数码新节能时代

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在《与月球失之交臂》的传记中,阿波罗13号的队长吉姆·洛维尔描述了1970年登月失败的经历,其中提到和队友依靠不到一块相机电池的能量帮助飞船从月球返回地球的故事(当然,这是由于在真空的环境下),成就了太空探险的经典。但在日常生活中,大部分的数码设备都不可能依靠一块电池续航十天半个月。不过随着便携数码产品功能的强大,使用范围越来越广,续航能力的技术也日益提升。从芯片到屏幕,从电路到功能,一个数码节能时代正在“逼近”。

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从芯节约电能

就如同水流的速度一样,电流的大小决定了电量消耗的快慢。在便携数码产品中,如何降低产品的功耗,是技术人员需要攻克的难关,而这些问题,都需要从内部芯片结构的改动做起。

与传统胶片相机和数码单反相比,消费级数码相机耗电量要大许多,要把拍摄到的影像处理成数码照片,感光元件和处理器从开机起就始终处于工作状态。尺寸不断增大的显示屏幕,在给用户带来取景便利的同时,也消耗大量电能。

消费者需要数码相机结合高分辨率捕捉每一个影像细节的能力,并且产品要面向便携和小型化。于是新一代的背照式CMOS在2010年成了众星捧月的技术产品,背照式CMOS图像传感器的优势在于能够以低功耗高速运行,并具有更高的灵敏度和更低的噪点控制,扩大了的动态范围,多种金属布线层和晶体管结构有更大的灵活性。目前除了首先推出该技术的索尼,尼康、卡西欧、富士、理光也先后将其引入新品,例如理光CX3,根据CIPA标准测试,续航时间达到310张,比上一代产品提升了10%;富士HS11,实测续航时间在700张以上。

此外,对于移动性较强的随身MP4播放器来说,使用时间的长短与体验感受的好坏之间是有直接关系的。主控芯片方面,CPU和多媒体处理单元一直是能耗大户,基本占据全芯片功耗的80%以上。目前市面上在功耗控制方面做得比较到位的有索智SC9800,它采用酷睿级制程工艺,结合配套开发的PMU智能电源管理系统,可根据不同功能、不同运算要求,自适应调节主频与功耗,而引入Analogix所研发的HDMI输出模块,无需另外负载电量便能实现输出功能。根据市场一些产品的宣传卖点,采用SC9800方案的播放器,观看1080P视频能达到4小时以上,观看720P视频可达到6小时以上。此外,在节能方面做得比较突出的芯片还有君正JZ4755,其功耗和ARM等主流CPU内核相比,可以降低70%。就连大家熟悉的瑞芯微也与时俱进,在RK2806的基础上推出了支持Andriod系统的RK2808,采用65纳米工艺,众所周知,鼎鼎大名的X86架构英特尔酷睿2处理器便出身于65纳米制程工艺,最明显的改良就是在性能提升的同时,降低功耗。

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无论是超长焦还是卡片机,应用背照式的机型越来越多,它低功耗的优点颇多

TIPS>>什么是CIPA标准

CIPA标准是相机影像机器工业协会制定的,用来衡量照相机性能,包括电池使用寿命。其测量条件是常温(23℃);未使用过的原电池或充满电的二次电池;显示屏亮;每30秒在全角和远距之间变焦切换;在两个影像记录间闪光;每拍摄10张影像电源关闭重新开启。

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芯片方案的变革开始带给高清MP4更长的续航时间

闪存介质普及劲刮续航风

除了做“芯脏手术”,还有其他方式同样可以增加续航能力,比如改变存储介质。数码摄像机(DV)一直都在为增强大容量存储和提升续航时间努力,特别是在1080P时代,这样的渴求更加明显。

2010年各大影像厂商高清DV新品发布会上,闪存DV的份额占了大多数。目前除了索尼在闪存和硬盘介质方面有两线产品(比如硬盘式机型XR550E和闪存式机型CX550E系列),其余主流的数码摄像机已经普遍采用闪存作为存储介质,佳能方面更是明确表示不会采用硬盘介质作为DV的存储单元。

三洋今年推出的全线新品都支持SDHC卡和SDXC卡扩充,佳能推出的旗舰HF S21在内置64GB闪存的同时,仍然支持SDHC卡扩充,而JVC则创新设计了双存储卡槽,能同时插入两张最大容量为32GB的SDHC卡,自动切换,无缝连接,最大存储容量达到64GB。

和一度风靡过的磁带、光盘、硬盘相比,闪存的耗电量是最小的。例如佳能FS系列今年推出的新品FS306,功耗只有1.8W左右,配合使用佳能新型的智能锂电池,可持续拍摄长达3.5小时,而整体重量包括电池和存储卡,只有285克。

此外,佳能今年还针对用户开发了实用的快速充电功能,使充电时间缩短为原来的三分之二,充电10分钟即可拍摄约30分钟,充电20分钟即可拍摄约60分钟,大大提升了充电效率。

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内置存储器或外插SDHC卡的DV,不需要机械驱动结构,降低了功耗和噪音
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佳能新型的智能锂电池,DV只需要很低的耗电量就能工作(FS系列功耗仅约为1.8W)
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快速充电是一种变相提高电能续航能力的好方法

“绿色”屏的环保风尚

由电子墨水技术带动的电纸书产业的兴起,绝对是当今最火热的绿色节能革命。在5月10日国内电纸书大腕汉王的夏季新品发布会上,8英寸大屏、彩屏以及双屏产品已经开始亮相,成为2010年第二季度的热点,新产品和新的屏幕规范正在倡导一场绿色节能旋风。

我们注意到,包括最新的大屏电纸书,在宣传的时候也刻意强调待机时间超长。的确,即便是苹果刚刚推出的iPad,持续使用也不过10个小时,而很多电纸书产品,一次充电,开机状态下可连续待机一周以上,独特的智能电源管理技术,可连续翻页7000次以上。E-Ink电子墨水屏幕不同于TFT、LTPS液晶屏,它是由两片基板所组成,上面涂有一种由无数微小透明颗粒组成的电子墨水,颗粒由带正、负电的许多黑色与白色粒子密封于内部液态微胶囊内形成,不同颜色的带电粒子会因施加电场的不同,而朝不同的方向运动,在显示屏表面呈现出黑或白的效果。同时只有在颜色变化时(例如从黑转到白)才耗电,关电源后显示屏上画面仍可保留,因此非常省电,功耗是同尺寸大小TFT液晶屏的千分之一,具有超长续航时间自然就不奇怪了。

在影音播放器的显示屏方面,虽然目前LTPS屏幕面板受欢迎程度非常高,在显示和节能方面表现也很好,但屏幕的技术仍在继续改变。比如目前已经有AMOLED屏幕开始应用到产品中,这类屏幕反应速度较快、对比度更高、视角也较广,而且由于自发光的特色,不需使用背光板,因此比TFT更轻薄、更省电,耗电量大约只有TFT-LCD的60%,未来有望成为中高端MP4播放器和MID的标配。

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电子墨水屏是续航之王,只在翻页时才会有些许电能消耗
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电纸书从5英寸到8英寸、9.8英寸的进化,耗电量并没增加多少

编辑观点>>不仅是节能 更是创新

从近十年以来,各类消费电子产品续航能力的变化不难看出,厂商在不同领域的努力是有成效的。例如数码相机,以前一次充满电可以拍摄150张,而现在可以拍摄1000张;MP4高清播放器从前听两三个小时就没电了,到现在续航时间达到8小时以上。然而,人的追求永无止尽,从发展的大趋势来看,未来节能概念会选择从两个方向深入产品,一个方向是软件,通过更加智能化的管理程序,减少不必要的电能浪费;另一个方面是硬件进化,需要开发者有更多创造,比如尼康刚刚申请了一项新专利,就是在镜头卡口设计通气口,让空气进入燃料电池仓,通过仓内的燃料电池给相机持续供电,更环保,更持久,这也代表了一个新的发展趋势。