iPhone工作原理

苹果公司供图
The Apple iPhone.
苹果公司推出的iPhone
2007年1月，史蒂夫•乔布斯（Steve Jobs）在Macworld大会（Macworld Conference and Expo）上发表演讲时，向全世界展示了苹果公司的iPhone。乔布斯手中的iPhone是第一次亮相，它看起来很时尚但缺乏生气，只是个黑色的矩形。
紧接着，乔布斯触摸了iPhone的屏幕。突然之间，这个毫无特色的物件仿佛有了生命。乔布斯把指尖放在屏幕的箭头上，从左滑到右；箭头随着手指移动，解锁了手机。对许多人来说，用手指触摸屏幕操控手机，是iPhone给人留下最深印象的功能。
而iPhone的其它功能也是非常丰富的。可以说，iPhone不止是手机，而更像一部掌上电脑。正如许多智能电话一样，您可以使用它拨打和接听电话、看电影、听音乐、浏览网页，收发电子邮件和短信。您还可以使用iPhone内置的摄像头拍照，或将电脑中的照片传输到iPhone中，并用其自带的软件管理照片。
2008年，苹果公司推出了iPhone二代。新版本的iPhone可以在3G网络中运行，并能连接GPS。通过iPhone ，您还可以通过用谷歌地图查看地图、卫星数据以及所在地周围的商家。iPhone一代的用户可以使用2.0软件更新手机，为它增加新的功能，但更新后的iPhone不能连接GPS，也不能在3G网络中使用。
移动版本的Macintosh OS X操作系统可以让您自如地操作iPhone的这些应用程序。该系统可以显示iPhone上每个应用程序的图标，管理电池电源和系统安全。通过Macintosh OS X操作系统，用户可以将手机和电脑同步起来，不过要实现同步需要一个专用接口，该接口类似于电脑与iPod同步的接口。该系统还可以让用户同时打开多个程序，就像使用电脑一样。
苹果iPhone vs. 思科（Cisco） iPhone
苹果公司在2007年1月推出 iPhone时，该产品立刻引起了思科计算机技术公司的注意。思科公司已经在一系列VoIP产品和服务上使用了iPhone这个名字，于是它对苹果公司提出了诉讼，不过两家公司最终在2007年2月达成了和解协议，协议内容对外保密。该协议允许两家公司同时使用iPhone这个名字。
iPhone并不使用鼠标和物理键盘，而是利用了屏幕上的虚拟按钮和控制界面。这不是什么新鲜事——近年来，从自动付款机到智能手机都采用了触摸屏。不过iPhone 的触摸屏和现在市场上的大多数触摸屏略有不同。当您触摸PDA或者任天堂DS的屏幕时，通常要使用一根细长的触控笔。而iPhone则只要您用手指触摸，它还能同时探测到多个接触点，这是当下很多触摸屏无法实现的。
本文将带您探索iPhone的世界，看看它如何通过触摸屏获得指令，并将之发送到手机内部；我们还将为您介绍iPhone的功能、硬件，将它和智能手机以及其它电子设备作一番比较。
电子设备能使用许多不同的方法检测用户在触摸屏上的输入，其中大多使用传感器和电路来监测屏幕。包括iPhone在内的很多电子设备都会监测电流的变化。还有一些电子设备则监测声波或近红外线的反射。少数电子设备用换能器来测量手指触及屏幕表面时产生的振动，或用摄像头来监测光影的变化。

Consumer Guide Products供图
任天堂DS、奔迈（Palm）Treo和罗技（Logitech）Harmony
遥控器都使用了触摸屏技术。
触摸屏的基本概念很简单——当您将手指或者触控笔放在屏幕上时，设备状态随之发生改变。对监测声波或者光波的屏幕来说，手指阻挡了或者反射了一些波。电容式触摸屏使用一层电容材料来存储电荷；您在触摸屏幕时改变了某一特定触点的电荷数量，从而达到判定触摸点的作用。电阻触摸屏上，手指的压力会造成电路的导电层和电阻层接触，从而改变电路的电阻。
大多数情况下，这些系统都能正确探测到触摸的精确位置。但如果您试着同时触摸屏幕的好几个地方，结果就可能出错。有些屏幕只能对您第一次触摸到的地方作出反应。还有些屏幕可以同时探测到好几处触点，但软件无法计算出每次触摸的精确位置。其原因如下：
很多系统沿着轴线或者某个特定的方向探测变化，而不是探测屏幕的每个点。 有些触摸屏用系统内触点的平均值来探测触摸位置。 有些系统在测量时首先建立一道基线，当您触摸屏幕时，您的触摸产生了一道新的基线。所以如果同时触摸多处就会导致系统使用错误的基线作为起点进行测量。

iPhone则有些不同，它的多重触摸用户界面的很多功能需要用户在屏幕上同时触摸多个地方。比如，将拇指和另一个手指放在屏幕上，然后分开，您就可以放大网页或者图片。想要把图片和网页再缩小的话，把这两个手指捏到一起就可以了。iPhone的触摸屏能够同时反应出这两个触摸点和它们的移动。在下一节中，我们将带您了解iPhone到底是怎么做到这一点的。
手机背面的触摸屏？ 根据苹果公司的专利申请，他们可能曾考虑在iPhone的背面嵌入一块触摸屏。
为了能让用户输入多触点的命令，iPhone对已有技术做出了全新改进。和其它很多触摸屏一样，它的触摸屏含有一层电容材料。但是iPhone 的电容器是根据一个坐标系来设计的。电容器的电路能够感应到沿线各点所发生的变化。也就是说，所有的点在被触摸时都能生成自己的信号，然后将信号传送给iPhone的处理器。这使得iPhone能够确定在多个点同时发生触摸的位置和运动方向。由于iPhone是依靠电容材料来工作的，因此您必须用手指去触摸它，用触控笔或者带着手套去触摸它都是无法操作的。
 

 
互电容触摸屏包含一个由传感线路和驱动线路组成的坐标系，
以确定用户触摸了什么地方。
 
 

 
自电容屏幕包含传感电路和电极，以确定用户触摸了什么地方。
 
iPhone的触摸屏使用互电容或自电容来探测触摸位置。互电容中，电容电路需要两层不同的材料，一层含有携带电流的驱动线路，一层含有传感线路，用于探测在节点的电流。自电容使用一层单独的电极，与电容感应电路相连。
这两种方法都可以将触摸数据发送成电脉冲。在下一节中，我们将带您了解这个具体过程。
想让触摸屏正确分析输入数据，iPhone的处理器和软件至关重要。电容材料会将原始触摸位置数据传送给iPhone的处理器。处理器使用iPhone内存储的软件将原始数据转化为命令和动作。下面是转换过程：
信号以电脉冲的形式从触摸屏传送到处理器。 处理器使用软件分析数据，确定每次触摸是为了使用什么功能。这一过程包含确定屏幕上被触摸的区域大小、形状和位置。如果有必要，处理器会将相似的触摸整理分组。如果用户移动手指，处理器就会计算用户触摸的起点和终点间的差别。

 
处理器使用动作转换软件来确定用户的动作指令。它将用户的手指运动与用户在使用哪种应用程序的信息、用户触摸屏幕时应用程序在做什么联系起来。 处理器将用户的指令传送给使用中的程序。如果有必要的话，它还会将命令发送给iPhone的屏幕和其它硬件。如果原始数据与任何有用的动作或命令都不相符的话，iPhone会认为这是一次无效触摸。

 
所有上述步骤都是在瞬间发生的——您在触摸屏上输入后，马上就能看见屏幕发生了变化。这样，您只需要用手指发出指令，就可以打开并使用iPhone的所有应用程序。在下文中，我们将更详细地向您介绍这些程序、iPhone的其它功能，以及iPhone为什么物有所值。
其它多重触摸系统
当苹果公司首次发布iPhone时，多重触摸系统在市场上并不多见。纽约大学（New York University）曾经发布过一个著名的演示视频，内容为他们对多重触摸界面的研究结果，但很少有系统实际运用到它。
不过，2007年5月，微软发布了表面多重触摸电脑系统。该系统使用摄像头和光线来营造多重触摸界面。如果您想使用该系统，还得等一等。微软目前正专注于开发商业市场，而面向个人用户的版本还仍在计划中。
iPhone的正面只有一个按钮，也就是主页按钮。按下这个按钮，用户就能看见iPhone的图形用户界面。在这个主屏幕上，用户可以通过底部的图标来选择四个主要功能：
电话触摸此图标，用户可以使用3G、GSM或EDGE移动电话服务，还能打开一个可视语音邮件菜单。邮件：用户通过iPhone可以接入POP和IMAP电子邮件服务，包括使用图片、HTML语言以及用雅虎电邮发邮件。 网络: 打开Safari网页浏览器 iPod：收听音乐，观看视频

苹果公司供图
您可以通过主页画面的上部打开iPhone的其它应用程序，比如日历、计算器、记事本、工具箱以及为iPhone专设的迷你应用程序。iPhone带有一个200万像素的摄像头以及用来管理图片的软件。iPhone还可用来查询天气预报和股市行情。iPhone并不支持flash格式，而如果您想要观看基于flash格式的视频网站YouTube，您可以使用相应的应用程序。只有在您需要用到的时候，操纵这些应用程序的按钮才会出现，其它时间这些图标都是隐藏的。
 
屏幕的大小也会随着您的需要发生变化，通过倾斜手机，您可以将手机由纵向显示改为横向显示。iPhone内置了一个方向感应器，负责通知操作系统何时要改变屏幕上的图像的方向。这就意味着，您可以竖着看一长串滚动的音乐文件列表，也可以用宽屏格式来看看电影。阅读任天堂Wii工作原理，您可以了解更多关于加速计的知识。
IPhone二代添加了一些新功能，在下一节中我们将向您详细介绍这些新功能。
iPhone的规格参数 苹果公司对iPhone的处理器和电路设计采取了相当严格的保密措施。下面是iPhone大致的规格参数：
屏幕：3.5英寸，163 ppi，配有一块玻璃防护罩
电池通话时间：在2G状态下高达10小时，3G状态下5小时；互联网：支持6小时无线上网，5小时3G网络上网；视频播放：7小时；音频播放：24小时；待机时间：300小时[资料来源：苹果公司]
操作系统：Macintosh OS X
带有环境光感应器
具有方向感应器
带有发送和接受蓝牙、WiFi和手机信号（3G,GSM,EDGE）的无线电发射机
具有接近传感器，能够产生近红外光并从附近的物体上测算光的反射
8GB或16GB的存储空间
点击苹果公司网站上的规格参数，了解更多资讯。
2008年7月，史蒂夫•乔布斯在一个应用程序开发商会议上推出了3G版本的iPhone。IPhone 3G有内存为8GB和16GB的两种。新版的iPhone在外观上只发生了一点变化——新机器设计更为时尚，后盖不再是银色的金属壳了。16GB的iPhone有黑色或者白色的塑料后盖可选，8GB的iPhone只有黑色的塑料后盖版本。

Andrew Ross/AFP/Getty Images供图
在香港，人们排起长队购买3G iPhone。
3G iPhone添加的另一重要的新功能是支持Microsoft Exchange，这意味着用户能将iPhone和Microsoft Outlook帐户同步。拥有此项功能后， iPhone与其它公司生产的智能手机相比更有竞争力了——智能手机是指管理人员和员工在办公室外沟通用的商务手机。
 
 
从一代到二代为什么苹果公司把iPhone二代称为3G iPhone呢？这是因为，新版iPhone能使用3G网络，也就是说，新版iPhone是iPhone的第二代产品，但使用的是第三代网络技术。
在推出第一代iPhone的时候，苹果公司的产品并不支持第三方应用软件，但这没有阻挡开发商们写程序的热情。不过，如果用户将iPhone破解，就可以在第一代iPhone上运行非苹果公司开发的应用程序了。破解是指用户能够在iPhone 上随意下载运行第三方应用软件，但是这有一个隐患——如果用户想在破解过的iPhone上安装苹果公司的更新软件，苹果网站会认为这部手机不是从合法渠道买来的。新的3G iPhone则改变了这种状态，它完全成为了一个应用平台，苹果公司鼓励开发人员创建各种应用程序。
 
背后的麻烦虽然苹果公司现在鼓励开发人员为iPhone设计应用程序，但仍然不允许任何外部应用访问后台进程。也就是说，用户必须使用iPhone的后台进程来运行程序，如果用户切换到另一个程序，第一个程序的所有应用会停止。
iPhone从一代到二代的转变并不是很顺利。苹果公司不希望用户购买手机后自行激活，而是希望他们在苹果专卖店内激活手机。不幸的是，苹果的系统承受不了过多的负荷，因此造成了在产品推出期间许多iPhone手机没有在购买时被激活。最后，大多数用户仍然是自行在家中激活了手机。
有些新的应用程序利用了iPhone的方向感应器功能。有个游戏叫做“超级猴球（Super MonkeyBall）”，用户在玩的时候需要将手机以各种角度倾斜来控制角色。iPhone会不会成为下一代便携式游戏平台呢？我们将拭目以待。
上面这些功能听起来非常棒，但是很多功能同时也可以在其它的智能手机上找到。在下一节中，我们将带您了解iPhone所面临的竞争以及它的优缺点。
iPhone受到了媒体的极大关注，但是其它品牌的手机也有着与它类似的功能。众多的智能手机内置了专为移动设备设计的Opera浏览器。虽然大多数其它手机没有完全虚拟的控制器，但有的手机带有多个物理键盘，比如Helio Ocean。纵向滑开Helio Ocean的上部，您可以看到一个数字键盘，而横向滑开，则能看见一个QWERTY全键盘。屏幕上的图像方向完全取决于您正在使用哪个键盘。还有一些手机，比如三星的Instinct、LG的Prada和HTC的Touch，它们都使用了触摸屏，虚拟控制的方式基本上和iPhone是一样的。

2007 LG Electronics 供图
LG的Prada手机
 
有些智能手机还具备iPhone所没有的功能。有些iPhone用户抱怨说iPhone连基本的剪切和粘贴功能都没有。虽然3G的iPhone带有GPS功能，但到这篇文章撰写的时候，它仍然没有路线建议（turn-by-turn）功能。iPhone也不支持多媒体信息（彩信），而很多智能电话，甚至最基本的手机都有此项功能。最后，iPhone完全没有物理键盘，这可能会给有些用户带来不便，尽管苹果公司坚持说没有键盘正是iPhone好用的一个原因。苹果公司和第三方软件开发商可能会在软件更新或者其它应用程序中解决上述的部分问题。
 

 
2007 High Tech Computer Corp.供图 HTC的Touch手机。
在刚推出的时候，4GB iPhone的价格是499美元，8GB的是599美元。2007年9月，苹果公司宣布，将8GB的iPhone降至399美元，并继续出售库存的4GB的iPhone 。3G的iPhone降价更厉害：新的8GB的3G版本iPhone仅售199美元。苹果公司给出这个价格是因为AT&T等手机服务供应商补贴了硬件上的费用。
在美国，购买iPhone需要与AT&T，也就是Cingular公司签订两年的使用合同。除非破解或者解锁，否则没有AT&T的合同， iPhone完全无法使用。
 
第一批iPhone是在2007年6月29日投放市场的，在面世之后，用户和评论家批评了iPhone的一些功能，包括浏览速度慢以及虚拟键盘不好用等。用户还抱怨说iphone的激活过程漫长，逐项列出的纸质账单长达数百页。消费者权利倡导者还批评了iPhone的电池更换成本高昂。早期的iPhone用户对价格的急速下降感到非常愤怒，苹果公司因此为他们提供了100美元的商店代金券。尽管iPhone的毛病多多，苹果公司还是在2007年9月就卖出了第100万部iPhone手机。