iPhone X

义项:苹果公司智能手机
iPhone X

iPhone X是苹果公司于2017年9月发布的智能手机,机身以罗马数字「X」表示10,用以纪念初代iPhone问世十周年[1]。该机采用5.8英寸OLED全面屏,取消实体Home键,以基于原深感摄像头系统的Face ID取代Touch ID[2]。它被视为iPhone进入全面屏与面容识别设计阶段的起点,相关设计随后被多代机型沿用[3]。

目录
  1. 定义
  2. 原理
  3. 发展历程
  4. 应用
  5. 局限
  6. 参见

定义

iPhone X是苹果公司设计、发布并销售的一款智能手机,属iPhone产品线,于2017年9月在苹果秋季发布会上首次公开[1]。名称中的「X」为罗马数字,表示数字10,指向初代iPhone发布十周年这一时间节点[4]。

该机采用5.8英寸OLED显示屏,苹果将其命名为超视网膜显示屏(Super Retina),分辨率为2436×1125像素,像素密度458ppi,支持HDR显示与杜比视界[5]。机身正面除顶部为容纳摄像头与传感器而保留的缺口区域外几乎全为屏幕,实体Home键与指纹识别模块Touch ID均被取消[6]。

该机在售时提供64GB与256GB两种存储容量,2017年10月27日起接受预订,11月3日起发货[7]。

原理

Face ID的核心是一套被称为原深感摄像头(TrueDepth)的组件,安装在屏幕顶部缺口内,包含点阵投影器、红外镜头、泛光感应元件,以及可见光前置摄像头、距离传感器和环境光传感器[8]。点阵投影器向面部投射超过3万个肉眼不可见的红外光点,红外镜头接收反射图案,再依据光点在曲面上的位移与形变推算深度,属于结构光方法[9]。

泛光感应元件以普通红外光均匀照亮面部,使系统在暗光环境下仍能取得红外影像,并用于判断用户是否正在注视屏幕[10]。深度图与红外影像经A11仿生芯片的神经网络引擎处理,转换为面部的数学表示,再与存放于芯片安全隔区(Secure Enclave)中的注册数据比对,整个流程在设备本地完成[2]。

由于比对了深度信息,平面照片缺少真实面部那样的立体起伏,投射其上的光点不会产生相应的形变,因此难以通过照片或屏幕翻拍完成匹配[9]。苹果公布的Face ID误识率为百万分之一,并称指纹识别的对应指标为五万分之一[6]。

显示方面,OLED面板的每个像素自行发光,不显示内容时可关闭像素,从而呈现更深的黑色,苹果给出的对比度指标为1000000:1[11]。机身前后均为玻璃,边缘为不锈钢中框,后盖玻璃使无线充电成为可能,该机支持Qi标准的无线充电[2]。

发展历程

2017年9月12日,苹果公司在位于丘珀蒂诺新总部的史蒂夫·乔布斯剧院举行秋季发布会,同期推出iPhone 8、iPhone 8 Plus与iPhone X,以及第三代Apple Watch等产品[1]。发布会上,时任首席执行官蒂姆·库克将这款机型定位为iPhone的下一个十年[4]。

该机于2017年10月27日在超过55个国家和地区开放预订,11月3日起在零售店销售[2]。中国内地列入首发市场,64GB版本定价8388元,256GB版本定价9688元[12]。

2018年9月,苹果发布iPhone XS、iPhone XS Max与iPhone XR后,官网上不再提供iPhone X的购买入口,苹果方面当时表示该机型转由运营商与渠道商销售[13]。此后该机进入苹果的过时产品名单,并于2026年8月被列入停产产品名单,官方与授权服务商不再提供硬件维修与配件[14]。

系统支持方面,iOS 16是iPhone X可升级的最后一个主要版本,该机未获得iOS 17更新[15]。

应用

Face ID在iPhone X上承担多项身份验证职能,包括解锁设备、确认Apple Pay支付,以及登录受保护的应用与在应用商店完成购买,替代了此前由Touch ID承担的环节[2]。系统在用户注视屏幕时才会执行解锁,闭眼状态下不予识别[6]。

原深感摄像头采集的深度数据还用于拍摄功能。前置700万像素摄像头借此实现人像模式与景深虚化,前后摄像头均可使用人像光效[5]。同一系统支撑了动画表情(Animoji),可将用户的面部表情实时映射到卡通形象上[6]。

后置为双1200万像素摄像头,广角镜头光圈ƒ/1.8,长焦镜头光圈ƒ/2.4,两颗镜头均支持光学防抖,可拍摄最高60帧的4K视频与最高240帧的1080p慢动作视频[2]。苹果在发布时强调该机摄像头经过单独校准,并与增强现实开发框架ARKit配合,用于在屏幕上叠加三维内容[12]。

操作方式随之调整,从屏幕底部向上滑动返回主界面,滑动并停顿进入多任务视图,长按侧边按键唤起语音助手Siri[5]。

局限

Face ID的可靠性存在边界。苹果在发布时说明,该技术在相貌高度相似的人群中出错概率会上升,双胞胎情形尤甚,13岁以下儿童因面部特征尚在发育,出现错误匹配的可能性也与成人不同[10]。设备上市后,外界记录到双胞胎及亲属之间互相解锁的个例[16]。

结构光方案依赖投射与接收红外图案,其精度受识别距离与角度约束,用户需将面部置于有效范围内方可完成识别,注视解锁的设计也使闭眼或视线离开屏幕时无法解锁[9]。安全性建立在活体与深度信息之上,但并非不可破解,已有研究团队以制作的面具进行概念验证[10]。

硬件层面,全面屏与Face ID组件占用了屏幕顶部区域,形成被称作刘海的缺口,该区域无法显示内容。屏幕采用OLED面板,苹果在发布时也面对该面板产能与供应能否满足需求的疑问[6]。此外,取消Home键后,原有的按压式交互被手势操作取代,需要用户重新适应[1]。

产品支持周期同样有限。该机停售于2018年,可升级的最高系统版本为iOS 16,其后不再获得主要版本更新;被列入停产产品名单后,官方硬件维修与配件供应也已终止[3]。

参见

  • Face ID —— iPhone X首次采用的基于原深感摄像头的人脸识别身份验证系统。

  • 苹果公司 —— iPhone X的设计、发布与销售方。

  • OLED —— iPhone X超视网膜显示屏所采用的自发光显示技术。

  • 结构光 —— Face ID获取面部深度信息所依据的三维测量方法。

  • iPhone —— iPhone X所属的智能手机产品线。

  • iOS 11 —— iPhone X发售时预装并针对全面屏交互重新设计的操作系统版本。

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