當年風光無限的諾基亞曾經提出了“科技以人為本”的口號,不過卻在智能化的浪潮下背離了初衷,導致跟不上時代的節(jié)奏而被拋棄。技術的發(fā)展本質是服務于人類的,它能讓我們的生活更方便、更快捷、更智能……所以科技能逐漸改變我們的生活方式。在科技層面,技術的重要性顯得尤為關鍵。比如我們現在的智能化生活,就離不開各種各樣的新技術,比如處理器中的新技術不僅能讓工藝越來越先進,還能讓計算速度加快,讓智能設備更聰明。影像方面,新技術的加持,能讓我們獲取更好的色彩;在生產制造方面,新技術則可以改變傳統(tǒng)的生產工藝,讓不可能變?yōu)榭赡堋?/p>
以往,那些只能在電影里看到高科技,現在已經開始走進我們的生活,并且以親民的價格進入尋常百姓家。接下來,我們就來盤點那些具有代表性的創(chuàng)新技術。
芯片賦能,帶來的不僅是性能的提升
芯片是PC、手機以及其他所有智能設備都離不開的最關鍵元器件之一,通常來說,主控芯片的性能往往決定了一個產品的性能和智能化程度的高低。芯片對技術的要求非常高,如今在芯片領域的兩大巨頭——Intel和AMD早已被眾人熟知,前不久Intel帶來了全新的第十一代桌面級酷睿處理器,其中就融入了眾多的黑科技。
Intel第十一代酷睿讓處理器擁有更多可能
上個月,Intel正式發(fā)布了第十一代桌面級酷睿處理器,核心代號為Rocket Lake-S。目前,十一代桌面級酷睿處理器已經正式上市,對于這款處理器很多人可能只知道它的性能比上一代產品更強,但是并不知道強在哪里?其中又加入了哪些黑科技?
我們先了解十一代酷睿處理器的新技術有哪些:1、它采用了全新的Cypress Cove 架構,它源于Ice Lake 酷睿架構和Intel Xe顯卡架構;2,IPC性能大幅提升;3,顯著的越代性能提升;4,多達20條CPU PCIe 4.0通道,進一步提升配置靈活性;5,搭載Intel Xe 顯卡架構的增強型超核芯顯卡;6、Intel快速視頻同步技術,為最新編解碼器提供更出色的視頻轉碼和硬件加速;7、全新超頻特性,帶來更靈活的調諧性能;8、Intel深度學習加速和 VNNI支持。Intel第十一代酷睿i7、i9系列處理器采用8核16線程設計,三級緩存均為16MB,其中酷睿i7-11700KF、酷睿i7-11700K、酷睿i9-11900F、酷睿i9-11900、酷睿i9-11900KF、酷睿i9-11900K款處理器單核睿頻頻率幾乎都達到或超過了5GHz,可見性能非同一般。同時,第十一代酷睿桌面級處理器還首次加入了對PCIe 4.0的支持,最多為20條,整個平臺總體PCIe通道數量提升至44條。Intel第十一代酷睿平臺最高支持DDR4 3200高頻內存,并且使用了全新的Xe架構核芯顯卡。
處理器性能的提升,歸根到底是如何在單位面積內集成更多的晶體管,以及如何更高效的實現晶體管排布。因此,底層晶體管技術的進步,將對處理器性能提升帶來質的飛躍。而Tiger Lake之所以能夠有效整合Willow Cove微架構、銳炬Xe核顯,以及眾多IO單元,并使之高效工作,全新的10nm SuperFin晶體管技術功不可沒。簡單來說,SuperFin晶體管技術從底層晶體管設計上實現了進一步優(yōu)化,在這個方面,Intel主要做了兩件事:第一,重新設計了晶體管;第二,重新設計了金屬堆棧。Intel通過添加全新的高性能晶體管,以及改善的柵極工藝來提升驅動電流,使電荷具有更高的移動性,并降低了源漏電阻,實現了更低的電容。在改善金屬堆棧方面,Intel的工程師大幅改善了中低層電阻,并大量使用導通孔。同時,在晶體管頂層還增加了2層額外的高性能層,以使其達到更高的峰值頻率。此外,通過提升MIM電容器能力(超過4倍),Tiger Lake處理器可以勝任更高負載的任務,提供快速而穩(wěn)定的供電響應。
SuperFin晶體管技術被Intel使用在如處理器內核,高速總線和內存子系統(tǒng)等高頻敏感IP中,以提升其性能;同時在非高頻率關鍵IP中,如T YPE-C和PCIe中,使用了現有的高閾值電壓晶體管,進而使其變得更加高效。這些技術的綜合運用使得晶體管運行速度得到提升,同時降低漏電率,進而降低了晶體管的運行電壓。這使得TigerLake處理器能夠在更低電壓、更低功耗下實現更高的性能輸出。
因此,Tiger Lake處理器能夠釋放出比前代產品更強的CPU和GPU性能,根本原因就在于全新的SuperFin晶體管技術帶來了出色的底層優(yōu)化。第十一代酷睿桌面級處理器在AI方面進行了提升,比如處理器的VNNI指令集可以非常智能地去做一些如圖像分類、目標物體識別等任務,這意味著可以輕松實現諸如一鍵摳圖、背景模糊化及去除等相應任務。此外,Intel十一代酷睿也引入了GNA 2.0技術,它通過芯片組上配置的4核數字信號處理器,可以完成語音類人工智能相關應用,如背景噪音消除、語音喚醒等。此外,在存儲方面,Intel十一代酷睿處理器在新架構下采用了新的內存控制器,在Gear1支持下最高可以搭配使用DDR4 3200內存。十一代酷睿處理器還提供了更多的PCIe通道,可以同時支持x16顯卡、x2的SSD的PCIe4.0連接。同時,十一代酷睿處理器還支持Resizable BAR讀取技術,可以更好地從獨立顯卡的VR AM獲取大批量Gen緩存,這其實也是NVIDIA GeForce RTX 30系列顯卡所強調的技術。ResizableBAR可以更好地實現VR AM到CPU之間的數據打包的傳輸。
索尼XR芯片已就緒提升智能電視認知
在今年的AWE展會上,索尼在現場發(fā)布了畫諦系列8K電視和4KOLED/液晶電視等產品,彰顯著自己在電視行業(yè)中的強大。作為一家在影像領域都有所建樹的廠商,索尼發(fā)布的新品,都加入了其研發(fā)的XR芯片。該芯片可以對圖像和音效兩方面進行優(yōu)化,賦予電視以“認知智能”,使其以人腦處理視覺聽覺的方式,呈現出優(yōu)化后的圖像和聲音,重現鮮明逼真色彩的同時帶來影院般的沉浸音效。XR芯片也是繼X1芯片發(fā)布后,索尼再次對芯片進行大幅度升級。
與X1芯片不同的是,索尼把這顆芯片定義為“認知”芯片,它可以將畫面分為細小的區(qū)域,然后進行交叉分析,再通過認知識別算法,對人眼聚焦的部分進行專門優(yōu)化后再輸出到屏幕上,XR認知芯片讓電視站在觀看者的角度來為圖像進行特殊優(yōu)化。它能通過分析人眼在觀看畫面聚焦于哪些部位:比如在出現人物時,觀眾的眼睛會聚焦到角色的臉上等行為模式。實時地將每一幀分成上百個區(qū)域,以此模仿大腦處理人眼在觀看畫面時這些區(qū)域應該有怎樣的不同表現,并對這些畫面進行優(yōu)化,從而實現更加真實的效果。
XR芯片這種逐幀分區(qū)域優(yōu)化的特點,也可以用于對畫質進行提升。對于8K資源不足的現狀,可以利用XR芯片將4K片源畫質提升至8K,來提高用戶體驗。
在音質方面,XR芯片的聲音環(huán)繞技術可將任何音源提升至5.1.2聲道,環(huán)繞感和立體感大大增強。不僅在圖像優(yōu)化層面擁有遠超人工智能的卓越表現,XR認知芯片顛覆性地實現了對聲音效果的優(yōu)化。XR認知芯片可以深入分析畫面中聲音的位置,并通過確定畫面中聲音發(fā)出的具體方位,讓聲音能夠與屏幕中動作的位置進行精準匹配,為聲音賦予更為強烈的定位效果,打造“音畫合一”的沉浸式視聽體驗。同時,運用在音頻領域多年積累的多聲道音頻技術,XR認知芯片具備將普通聲音轉化為5.1.2聲道3D環(huán)繞聲的能力。無論觀賞電影或體育賽事還是玩游戲,用戶都能品味到從四面八方而來的環(huán)繞式立體聲效,體驗到如同身臨其境般的聽覺感受。此外,索尼XR芯片除了全新的認知算法外,在特麗魅彩、對比度增強、4K /8K倍線、明銳動態(tài)等圖像優(yōu)化技術方面也得到了相應升級。
前有微云臺后有液態(tài)鏡頭
2020年6月,首款搭載微云臺技術的vivo新機vivoX50Pro上市,獲得了用戶與市場的好評。這一機型的量產問世,標志著vivo手機防抖技術由“雙軸平面防抖”升級為“立體防抖”。將專業(yè)攝影中用于穩(wěn)定支撐的設備“云臺”,巧妙應用于智能手機之中,從而解決“手抖”造成攝錄畫面模糊的痛點,是vivo一次充滿想象與智慧的創(chuàng)新。
5G技術的迅猛發(fā)展、使用者對于影像品質要求的不斷提升,讓vivo下定決心解決抖動與糊片問題。于是,啟動將云臺模塊內置于手機之中的技術評估,內部構架創(chuàng)新團隊和器件開發(fā)硬件團隊經過數百次的建模與數萬次的調試后,一個結構精巧、功能完善的微云臺模塊,終于得以應用于vivo手機之中。
盡管X50Pro的問世解決了“物理防抖角度太小”的技術難題,但vivo并不滿足于現狀。X60系列搭載的第二代微云臺,正是vivo不斷探索極致、持續(xù)突破的生動實踐。第二代微云臺擁有全新升級的四軸防抖技術,讓夜景拍攝也具備了更為充沛的曝光時間,降低糊片概率;而其具備的防抖補償功能,則讓防抖體驗趨于完美。
第二代微云臺與第一代微云臺在結構原理上是相同的,都是將CMOS與鏡頭組封裝在雙滾珠懸架里,然后安裝在磁動框架內,形成一個獨立的相機模組,兩對滾珠配合十字支架,分別讓微云臺在X軸,Y軸實現100%模組整體防抖,S型FPC排線用以減少云臺在運動過程中產生的拉扯力。搭載了第二代微云臺的vivo X60后置攝像頭采用4800萬像素微云臺主攝+1300萬像素廣角+1300萬像素人像攝像頭三攝組合,相比X50 Pro去掉了潛望式變焦鏡頭,使得該機的厚度和重量均有所減少,手感上比上一代更為出色。
此外,采用二代微云臺的v i v o X6 0整機采用常規(guī)的三段式結構。在散熱方面,主板、電池、攝像頭、屏幕都經過散熱處理。防水方面USB接口、SIM卡托和揚聲器處采用硅膠保護,能起到一定的防塵防水作用。
微云臺的升級迭代,是vivo多年來堅持自主創(chuàng)新、堅持自主技術研發(fā)的縮影。無論是光學、感光元件還是算法、平臺,vivo始終堅持在各個技術層面進行挖掘與探索,并將研發(fā)成果應用于新產品上。此外,vivo還以巨大投入在全球布局影像研發(fā)中心,自2017年起,已建立起7個影像研發(fā)中心,研發(fā)人員規(guī)模超過700人。
前不久,小米MIX FOLD的發(fā)布,宣布其首發(fā)液態(tài)鏡頭,那么液態(tài)鏡頭又能為提升影像效果帶來哪些提升呢?我們先來簡單了解什么是液態(tài)鏡頭。
我們先來了解一下目前的鏡頭是什么樣的,以市面上最常見的相機鏡頭為例。如今不論是相機鏡頭還是行車記錄儀的鏡頭其實都是由很多鏡片組成,而不同的鏡片它的作用也不同,其中有負責對焦和變焦的鏡片,實現對焦和變焦的辦法就是讓鏡片來回移動,手機鏡頭的原理也一樣,只是更簡單一點。由于要給鏡片留出移動空間,加上要給鏡片裝上來回移動的馬達,這也是為什么我們看到的相機鏡頭往往會又大又長。
這種看似非常簡單的技術,其實并沒有想象中的那么簡單。人的眼睛作為世界上最精密的“光學儀器”,也遠沒有鏡頭這么復雜。人的眼睛只是讓睫狀肌壓迫晶狀體變形就實現對焦了,我們可以把晶狀體看作鏡片,只是這個鏡片是柔軟的,會變形,就以非常簡單地實現如同相機鏡頭般復雜的功能,而且對焦速度也遠遠超過了相機鏡頭。
那么能不能把人眼的原理應用在相機鏡頭上呢?答案是能,但是并不容易。如果將鏡片也設計成柔軟可形變的,是不是就能用同樣簡單的構造實現復雜的對焦和變焦功能,而且同樣對焦的速度與人眼一樣?而這就是液態(tài)鏡頭。和傳統(tǒng)鏡頭相比,液態(tài)鏡頭里負責對焦的鏡片位置是可以固定不變的,然后通過鏡片的彎曲程度來實現快速對焦。當然只要有合理的設計,變焦功能也可以同樣輕松實現,而且也可以非常迅速。
傳統(tǒng)的手機玻璃鏡頭,短暫的時間根本來不及調整焦段,拍出來的照片就會脫焦。而液態(tài)鏡頭卻可以毫秒級切換對焦。所以對于移動的物體,液態(tài)鏡頭的對焦會更快,拍出來的照片會更清晰。而且現在的手機鏡頭,其實都是由不同焦段的定焦鏡頭組成的。所以,現在并沒有實現傳統(tǒng)意義上的“真變焦”,而液態(tài)鏡頭則可以改變這一狀況,實現真正的變焦。另外,液態(tài)鏡頭的光圈更大,夜景效果也會更好??傊?,簡單的理解就是我們人眼能捕捉到的東西,液態(tài)鏡頭就基本能捕捉到。
除了對焦、變焦快之外,液態(tài)鏡頭還有很多優(yōu)勢,最吸引人的一大特性則是能夠縮小體積。這并不難理解,因為鏡頭里面沒有傳統(tǒng)鏡頭所需要移動的多重鏡片模組了,這樣就可以壓縮部分空間,驅動電機形態(tài)變化了,也可以優(yōu)化體積。試著想象一下,既然鏡頭本身可以實現形變,那是不是也能把防抖技術也融入鏡片上?這種想法雖然看起來不可能實現,但是也并不代表無法實現,只是技術難度非常高。這種技術想法之前不論是三星還是索尼,早在十幾年前就已經投入研發(fā)并且申請相關專利。不過十多年過去了,液態(tài)鏡頭至今還停留在紙面上,這是因為液態(tài)鏡頭的技術研發(fā)成本太高,而且技術攻關難度非常高。比如既要能變形,又要在任何形態(tài)下都有優(yōu)秀的光學性能,對于關鍵材料的研發(fā)就十分困難。至于如何讓鏡頭變形,不同的廠商也在設計不同的思路和方法。而理論上研發(fā)完成,又要面臨成果轉化的問題,如何降低生產難度和提升良品率。
當然,液態(tài)鏡頭也并不是說顛覆了傳統(tǒng)相機或傳統(tǒng)手機鏡頭,畢竟佳能在七年前就已經提出了這個概念,并獲得了相應的專利信息,只是要實現在專業(yè)相機和鏡頭上,或許沒有太大的必要,所以沒有推廣開來。雖然液態(tài)鏡頭聽起來很不一般,但它真正的作用還是在快速對焦上,至于畫質和變焦能力,這并不在它的功能范圍區(qū)間內。
也就是說,采用了液態(tài)鏡頭并不能增強拍照的畫質,也不能增強相機的長焦能力。它真正加強的是對焦的速度,以及在不同拍照功能上的快速切換。這當然算是一種性能上的改進,但本質上它無法對最終拍出來的畫面有太多的干涉作用。有難度才有不斷地嘗試,技術、創(chuàng)新的融合讓小米在液態(tài)鏡頭上有了全新的突破,在手機技術領域十余載的耕耘和不斷堅持和嘗試,這也是為什么液態(tài)鏡頭的首發(fā)者是小米,而非傳統(tǒng)在影像領域的霸主。
電池技術再提升
上個月底,小米發(fā)布了小米11系列的“超大杯”小米11 Ultra,其中首發(fā)超級快充硅氧負極電池,可讓手機電池更薄、充電更快。目前快充技術已經成為標配,硅氧負極電池到底是什么來頭?
所謂的“硅氧負極電池”,是在電池負極增加了納米級硅氧化合物,讓硅顆粒不易被裂粉化,帶來理論上10倍于傳統(tǒng)石墨材料的鋰離子電池的存儲能力,同時還具備極高的充電效率。傳統(tǒng)石墨負極能量密度只有372mAh/g,而硅材料的理論能量密度可達4200mAh/g,在容量方面有明顯的優(yōu)勢?,F在的硅基負極技術在硅納米化和碳包覆方面實現了突破,因此才有機會使用在手機電池上。
那么硅氧負極電池有什么樣的優(yōu)勢呢?我們知道,想要將電池容量做大,勢必會伴隨著手機體積膨脹。這是因為傳統(tǒng)的石墨負極電池能量密度已經接近理論極限,難以進一步提高。當前,充電電池的正極材料創(chuàng)新主要是石墨烯正極材料,這種材料的作用是提升電池充電速度,但無法有效提升能量密度;對電池隔膜技術的改造主要是讓電池隔膜越來越薄,不過,過薄的電池隔膜很容易造成危險。
采用硅碳負極材料能夠有效提升電池能量存儲密度。這主要是因為傳統(tǒng)電池負極材料為碳材料,碳材料作為電池負極的特點是:膨脹系數?。s10%),能量密度過低(理論克容量372mAh/g),雖是理想電池負極材料,但同體積下電池能量密度偏低。
小米曾在 MIX A lp ha 上首次嘗試硅負極電池技術。小米 11Ultra 首發(fā)超級快充硅氧負極電池,電池能量密度更高,容量更大,充電更快。第二代硅氧負極電池通過「摻硅補鋰」,讓硅顆粒不易粉化,帶來 10 倍于石墨的理論克容量。同時對納米硅補鋰,攻克硅碳電池首充效率低、電池壽命短兩項業(yè)內難題。
實際上,硅氧負極電池并不是什么新技術,早在幾年前就已經被業(yè)界重視并著力研發(fā),而且現在部分新能源汽車已經用上了硅基負極電池,不過在手機上確實是首發(fā)。而硅氧負極電池技術上的進步,得益于手機消費市場過億的銷量帶來的強大需求。
第二代硅氧負極電池通過"摻硅補鋰"的方式在電池負極增加了納米級硅氧化合物,不讓硅顆粒不容易破裂粉化,帶來理論上10倍于傳統(tǒng)石墨材料的鋰離子存儲能力,能為電池帶來更大的能量密度和電池容量,以及更快的充電速度。小米認為硅氧負極技術是未來電池材料新方向,它已經在部分新能源汽車上得到應用,在手機領域這種材料將是下一個發(fā)力點。
是曲還是直,由你決定
我國在屏幕方面的技術已經走在了世界先進行列,近兩年在屏幕的創(chuàng)新方面也在不斷發(fā)展。比如有的廠商就推出了自定義曲率,讓屏幕的彎曲弧度交給用戶決定。前不久創(chuàng)維W82變形電視所采用的OLED屏幕正是來自創(chuàng)維自主研發(fā)的OBM技術。
為了同時滿足電競游戲人群和觀影人群的需求,創(chuàng)維W82研發(fā)團隊下定決心,一定要生產出一款曲直可變的OLED電視。對于這樣的初心,研發(fā)團隊開始著手準備各項技術方案及專利申報,但在產品研發(fā)初期,一系列復雜又具備挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性的研發(fā)難題早已接踵而至。
作為一臺既可以彎曲,又可以變直的OLED變形電視,首先要解決如何實現屏幕曲直可變的狀態(tài),那么選擇什么樣的背板材料與OLED屏進行更好的貼合及兼容是研發(fā)過程中的重中之重。經過數百個日日夜夜的奮戰(zhàn),W82設計團隊通過對4種背板材料的上百次反復試驗,最終選擇最優(yōu)的高張力、高屈服強度背板材料,這使得屏體柔而不軟,而為了實現理想的背板平整度,設計團隊通過對模具的反復修改及多次調整,以及背板彈跳的反復試驗等,這才讓背板材料處于一個最優(yōu)的狀態(tài),其次再通過機器人全自動貼合技術,完美解決了玻璃與背板曲平變化時位移的粘貼工藝及背板結構設計工藝,而創(chuàng)維團隊所做的這些都是為了解決高溫高濕的極端環(huán)境下屏體反復曲直的可靠性及使用壽命驗證,最終可達兩萬次以上正常使用的理想狀態(tài),可確保十年以上的正常使用壽命。
然而有了曲直可變的OLED柔性屏體還遠遠不夠,還需通過電動曲平機構,來驅動柔性屏體做平直及彎曲運動,經過反復選材及試驗,最終選定具有良好耐蝕性、耐溫性及彎曲性能的奧氏體不銹鋼曲平機構,而經過特殊設計的多級低噪帶自鎖功能減速箱,可為曲平機構提供大于450KGF.CM的強勁動能,對于曲平機構的裝配精度,創(chuàng)維也進行了反復且精準的試驗及優(yōu)化,以降低各零部件之間的摩擦,使噪音分貝可達圖書館級噪音分貝水平,同時采用的高轉速無刷霍爾電機能有效保證曲平運動的穩(wěn)定性和精準性,也兼具噪音低的特點。
值得一提的是,對于電視后殼的設計,靈感則來源于水中自在暢游的魚。魚身上的魚鱗結構,能夠很好地驅動魚做彎曲運動,這正與W82的可變形屏幕如出一轍,因此創(chuàng)維采用魚鱗態(tài)伸縮后殼的設計,解決了曲直變形時后殼與屏體的位移問題,讓整塊屏體的曲平運動伸縮自如,完美呈現彎曲與平直兩種形態(tài)。但是其中也面臨著曲直運動狀態(tài)下的異響和尺寸公差難題,為此研發(fā)團隊也經過上百次的推翻與重來,對于魚鱗片的尺寸要求極為嚴苛,對高精度模具制造水平和注塑加工水平要求極高,且經過精密測量,一共采用了37片魚鱗片進行拼接,且每一片魚鱗片尺寸精度要求控制在+/-0.05mm以內,才能實現最理想的拼接狀態(tài),其次為了解決曲直運動時產生的異響問題,創(chuàng)維反復對數十種油漆進行試驗, 最終采用了一種特殊油漆工藝來改善魚鱗片運動過程中摩擦產生的異響問題。在體驗過程中,它提供了三種曲率模式,其中可以通過自定義選項再結合遙控器上專用的曲率調節(jié)按鈕,長按上下鍵就能調節(jié)曲率。在曲率變化的過程中會有電機運行的聲音,如果能增加人體位置識別自動調節(jié)功能體驗會更好。用戶也不必擔心其中某個電機失靈的問題,畢竟創(chuàng)維W82在出廠時就經過了耐久性測試,擁有長達兩萬次以上的反復區(qū)直數。
寫在最后
技術的每一次迭代升級,總能給我們帶來更好的體驗。在技術創(chuàng)新發(fā)展的背后,離不開以小米、vivo、創(chuàng)維、Intel、索尼等為代表的科技企業(yè)在相關領域的持續(xù)研發(fā)。我們相信,在未來還將有更多的創(chuàng)新技術會不斷出現,讓我們的生活變得更加方便、快捷、智能。