到更多的物理量，如速度、位置等。为了通过轻压实现不同的功能，它是通过纽迪瑞科技/NDT的压力传感器实现的；对于锅片，负责提供反馈。
业内专家告诉笔者，这当然是一个很好的设计。因为电容传感器可以识别轻微的滚动，所以用户可以像前面的视频一样很好地实现调整；随着液位传感器的增加，电容传感器可以解决电容传感器在按压过程中因手指接触面的变化而误判滑动的误触问题(锅片还没有触发)。如演示所见，触摸“摄像头控制”按钮，实现对焦或调出摄像头控制界面(曝光、景深、缩放等)。)，这也是依靠这个液位传感器实现的。
iPhone16相机开关按钮拆解图
然而，他还强调，这本身并不容易做到。如何避免误触，如何准确控制，是开发者面临的不可逾越的考验。具体来说，电容设计的难点包括但不限于以下几点:
- 电容式传感器采用单端设计，易受外界干扰，产生较大噪音；
- 在电路原理上，要求短线接入电容器触摸芯片，否则容易引入各种寄生电容器，造成干扰，影响灵敏度；
- 侧电容器PAD面积小，灵敏度有限，需要高性能电容器触摸芯片；
- 键帽介电常数影响电容器的灵敏度；
- 电容器要密封好，如果有液体或水蒸气渗透，会使容值发生很大变化，造成触摸功能失效；
正是因为如此，除了多年积累了这项技术的苹果，没有其他厂商能够实现类似的电容解决方案。此外，对于这种设计，开发者不得不面对的另一个问题是如何将如此多的设备集成在一起。
“苹果的模块也整合了电容触控IC，这对于很多其他想设计相关电容的公司来说是很难的。”专家继续说。他还说，因为苹果手机本身就是 IP68 一级防尘防水设计，这就要求这个“相机控制”模块也要实现同级防尘防水，进一步提高设计门槛。
然而，与之前的Touch相比， ID也是如此，苹果的设计也会面临手指出汗和按键弄湿无法控制的问题。因此，如何在这些客观挑战面前打造更妥协的“相机控制”按钮，成为供应链的目标。
最近，作者终于找到了潜在的替代品。
OPPO Find X8 Ultra
一个堪比苹果的新方案
要找到替代方案，首先要了解其实现原理。
归根结底，上面提到的苹果“相机控制”电容方案，最关键也是最难的一点就是通过测量传感器上的电容变化来判断手滑动的方向，从而对相机或第三方应用进行相应的控制；对于压力传感器，如上所述，用于判断压力，从而执行相应的动作。
iPhone16相机开关按钮拆解图- 纽迪瑞/NDT压感sensorrs
因此，如果我们想找到一个替代方案，可以使用压力感应部分。我们只需要用另一种方法来实现滚动控制，“悬臂梁”就成了可靠的选择。
作为一种常见的受力部件，悬臂梁变形在工程中具体表现为弯曲。应用于传感器时，应通过测量悬臂梁的压力变化来推断动作，从而实现相关功能。这也是纽迪瑞科技/NDT正在探索的苹果“相机控制”按钮的替代方案。
具体来说，该技术本质上设计了基于悬臂梁结构的液位传感器，集成了高精度、高滚动分辨率的万级压力分级可印刷应变片。（PSG，Printed Strain Gauge）。用户触摸传感器产生电压信号后，可以检查两个通道的弯曲水平，结合高精度滚动跟踪坐标算法，准确确定力的大小和位置，实现压力精确触摸和压力精确滚动功能。
而且要实现这一功能，核心就是压阻材料。
据报道，纽迪瑞科技/NDT的阻力材料可以印刷在许多基材上(如FPC或PCB)，从而形成应变传感器。应变传感器粘贴在任何材料结构上。当结构被轻轻按压变形时，传感器会感觉到变形和电信号的变化，然后通过后端模拟和数字电路处理，最后导出按钮或压力值信号，并在很大范围内保持线性导出，可以实现丰富多维的交互功能，如触摸、重新按压、多连接按压、长按压和滚动。
由于工作原理的不同，公司提供的纯压触摸按钮不需要像苹果那样使用蓝宝石，还支持在湿手、戴手套、水下等整个场景中轻轻按压和滚动，这恰恰填补了苹果电容传感器的不足。此外，由于其原理的特点，该方案在模块制造和系统安装方面都优于苹果方案。
但是，我们也必须承认，苹果方案的感觉和精确度是其他方案所没有的。据悉，这种感觉差异主要是由于图像处理器、CPU处理量(帧率、延迟)和UI效果的差异造成的。假如只是测量“相机控制”按钮的实现效果，可以说和苹果难以区分。例如在滚动分辨率方面，上述悬臂梁方案也可以达到0.2mm，感觉无限接近苹果的电容方案。即使在滚动灵敏度方面，悬臂梁方案也可以继续改进，想要达到或赶超苹果方案，相信只是时间问题。
在实际体验中，我们只需要轻轻地将手放在苹果的“相机控制”按钮上，就可以实现滚动对焦等功能。然而，我们正在使用纽迪瑞科技/NDT悬臂梁策略的OPPO Find X8 Pro、OPPO Find X8 Ultra和vivo X200 在Ultra等旗舰上，为了更好地感受滚动调节的功能，我们仍然需要先轻轻按下按钮。
但是话又说回来，谁会在控制按键时刻意触碰呢？
本文来自微信公众号“半导体行业观察”（ID：icbank），作者：李寿鹏，36氪经授权发布。
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