谷歌在 2021 年底發(fā)布的 Pixel 6 系列手機，發(fā)布的時候可沒說手機具有心率監(jiān)測、呼吸頻率檢測等功能。但是在系統(tǒng)軟件第一次大更新之后，竟然冒出來了這兩個新功能。這就有點讓人意外了。因為這可不是新增一個動態(tài)桌面、新增一個拍照模式那樣的升級，那些升級只需要改動軟件就能實現(xiàn)，而心率和呼吸的檢測，一直以來都是實打?qū)嵭枰~外增加硬件才能做到的。

那么，Pixel 6 又是怎么做到的呢?是靠 AI 算法加持下的攝像頭和 LED 手電來實現(xiàn)的。這個檢測的實現(xiàn)原理是：打開檢測功能，然后把手機翻過來，背面的攝像頭和 LED 手電挨得很近不是?你把手指頭按在上面，同時壓住攝像頭和 LED 手電，然后就啟動檢測了。這時候， LED 的強光會把手指照亮，你的指肚邊緣都被照得泛紅了。與此同時，攝像頭就在捕捉半透明的手指組織中、血管一張一縮導(dǎo)致的反射光的強弱變化。

這個變化再結(jié)合谷歌從收購的 Fitbit 那里獲得的 AI 算法，首先就得到了心率，然后通過計算擬合出呼吸頻率。你可能覺得，通過血管的搏動判斷心率還算靠譜，但怎么就能判斷呼吸頻率了?

其實，今天所有通過專門的硬件模塊完呼吸頻率監(jiān)測的設(shè)備，也是通過類似的方法擬合計算出呼吸頻率的。比如說，我們戴的各種運動手環(huán)和手表，什么時候也沒讓你把它們湊到鼻子上去測呼吸吧?不同的是，那些專業(yè)運動檢測設(shè)備選用的光強和顏色更有利于統(tǒng)計反射光，所以精度更高。

那直接簡單粗暴地用手機里的 LED 手電發(fā)出的白光去測呢?在沒有 AI 加持的情況下，誤差就比較大了。但正因為 AI 是谷歌的強項，并且在反復(fù)測試中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過 AI 的加持，不用那些專業(yè)模塊得到的精度和使用后是差不多的，于是這個功能就在第一次大更新后上馬了。

這當(dāng)然是一個白給的新功能。但我們反著想，如果先在實驗中知道這么做可以，那其實相當(dāng)于在手機的設(shè)計生產(chǎn)中就可以少買一個硬件模塊，照樣還能實現(xiàn)運動監(jiān)控的功能。于是一個硬件被 AI 取代了，很多研發(fā)運動健康芯片的公司不開心了。

其實，不止谷歌的手機，小米手機也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這樣行得通，但他們沒有用后攝像頭加 LED 手電，因為兩個組件離得比較遠(yuǎn)，一個手指頭按不過來。

小米 11 手機有屏下指紋傳感器，工作起來就是，感應(yīng)到手指按壓后發(fā)出強光，照射指紋，然后進(jìn)行核對、解鎖。也同樣存在攝像和照明功能，也能看出血管舒張伸縮的節(jié)奏，這不就有心跳節(jié)奏了嘛。

不過，小米的手機并沒有檢測呼吸頻率，可能因為這個數(shù)值的誤差暫時還比較大。于是不止是小米，凡是采用了屏下指紋傳感器的手機，都可以無硬件成本地增加心率監(jiān)測的功能。

AI 取代攝像頭

其實，不止是心率的監(jiān)測模塊被 AI 取代了，你應(yīng)該還有印象，2018 年之前的手機，頂部都會有一排攝像頭，所以做全面屏難度很大。這些攝像頭里，有的在今天就已經(jīng)被 AI 完全取代了。比如說，專門承擔(dān)人臉識別任務(wù)的結(jié)構(gòu)光攝像頭和 ToF(飛行時間測距傳感器)。當(dāng)時，很多廠商還在爭論這兩種方案到底哪個更有前途。但在 2021 年的新手機中，這兩個模塊全都不見了，大家都只用普通的前置攝像頭加 AI 算法來實現(xiàn)人臉識別。

之前，之所以不用前置攝像頭，是因為相比 3D 結(jié)構(gòu)光或者 ToF，前置攝像頭精度太差。和安全相關(guān)的功能，如果總是在判斷失誤下解鎖，那是不能接受的。但如今就不需要了。

而且更加令人意外的是，其實手機的前置攝相頭受限于空間和屏幕設(shè)計風(fēng)格，已經(jīng)超過 2 年沒有什么提升了。從 2020 年年初到今天，2 年多過去了，旗艦機大都還在使用 IMX615 這個方案。

所以，AI 算法實際上是在前置攝像頭本身性能沒有提升的情況下，大幅增加了人臉識別的準(zhǔn)確度，達(dá)到了專業(yè)芯片才能有的準(zhǔn)確度。而這樣的提升，又讓結(jié)構(gòu)光攝像頭廠商和 ToF 傳感器廠商不開心了。

另外一個被 AI 取代的硬件，就是手機的后置攝像頭了。在 2019 年之前，各品牌的旗艦手機，尤其是號稱拍照牛的那些型號，大都配了 4 - 5 個攝像頭，分別是主攝、超廣角、長焦、潛望、獨立微距。比如小米手機 CC9 Pro，當(dāng)時的廣告宣傳叫作“五攝四閃 10 倍混合光學(xué)變焦”，手機背面很多圓圈圈。

照這個態(tài)勢發(fā)展下去，想要繼續(xù)提高手機拍照質(zhì)量的話，除了手握的地方，估計都會開孔安裝攝像頭。但實際上，經(jīng)過 2 年的發(fā)展，大部分頂級旗艦機里，獨立微距和長焦這 2 個攝像頭已經(jīng)取消了。通過 AI 算法把主攝和超廣角捕捉到的數(shù)據(jù)糅合在一起，就是令人滿意的獨立微距攝像頭拍照的效果。而且，2019 年之后，別看攝像頭數(shù)量減少了，但手機的拍照質(zhì)量還在穩(wěn)步地提升。

在 DxOMark 上的手機拍照排名里，使用五攝四閃 10 倍混合光學(xué)變焦的小米 CC9 Pro 拍照得分 130，只使用 3 個攝像頭的小米 11 至尊版拍照得分 148。這是在削減了 2 個攝像頭后，畫質(zhì)提升一代的實質(zhì)性超越。但實際上，減少了攝像頭，手機在成本上還節(jié)約了。

在 AI 算法的加持下，在精度上領(lǐng)先但功能上有替代的硬件，就能通過 AI 的加持變成魔法杖。AI 不光減少了人力，增強了軟件功能，連一些硬件模塊也能取代了。