摆脱一天一充？手机完全节电技术解析

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　智能手机的电池续航能力问题已经成为了一个老生常谈的问题，这个问题在苹果和Android手机盛行之前，并没有被人们过多的提及。因为那时候的手机屏幕普遍比较小，分辨率也不高，功能也不如现在的智能手机般丰富。而且早前智能手机搭载的Symbian等系统对硬件的要求也很低。所以手机的续航能力完全能够满足人们正常使用手机的要求。

然而随着苹果iPhone的盛行，以及Android手机的普及，智能手机的屏幕越来越大，机身越来引薄，性能越来越强。虽然技术的进步给我们带来了更加良好的用户体验和更为丰富的功能，但是与此同时，巨大的屏幕和强大的处理器这些“电老虎”也变得越来越凶猛，使原本脆弱的电池变得更加弱不禁风，而电池技术的发展却始终停止不前，电池续航能力已经成为了手机发展的主要障碍，面对这种情况，各大手机厂商、元器件厂商以及软件公司都在投入大量的经历和财力研发各种节点技术，以使智能手机在性能提升的同时保证正常的续航时间。今天笔者就为大家细数一下各个手机及软硬件厂商在节电技术上作出的贡献，让大家对智能手机有一个更加全面的了解。

智能手机电池的现状

　　据互联网消费调研中心ZDC监测的数据显示，目前中国手机市场中，电池容量为1500mAh以下的产品占49.3%，1501-2000mAh的产品占9.1%，2001-3000mAh产品占2.2%，而仅有极少数手机采用了3000mAh以上的电池。可见，目前智能手机的电池容量主要集中在1500mAh左右，而2000mAh以上的智能手机仅集中在少数高端智能手机当中。（统计数据不包含未标明电池容量的产品，故比例之和并非100%）


虽然现在智能手机的电池容量各不相同，但是实际上1500-2000mAh电池容量的智能手机差别并不大，电池容量略高的产品往往硬件配置也较高，基本上都保证手机使用在1天左右，并且有些采用4.7英寸以上的四核手机甚至要搭配2000mAh以上的电池才能保证1天的正常使用时间。所以要想提高手机的续航时间，只能选择购买一块备用电池或者使用移动电源，否则只能靠频繁的充电。

有人说，如果在低端手机上配备一块2000mAh以上的大容量电池，起码可以保证低配置的手机待机时间翻倍。当然这类手机也并不是没有，一些主打高续航的商务手机就采用了这种方式，不过并不普遍。而手机厂商似乎有另外的打算。

　　对于厂商而言，开发出更大容量的电池，其成本也许远不是消费者愿意接受的，虽然说需求决定了市场，但是厂商在进行一项决策的同时，更倾向于考虑成本和收益。所以，保证手机1天的续航时间就已经足够了，增加在电池上的投入，远远没有把更多精力被放在处理器、新系统等参数上更能吸引消费者眼球，因此导致了手机产品性能的提升要快于电池容量增长的速度。


智能手机系统耗电情况分析

　　如今的智能手机，功能越来越全面，听音乐，看高清电影，玩大型3D游戏，GPS导航以及上网等无一不精，智能手机已经成为了人们不可或缺的一部分，试想一下，如果一天不使用手机，我们的生活会是怎样的糟糕场面。然而这些功能都离不开巨大的触摸屏，强大的CPU和GPU以及通讯网络的支持。可见手机的屏幕，处理器和网络才是手机耗电的元凶。


从智能手机的关注度情况来看，苹果iPhone 4S仍然雄踞榜首，而紧随其后的就是三星Galaxy S III、HTC One X、三星I9100/I9220、索尼LT26i以及小米手机等，这些手机的共同特点是性能强劲，屏幕巨大，而且现在的热门智能手机普遍以双核和四核为主并且主频最高已经达到了1.7GHz，而且屏幕普遍都在3.5英寸以上，三星I9220甚至达到了5.3英寸。当你在看视频或者玩游戏时，这些强大的处理器和巨大的屏幕能够不知不觉地快速的榨干你的电池。

　　试想一下，如果我们不看视频、不玩游戏，尽量减少屏幕和处理器的使用，手机是不是就不耗电或者耗电很少呢？答案一定是否定的。大家不要忘记，网络和第三方应用也是消耗电量的高手。即使我们晚上不用手机，让它安静的自己呆上一晚，早晨起来我们也会发现，电量也会不知不觉的消耗了大半。（飞行很重要的 ）


ARM总裁Tudor Brown在今年六月份曾表示，Wi-Fi消耗了装置太多的能量。除此之外，GSM和CDMA网络甚至消耗了更多的能量。另外，智能手机有很多自动连接网络的同步设置，比如你安装了一个微博或者新闻客户端，它会自动下载讯息并推送到你的桌面提醒你。还有一些通讯软件，比如QQ、微信和默默等，它们虽然单个软件耗电量并不大，但是它们几乎时时刻刻都在忙着上传下载。而且，GSM网络并非只有在通话时才发射信号，而是始终间断性的向基站发射信号以便搜寻网络。这个过程也是相当耗电的，如果在信号较弱的地方，手机还会加大发射功率，耗电则更加严重。


屏幕省电技术

　　通过上文的分析我们得知，屏幕是手机最大的耗电部件，那么手机的节电技术首先要拿屏幕开刀。今年的MWC上，索尼公司发布了一项新的屏幕技术——WhiteMagic技术，这项技术不仅将屏幕亮度提升到1000尼特，而且有效地降低了屏幕的功耗。

　　大家都知道，普通的LCD都是采用的RGB三原色像素排列方式，而WhiteMagic技术在此基础上创造性的加入了一个白色子像素，采用RGBW（Red，Green，Blue，White）像素排列方式，用来增加屏幕亮度，也就是说WhiteMagic屏幕每个像素点由四个子像素点组成，如下图所示。


WhiteMagic技术的目的是提高屏幕亮度，以便在室外强光下也能够很清楚的看清屏幕显示的内容。根据不同的使用场景，WhiteMagic屏幕可以自动切换两种亮度模式：

　　户外模式，在户外强光下，白色子像素透光率增加，使得WhiteMagic屏幕可以在相同背光亮度下达到大约双倍的亮度，即使处在充满阳光的户外下依然能够轻易看清屏幕。

　　室内模式，在室内弱光环境下，若需要达到与一般面板相同的亮度，则仅需原背光亮度的50%，耗电量也仅为原来的50%，（这也意味着更长的待机时间）。因此，WhiteMagic屏幕也是市面上最省电的屏幕之一。如下图所示。


从上图可以看出，在不增加背光亮度的情况下，WhiteMagic屏幕最大亮度能达到935cd/m2，而室内模式的亮度可以保持在530cd/m2左右，而背光亮度仅为普通屏幕的50%，节省了电池的耗电量。

　　索尼移动采用WhiteMagic时，调整了对输入影像的图像处理。这是因为，如果只单纯追加W，影像的对比度感会降低。索尼移动与索尼共同反复调整了将RGB影像信号转换成RGBW时的图像处理参数。由此，“实现了在室内使用时可削减耗电量，在户外时画面明亮容易看清的效果”。

三星屏幕节电技术

　　三星电子现在正在研究同样采用RGBW四色子像素，但将其分配给两个像素的“Pentile”方式。由于将一个像素的子像素数从以往的3个减为2个，因此更方便提高面板透射率。虽然因像素减少而被指画质劣化，但不失为削减耗电量的有效手段。


三星电子正探讨在高精细面板中导入将RGBW四色子像素分配给两个像素的“Pentile”方式。据称在10.1英寸产品的比较中，导入该方式的2560×1600像素产品的耗电量与采用RGB三色子像素的1280×800像素产品为同等水平。

　　另外，三星AMOLED系列屏幕采用了自发光材料，当像素显示为纯白色时，像素完全发光，此时耗电量最大，而显示黑色时，像素则不发光，此时耗电量也基本为零。所以当显示画面主体为深色系时，相比LCD屏幕要节省耗电。如果当画面主体为浅色系时，理论上比LCD更加费电，但是此时系统会自动降低屏幕的亮度，来节省电量。



手机处理器节电技术

　　目前手机的硬件“军备竞赛”越发严重，手机处理器从原来的单核芯迅速过度到双核，甚至下一代高端手机都采用了四核处理器，如此强大的处理器对电池带来极大的挑战，所以各处理器厂商也非常重视耗电问题。一方面提高工艺制程，另一方面在设计上想方设法省电，再设计方面各家处理器厂商都有各自的方法。


英伟达的Tegra 3是最早上市的四核移动处理器，为了抢先上市，Tegra 3没有采用更为复杂的28nm工艺制程，而是沿用了Tegra 2的40nm工艺，不过为了让Tegra 3更为省电，英伟达给Tegra 3加了一个协核心，正式名称为“4-PLUS-1”，也就是说，Tegra 3实际上是5核处理器，当手机待机时，其它核心全部处于关闭状态，只有一个主频为500MHz的协核心工作，当你浏览网页时，只会启用一个高频核心；多任务时，打开两个高频核心；玩3D游戏时，才会使用四个高频核心。综合算下来，在通常情况下，实际上Tegra 3的手机相比之前的双核手机反而更省电。

三星Exynos 4210四核处理器


随着Galaxy S III的发布，让Exynos 4210四核处理器也正式亮相，这款处理器采用了更为先进的32nm制程，整合了四个A9架构核心，虽然不像Tegra 3一样通过第五个低功耗核心来节省耗电，但是每一个核心都可以在正常的情况下自行调节，频率从200MHz到1.4GHz动态变化，从而达到省电的目的。


处理器省电专家——高通

　　以其他处理器厂商不同，高通很早就看到了功耗将是制约手机性能的最大障碍，所以高通公司一向主张自主研发处理器架构，并且将降低功耗作为重点研发项目。所以本次笔者把高通拿出来单讲。

　　之前高通采用异步双核设计的MSM8260处理器曾被人们戏称为“胶水双核”，并且给扣上了“高频低能”的帽子，而实际上，这正是高通公司为了降低功耗采用的设计方案，虽然在性能上稍有损失，但是却有效的降低了功耗。


异步双核处理器可以使两个核心分别运行在不同的频率上，处理器可以根据程序的复杂程度自动调节两颗核心各自的频率，相比同步双核处理器只能同时使用相同的频率的两颗核心，更加省电。

　　除此之外，高通公司也比较重视对屏幕这一耗电大户的耗电控制。今年随着骁龙S4处理器的上市，提供了两个创新的解决方案，可解决屏幕耗的电难题，这两大技术就是——BRITE和GridView，它们由骁龙S4处理器支持，可以在后台进行实时的电源管理。

BRITE（Backlight Reactive Illumination Technology：背光反应照明技术）

　　BRITE技术解决了背光强度问题及其对电池消耗的影响。这项技术能根据屏幕上正在显示的内容，动态调整背光亮度并利用自然光，在适当的条件下可以降低高达50％的功耗，同时不影响图像质量。BRITE的与众不同之处在于其可调性，根据当前任务对功率的需求，它可以选择不同的配置文件。例如，对于全屏电影播放，它就会选择更高的配置文件来控制显示屏的亮度。而像电子邮件和网页浏览这样基本的任务，BRITE就会完全关闭。高通公司使用可监控显示质量和亮度的API，这样开发者就能够把应用程序或内容类型与对应的API相连，从而调节电量，节约功耗。


GridView

　　在使用Android终端时，用户总是在不断地点击图标、滑动屏幕，从一个应用切换到另一个。但是某些终端每次刷新应用列表，图标是依次出现的，而GridView可以智能地以整页生成的方式刷新界面。这不仅能加快刷新速度，同时也降低了CPU和内存的使用率（高达1.5倍），从而为用户节约电量。

结束语：

　　由于时间的关系，上文仅从硬件方面介绍了手机及元器件厂商在节电技术方面的成果，随后，笔者将会从系统、软件、电池技术等方面继续为大家介绍智能手机的节电技术，想要了解更多请关注手机中国的后续文章，或加新浪微博@CNMO徐小磊进行交流。

http://guide.cnmo.com/16/162361.html

sevenday

目前只能带上2个手机和移动电源到处跑

xzhlksh

NS表示，正常使用，两天一充还是可以的

高考无望

手机节电，还真是个大问题啊。期待未来有更多的技术

ylong1234

三块电池，基本每天用两块循环。

查理弗朗西斯

V880表示，原装电池2天一充还是可以的

个人体会，杀光进程，开飞行，待机状态下，智能机还是挺省电的，以前我飞行下待机2天整用5%的电