探秘摩托罗拉实验室:你用过的那些Moto手机都是怎么做出来的?

从诞生于1984年的世界上第一台手机摩托罗拉“DynaTAC8000X”,到多款大哥大,到旋转滑盖的摩托罗拉 V70,到薄得象刀片一样的摩托罗拉RAZR V3,再到首款基于Linux系统的首款智能手机“明”,然后是摩托罗拉的Android机器里程碑,Android系统机型里第一款三防机型ME525 Defy(机油们爱称之为“戴妃”)等……相信还有很多人,都对摩托罗拉过去的多款手机记忆犹新。

摩托罗拉经历了自己的辉煌,也推出了多款经典,但是进入到现在的智能机时代,摩托罗拉的光环却似乎被苹果和三星们掩盖了。然后现在,它想要依靠Moto X和Moto G手机,再次崛起。对于这个87年历史的公司来说,背后积累的技术和底蕴无疑是一张最大的王牌。

PingWest品玩探访了摩托罗拉总部位于芝加哥的实验室,不仅有图片,还带来了实验室各个负责人的详细介绍,从物理实验到电路板再到外观设计,一起带你逛个遍,看看Moto手机背后,都是什么样的技术?

探秘摩托罗拉物理实验室之:Moto怎么处理手机过热的问题?

智能手机现在已经是手上的一部电脑,它的性能好坏很大程度上是取决于怎么散热。而Moto产品结构的副总裁莫尔斯博士,向我们展示了他们研发的最新散热材料。

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在莫尔斯博士手指的位置,有两个加热器来模拟智能手机上的芯片。从图片上可以看到,右边只有模拟芯片本身,而左边的是芯片加上了一种特殊的黑色材料。

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在加热器旁边,是用来测量温度的热成像仪。把电源打开就可以看到,右边只有芯片的部分温度升高很快,而左边附有特殊材料的部分温度升高要先对慢一些。不仅温度低一点的芯片散热也更好,而且,当把电源关掉的时候,它的温度冷却还很快,这意味着这种材料表现很好。

探秘摩托罗拉物理实验室之:Moto怎么做电脑测试?

当年的三防机戴妃一出来,真是惊艳全场。但是你知道,为了保证设计能够满足强大的“三防”需求,工程师要做多少实验吗?

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根据莫尔斯博士的介绍,要保证手机设计能够经受得起跌落的话,就要在生产之前做好测试。他们会把每一个产品在设计的时候都会创建一个三维的几何模型,然后把这个模型分成成千上万的小块,每个小块都会有一个特别的数学表达式来表达,再把它放到电脑里去做一些数据的分析。

他们会在不同的角度上做这种模拟,只要发现有一些角度上有不合格的地方,就把那个关键的部位找出来。

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上图右下角的地方就是手机的印刷电路板。他们会模拟这上面大概近两千个元部件还有焊接点,所有这些部件任何不合格的地方,都在监控中。如果发现了问题,他们就会在模拟设计的过程中改进,在生产真正的产品机型之前就把问题解决。莫尔斯骄傲地说,“当我们把产品制作出来的时候,物理上的测试和电脑的模拟是相当吻合的。”而一个成型的产品大概需要运行1200多个模拟实验,这就相当于2.5万个CUP小时。

探秘摩托物理实验室之:Moto怎么设计材料?

对于材料的热爱绝对是在摩托罗拉的基因里。当年的数款产品,很多都是因为对于新材料的大胆启用最终成为经典。

Moto团队负责材料设计的查理德告诉我们说,Moto每一个手机大概都由一百多种不同的材料组成。

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为了理解这些材料的特性和表现,他们需要用实验来进行研究和评价。他们会采用一个涂料的样品,再加上两个摄像机,来监控材料的特性,用这个获取的信息来选择最佳的材料。它对设计非常有帮助,可以在成品出来之前把它做到最好。

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探秘摩托物理实验室之:Moto怎么进行跌落试验?

手机设计好之后,需要进行多项测试来确保它的使用。其中很重要的一项就是跌落测试,来看它是否“抗摔”。但是,要做那么多的跌落试验,总不能每次都拿真机上吧?

测试方法之一是高速摄像,以3000祯每秒的速度来捕捉一些瞬间。在跌落试验中,他们发现某一个角度的坠落造成了问题,就会把特定的角度放到电脑模型中,把问题解决掉。下图就是高速摄像机,它会捕捉手机跌落的细节,从而帮助工程师对手机进行改进。

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除了会在电脑上对手机跌落进行模拟差不多2000多次外,实际的跌落试验,也就说真正地把机器各种姿势地摔下去,会做好几百次。你看到的市面上每一款摩托罗拉手机背后,都有好几百台这样的机器被“牺牲”。

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探秘摩托罗拉音频和声学实验室之:Moto怎么同时保持手机的大音量和高品质?

请问谁没有在公共场合被一些杂牌手机的烂音质给折磨过?当那些手机以最大音量外放那些激昂的歌曲时,你是不是真的很想逃走?

但是摩托罗拉音频和声学实验室的鲍勃把Moto X的音量调到最大、在我们面前外放那首节奏非常欢快的《Happy》时,音质仍然是清澈的,没有丝毫的刺耳感。

鲍勃对自己的团队非常自豪,他说,这个实验室绝对是“世界一流的实验室”,而且团队成员在声学和音频方面的经验,加起来超过了100年。他告诉我们,为了同时保持手机的大音量和高品质,他们采用的是“微扬声器的激光分析技术”。

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可以在上图中看到,手机当中所有跟声音有关的东西就是在这么小的一个物理空间里发生的,但它需要在不同的嘈杂的环境下发出足够大的声音还要保持良好的音质,其实非常困难。

摩托罗拉在新产品当中用了很多方法来解决这个问题,比如在Moto G和Moto X Pro里面他们用了两个前置扬声器,在Moto X和Moto X Pro里面用了一种叫做智能音频放大的技术,就是实时地监测扬声器,其中有一个锥形物,那个锥形物它会不停地移动,在屏幕上看到的就是监控的这个状况。

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还有一个激光,用激光扫描就把振动模式扫描到电脑当中去了,他们还用这个激光技术创建了一个电脑的模型,所有这些东西都使得手机在哪个频率下都可以保持好的音质。

探秘摩托音频和声学实验室之:奇怪的声音屏蔽室?

Moto X的智能语音助手非常强大,你可以向手机发出多种语音指令,比如回复信息或者进行查询等。但是,在嘈杂的环境中,如何保证手机可以灵敏地捕捉到用户的语音指令呢?

我们跟随者工程师来到了一个布置得非常特别的房间,里面都是吸音材料,非常非常地安静。进去时还觉得耳朵有一点不适,像是飞机起飞时闷闷的感觉。这就是Moto的声音屏蔽室,屋子里所有的房顶、墙壁还有地板都是经过特殊处理的。

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在实验室里,全都是声音吸收材料,并设有麦克矩阵,4个麦克风监测不同方向的声音,用这些设备来测量声音到达麦克风的时间,可以精确到微秒。此外,它还会模拟汽车在高速上或者嘈杂环境中的声音,有8个噪声源模拟不同的噪声场,可以精确地控制强度和方向,并且会360°旋转以制造噪音。墙壁也是可移动的。

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Moto X这款手机总共有4个麦克风,这4个麦克风就监控不同的方向传过来的声音。正是这个技术,让Moto Voice这个特性功能可以在Moto X上一直开启着,等待指令。它自己会知道你是在安静的环境中还是在嘈杂的环境中,还有你的声音是从哪个不同方向传来的,然后就把它优化,让声音指控命令变得更加准确。

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在展示过程中,机器人对着手机说了一句话。在当时模拟的嘈杂环境里,我们这些站在周围的人都没有听清机器人的声音,但是它前面的手机却对此做出了回应。鲍勃很得意地说。“我们的竞争者噪音的消除技术,都没有像我们做得这么好。”

探秘摩托罗拉移动计算实验室:Moto手机应该怎么省电?

移动计算的实验室也是手机“获得生命”的地方。工程师们会把天线、射频电路设计等放到一个测试板上,来进行测试。在别的公司,为了屏蔽干扰信号,这个实验室不得不放到地下室里,但是在摩托罗拉,他们却把实验室放在了公司的中心,整个实验室都被铜皮所包着,但却采取全透明的玻璃设计。图片上看不清楚的是,在玻璃墙壁中间的夹层里,有很多金属细丝,这样可以隔离信号,而且这个实验室设置了两扇门,一次只能通过一扇,也是为了屏蔽信号的干扰。

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工程设计主管马特告诉我们,所谓的参考设计是把新的一些创意制作成一种雏形。他和他的团队会一起把参考设计和其他前沿化需求做到参考电路板上。然后再根据实际效果,最终缩小很多倍,变成实际安装在手机里的电路板。可以看到,参考电路板和实际的成品之间,大小差异非常的大。下图里分别是Moto G和Moto 360的参考电路板和实际电路板的对比。

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但是省电又是另外一个问题。这需要硬件软件等多方面的组合优化。比如Moto X的Display功能,就可以让你在不解锁整个屏幕的情况下,查看新的通知。而这项功能采用的就是摩托罗拉自己的技术,它可以采用低能量结构,用非主处理器把机器唤醒,这样消耗的电量会远比竞争对手直接用主处理器把机器唤醒的方式要少得多。

探秘摩托移动计算实验室:没电的手机应该怎么快速充电?

你有没有过这样的抓狂经历:一大早起来,发现昨天晚上忘记给手机充电?

负责Moto手机充电技术的主管说,摩托罗拉急速充电技术(Turbo Charging)可以在15分钟之内把电池充到可以用8个小时,同时他们还在继续研究,以后充得会更快。他们的策略是把电池使用时间最大化,充电时间最小化。

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下图展示的两个手机一个是传统的充电方式,一个是急速充电方式。可以看到,急速充电的速度是传统充电的两倍。据介绍说,这个技术可以在30分钟之内充满一半的电量。

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探秘摩托罗拉EMC(电磁兼容测试)实验室:Moto手机要怎么实现4G

这个实验室是我们参观过程中最漂亮的一个——黑白的墙面布置非常时尚。要不先猜猜它以前是用来做什么的?

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摩托罗拉天线设计工程师凯蒂在这里欢迎了我们的到来。她说,摩托罗拉是LTE 4G的先行者,在2011年就首先推出了一款商业化4G的芯片,所以还帮助建立了很多行业标准。

可以看到,最开始设计LTE 4G的测试板是很大的,但是在运营商拿去测试他们的网络结构时,他们要把雏形的板子设计成黑色的盒子大小。但是这么大的一个东西仍然不可能放在手机或者是平板电脑里,所以他们最终要它做小到非常微型的一个板子上。

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对了,揭晓答案。这个实验室原来是NBC电视台的播音室,在摩托罗拉搬过来之后,就改做电磁兼容测试了。不过,当师凯蒂在试验台后一站,开始讲解各个技术细节时,我还是隐约觉得走到了一个电视节目中。

探秘摩托EMC实验室:Moto怎么解决“天线门”?

相信还有不少人曾记得苹果的“天线门”事件。

当时iPhone 4的用户发现用手握住iPhone 4的顶端或下方之后,手机信号会迅速减弱,甚至会出现通话掉线的情况,而乔布斯直接回复用户说,“你最好换一种方式握手机。”这让市场当时一片哗然。虽然苹果强大的公关能力把人们的质疑压了下来,但是,苹果还是迅速上市了保护套以改善这个问题。

有趣的是,那时,摩托罗拉还在《纽约时报》刊登了巨幅广告,宣传自己的Droid X,还顺便嘲笑了iPhone 4的信号问题。摩托罗拉在广告中称:“我们的手机采用了双天线设计。这样的设计允许你用任何方式拿着它,并在任何地方进行清晰通话。”

看回现在,凯蒂向我们展示的动态天线调节技术,就是解决类似“天线门”的问题。它是摩托罗拉最新的一个革新项目,在手机内部安装有一种结构可以自动探测到你的手,这样你的手在抓着电话的时候它就可以探测到,根据探测到的信息来调节天线。而凯蒂也在现场进行了演示对比。

事实上,手确实会对信号有一个影响。我们看到,在一个普通手机上,当你把手放上去的时候,马上可以看到辐射的能量降低了,而当你把手移开的时候能量又恢复到原来的水平了。

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但是当动态调节天线功能开启的时候,当凯蒂把手放在手机上的时候,辐射的能量下降了,可是因为动态调节功能,辐射很快又开始恢复。同样当把手移开的时候,辐射的能量又回到了最初的水平。

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这项动态天线调节技术,可以让手机有更强的信号、更快的数据传输速度和更长的电池使用时间。

探秘摩托设计实验室:Moto手机的外型是怎么来的?

摩托罗拉现在主打的一个特点是个性化定制。无论是想要定制手机外壳的颜色还是材料,你都可以在官网进行操作。吉姆是摩托罗拉消费者体验设计的全球主管,他告诉我们,摩托罗拉的主要特点之一就是设计师和工程师很紧密地结合在一起,这样他们有更快的速度把想法和设计技术去测试体验。

有着漂亮纹身的莱斯丽,是CMF(颜色、材料和工艺处理)团队的成员。她的工作很酷,是把大家所看到的全球的流行趋势,“翻译成”摩托自己的产品。也就说,研究如何让Moto的手机更潮。

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他们要和很多不同的部门,包括销售部门、市场部门、工程师、供应商等一起合作,最后才把一些成品带到这里来。所有我们看到的东西有一些是已经发售的产品,有一些还正在计划中,而有一些可能是永远不会发售出去的,因为“我们只是做来玩的”(任性脸)。但是所有的材料都是真实的材料,因为他们想通过这样的方法打造最属于个人的产品。

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这张桌子上的研究是如何让这个颜色成为手机上的颜色,这些是不同材料手感的诠释,这些自然材料的采用。有一些原始的皮质,跟美国全球有名的叫Horween的百年品牌一起合作;这些竹子也通过认证的真实竹子;木头有胡桃木、柚木、乌木等。

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探秘摩托设计实验室之:摩托怎么为下一代产品做模具?

迈克负责所有产品的模具的安排和管理。这个实验室里的人都有自己蓝色的工作服,背后印着“Motorola”的标识,前面则是他的名字。胖胖的迈克是个光头,再加上他戴着的红色领结,看起来觉得有点像柯南里的阿笠博士。

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模具工作间是真正正在工作中的实验室,他们正在为下一代产品做一些模具的实验。不过,根据生产模具精细度的不同和时间长短分成了好几个工作坊。

首先一个区域主要是3D打印机,还有著名MakeBot的机器。设计师们一顿午餐的时间就可以做好一个模具,不过这道工序仿真度相对低一些。

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接下来取得是仿真程度高一点的模具室。里面还躺着几个模型。“阿笠博士”把手伸到里面,抓了一把白色的粉末,我们才知道原来打印的原材料是石膏。它利用石膏和一个有颜色的胶打造模具,由于不同颜色的胶会粘合在一起,肉眼粗看起来还挺像真的。这个工作间一个小时就能做一个模具出来。,不仅快而且成本也不高,用完了还可以再回收接着用。

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再厉害的一点的就要用到塑料的材料了。它比刚才石膏的仿真度高了四倍,所以可以做很薄的一些元件,把真正的元件放到里面去。下要做真正的软胶性的模具,里面是一个激光切割机,对不同的元件进行切割,也用来做纹路的切割和打造,比如其中一台机器就是用于360手表表带的切割。

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另外一个是数码打印机,在手机上打印不同的图案。因为工程师知道我们要来,所以刚好在打印一条龙。这些机器都是24小时*7天不停歇地运转。

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这差不多就是一步摩托罗拉手机的研发和设计之旅了。而如果你对摩托罗拉实验室之外的事情,比如他们的工作环境和工程师们的小癖好等也很感兴趣,我们还会有更多图片放出。

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