拆解蘋果/三星/小米/一加,從馬達(dá)技術(shù)看觸覺反饋的差距
在蘋果手機(jī)的帶動(dòng)之下,線性馬達(dá)作為新一代手機(jī)用馬達(dá)技術(shù)逐漸被手機(jī)廠商所認(rèn)可,小米6、一加5等手機(jī)在2017年先后搭載線性馬達(dá)。相比于目前主流的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子馬達(dá),線性馬達(dá)優(yōu)勢明顯,在觸覺反饋方面帶來的體驗(yàn)大幅提升。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201709/363908.htm出于對用戶體驗(yàn)的重視,蘋果在觸覺反饋方面一直處于全球領(lǐng)先的地位,從Macbook的Multi?Touch,到Applewatch的Force Touch,再到iPhone 6s/6s Plus的3D Touch,直到2016年iPhone 7/7 Plus的壓感式Home鍵。越來越真實(shí)的觸覺體驗(yàn)與Taptic Engine密不可分,蘋果的Taptic Engine在振動(dòng)馬達(dá)方面銳意創(chuàng)新,從轉(zhuǎn)子馬達(dá)到定制化高端線性馬達(dá),為蘋果系列產(chǎn)品真實(shí)的觸覺體驗(yàn)提供了物理基礎(chǔ)。
在蘋果手機(jī)的帶動(dòng)之下,線性馬達(dá)作為新一代手機(jī)用馬達(dá)技術(shù)逐漸被手機(jī)廠商所認(rèn)可,小米6、一加5等手機(jī)在2017年先后搭載線性馬達(dá)。相比于目前主流的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子馬達(dá),線性馬達(dá)優(yōu)勢明顯,在觸覺反饋方面帶來的體驗(yàn)大幅提升。
蘋果力推真實(shí)觸覺反饋,引領(lǐng)智能手機(jī)走向線性馬達(dá)時(shí)代
1、蘋果力推3D Touch,憑Taptic Engine提供真實(shí)觸覺反饋
出于對用戶體驗(yàn)的重視,蘋果在觸覺反饋方面一直處于全球領(lǐng)先的地位,早在2014年以前,蘋果Macbook便成功采用了Multi?Touch多指觸控技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)輕點(diǎn)、輕掃、雙指開合等觸控功能。2014年蘋果將Multi?Touch升級為Force Touch,并應(yīng)用于新款Macbook、Applewatch等產(chǎn)品上。
Force Touch與傳統(tǒng)的Multi?Touch長按/短按通過時(shí)間區(qū)分出不同的操作指令不同,F(xiàn)orce Touch技術(shù)基本原理是通過壓電薄膜或壓力傳感器捕捉壓力大小,提取電路的波峰波谷值來進(jìn)行編碼??梢詫?shí)現(xiàn)沒有方向指向的壓力信息回饋,從而在功能上可以實(shí)現(xiàn)“用力長按”、“加速控制”、“壓力感應(yīng)繪圖”等豐富的操作內(nèi)容。
2015年的iPhone 6s/6s Plus手機(jī)中,蘋果進(jìn)一步將Force Touch升級為3D Touch,除了能夠感應(yīng)到輕擊和按壓不同的兩層壓力,還能感應(yīng)到第三層壓力——“重壓”,按壓深度的不同,最終系統(tǒng)判斷執(zhí)行的操作也不盡相同,正是因?yàn)檫@三層壓力,蘋果才將其稱之為“3D”。
但是,僅僅只有指令和屏幕功能變化的觸覺技術(shù)(Force/3D Touch)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足手機(jī)使用者對物理回饋的需求。如果說Force/3D Touch技術(shù)改變了設(shè)備的輸入體驗(yàn),那么Taptic Engine改變的則是輸出反饋體驗(yàn),F(xiàn)orce/3D Touch與Taptic Engine是相輔相成的協(xié)作關(guān)系。
Taptic Engine是蘋果產(chǎn)品的振動(dòng)模塊,采用LRA線性馬達(dá)電機(jī),能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到振動(dòng)的最佳狀態(tài),還能控制振幅以及頻率,這是普通ERM轉(zhuǎn)子馬達(dá)所做不到的。
Taptic Engine元件最早出現(xiàn)在2015年初發(fā)布的New Macbook筆記本電腦上,觸摸板應(yīng)用了Force Touch以檢測觸摸板受力狀況,在此基礎(chǔ)上集成了Taptic Engine進(jìn)行觸覺反饋。采用Taptic Engine的蘋果版“touch cover”帶來的鍵盤敲擊振動(dòng)反饋比微軟 touch cover的零反饋體驗(yàn)要強(qiáng)的多。
隨后,在2015年的Apple Watch智能手表中也開始采用Taptic Engine技術(shù)。在Apple Watch中,Taptic Engine是設(shè)備通知系統(tǒng)的中繼,強(qiáng)化聲音提醒,給用戶帶來一個(gè)豐富的感官體驗(yàn)。采用線性馬達(dá)的Taptic Engine不僅可以產(chǎn)生振動(dòng),還能控制振幅以及頻率,從而產(chǎn)生強(qiáng)弱分明且十分安靜的振動(dòng),甚至可以模擬出心跳那種頻率忽高忽低的振動(dòng)效果。
在蘋果2015年款iPhone 6s和iPhone 6s Plus手機(jī)中,同樣內(nèi)置了Taptic Engine,設(shè)計(jì)上有所升級,能夠準(zhǔn)確再現(xiàn)點(diǎn)擊、觸碰以及其他觸覺效果,有效地創(chuàng)建了一種引人關(guān)注的用戶體驗(yàn)。
根據(jù)IT之家的拆解,iPhone 6s采用的是直線長條形Taptic Engine,iPhone 6s Plus采用的是方形Taptic Engine,二者的區(qū)別在于長條形Taptic Engine體積較大,導(dǎo)致電池體積受到壓縮,縮水95mAh,而方形Taptic Engine體積較小,可以盡量少影響電池體積和容量,由于設(shè)計(jì)難度大一些,成本比長條形Taptic Engine要高。
正是由于iPhone 6s/6s Plus在Taptic Engine方面的升級,使得iPhone 6s/6s Plus的引入了3D Touch功能,能夠在原有Force Touch輕按、輕點(diǎn)的基礎(chǔ)上,新增了重按這一維度的功能,比Apple Watch上的壓力觸摸屏技術(shù)更加敏感。
2、蘋果手機(jī)振動(dòng)馬達(dá)演變史,從轉(zhuǎn)子馬達(dá)走向線性馬達(dá)
事實(shí)上,基于對產(chǎn)品用戶體驗(yàn)細(xì)節(jié)的重視,在觸覺反饋方面,蘋果公司一向引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展趨勢。
從iFixit針對iPhone的歷代拆解來看,在iPhone 6s/6s Plus之前的iPhone主要采用ERM偏心轉(zhuǎn)子電機(jī)的振動(dòng)馬達(dá)。iPhone 4 GSM版采用轉(zhuǎn)子振動(dòng)馬達(dá),都有一個(gè)偏離中心的轉(zhuǎn)子,在它轉(zhuǎn)動(dòng)起來以后,就能產(chǎn)生全方位的極致震顫體驗(yàn)。施加正電壓電機(jī)旋轉(zhuǎn),施加負(fù)電壓電機(jī)制動(dòng)。這種執(zhí)行器的特色在于成本低,而且技術(shù)成熟。
實(shí)際在iPhone 4s(以及iPhone 4的CDMA版)身上,蘋果嘗試過LRA線性諧振馬達(dá),但由于當(dāng)時(shí)線性馬達(dá)技術(shù)水平的限制,采用的是Z向圓形線性馬達(dá),器件的體積較大,基于空間利用率的考量,在iPhone 5、5c、5s、6身上再度回到ERM轉(zhuǎn)子馬達(dá)。
隨著XY向長條形和方形線性馬達(dá)技術(shù)的成熟,在蘋果2015年款iPhone 6s和iPhone 6s Plus手機(jī)中,重新嘗試使用LRA線性馬達(dá)。
2017年蘋果更進(jìn)一步,在全新一代的iPhone 7和iPhone 7 Plus手機(jī),拋棄了傳統(tǒng)的物理按壓式Home鍵,取而代之的是一枚帶有壓力傳感功能的新型Home鍵。不同于以往的單擊、雙擊、長按三種基本操作,這顆按鈕將通過振動(dòng)觸覺反饋為用戶提供觸感操作。之前的機(jī)械式Home鍵在使用過程中飽受詬病,成為售后返修的重災(zāi)區(qū)。而壓感技術(shù)的使用徹底解決這一痛點(diǎn)。
盡管不能物理式按下,但通過細(xì)膩的Taptic Engine振動(dòng)模擬,可以保證模擬的點(diǎn)擊手感,獲得實(shí)時(shí)觸摸反饋。這要得益于Taptic Engine線性馬達(dá)技術(shù)提供的先進(jìn)觸覺反饋。
配合iOS 10,用戶使用舊設(shè)備(iPhone 6S/6S Plus)上的線性振動(dòng)馬達(dá)和新設(shè)備(iPhone 7/7Plus)上的Taptic Engine都可以產(chǎn)生一種新的振動(dòng)感覺,但是運(yùn)行同一個(gè)振動(dòng)時(shí),iPhone 7/7Plus明顯會(huì)振得更“干脆”,也更強(qiáng)勁。能配合相關(guān)的動(dòng)作提供更精確、更好的反饋,最好的例子就是系統(tǒng)設(shè)置中調(diào)整日期和時(shí)間滾輪的振動(dòng)效果。這與蘋果不斷升級線性馬達(dá)技術(shù)密不可分。
3、線性馬達(dá)已經(jīng)打開市場,被多款創(chuàng)新型手機(jī)所采用
手機(jī)用傳統(tǒng)ERM轉(zhuǎn)子馬達(dá)技術(shù)成熟,成本較低,目前單顆成本在1美元左右,而新型的LRA線性馬達(dá)加工難度大,成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子馬達(dá)。根據(jù)ZOL和手機(jī)報(bào)等的分析,目前蘋果iPhone 7/7 Plus采用的高端XY向線性馬達(dá)單顆成本為8-10美元。高昂的價(jià)格是阻礙線性馬達(dá)大規(guī)模應(yīng)用的重要因素,但是正如我們前文的分析,線性馬達(dá)在振動(dòng)模式、觸覺反饋效果等方面巨大的優(yōu)勢,使得除了蘋果之外的其他手機(jī)廠也開始嘗試使用中低端線性馬達(dá)產(chǎn)品。
2017年4月,小米發(fā)布全新旗艦手機(jī)小米6,在微型馬達(dá)方面開始使用線性馬達(dá),盡管出于成本方面的考慮,小米6的線性馬達(dá)與蘋果相比在器件性能方面有較大的差距,iPhone可以通過多級振動(dòng)+軟件算法來實(shí)現(xiàn)3D Touch以及模擬Home鍵的觸感,而小米6則在震感以及功能上都有所欠缺,整體觸覺反饋效果仍有距離,但是相比于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子馬達(dá)仍是不小的進(jìn)步。
2017年6月,一加5發(fā)布,采用類似于蘋果iPhone 4s所采用的圓形線性馬達(dá),與目前蘋果線姓馬達(dá)采用XY軸向振動(dòng)模式不同,一加5的線性馬達(dá)屬于Z軸向振動(dòng)模式,在振動(dòng)細(xì)膩度和體驗(yàn)方面不及蘋果手機(jī),但是與同檔次采用轉(zhuǎn)子馬達(dá)的手機(jī)相比,震感緊湊,即停即止的特點(diǎn)帶來優(yōu)秀的振動(dòng)反饋,可調(diào)節(jié)輕度、中等、強(qiáng)烈三擋。
盡管出于成本方面的考慮,目前安卓系智能手機(jī)并未大規(guī)模使用先進(jìn)的線性馬達(dá),但是以小米6、一加5為代表的新手機(jī)已經(jīng)開始嘗試使用線性馬達(dá),未來隨著線性馬達(dá)技術(shù)的進(jìn)步,規(guī)模效應(yīng)將得以體現(xiàn),相應(yīng)產(chǎn)品的成本價(jià)格將逐漸被手機(jī)廠所接受,線性馬達(dá)有望得到大規(guī)模應(yīng)用。
全面屏?xí)r代已經(jīng)到來,線性馬達(dá)應(yīng)用空間被打開
1、手機(jī)進(jìn)入全面屏?xí)r代,取消Home鍵大勢所趨,線性馬達(dá)迎來新機(jī)遇
自2016年底開始,手機(jī)顯示屏的競爭在三星、小米、LG等廠商的推動(dòng)之下,已經(jīng)向18:9甚至18.5:9、19:9、20:9的長寬比挺近,高屏占比全面屏成為大趨勢。
2016年10月小米MIX概念手機(jī)的問世徹底激活高屏占比消費(fèi)者市場。小米MIX采用6.4英寸夏普屏幕,屏占比高達(dá)91.3%,是首部屏占比超過90%的商業(yè)化智能手機(jī),出色的外觀驚艷全球。由于在加工技術(shù)難度、良率與成本方面的較大壓力,小米MIX并未大規(guī)模銷售,但是小米MIX成功吸引了全球消費(fèi)者的眼球,高屏占比開始成為消費(fèi)者選擇手機(jī)的重要因素。
2017年3月,三星推出其最新的旗艦型機(jī)種Galaxy S8和S8+,標(biāo)志著“高屏占比”的全面屏已經(jīng)成為頂級廠商的選擇。
作為全球智能手機(jī)的領(lǐng)頭羊,蘋果公司自然不甘人后,最新款iPhone大概率配備高屏占比顯示屏。2016年底根據(jù)臺(tái)灣Digitimes的報(bào)道,蘋果計(jì)劃在2017年第3季推出的首款A(yù)MOLED手機(jī)iPhone8,將采用5.8寸18.5:9的長寬比例亮相,面板由三星供應(yīng),為全屏幕手機(jī)再添風(fēng)采。
隨著智能手機(jī)進(jìn)入全面屏?xí)r代,標(biāo)志性的Home鍵將被取消。但是機(jī)械式Home按鍵帶來的觸覺反饋對于手機(jī)而言是至關(guān)重要的,尤其對于在用戶體驗(yàn)方面精益求精的巨頭,如蘋果、三星等。因此,虛擬按鍵將與振動(dòng)馬達(dá)配合,從而提供媲美甚至超越機(jī)械式按鍵的觸覺反饋體驗(yàn),成為極有吸引力的方案。所以說,全面屏背景下,取消Home鍵將為振動(dòng)馬達(dá)帶來新機(jī)遇。
2、人機(jī)交互體驗(yàn)需要真實(shí)觸覺反饋的存在,線性馬達(dá)大有作為
觸覺反饋是智能終端全新的升級,是未來智能終端升級的重要方向,這個(gè)升級也是人體感官的延伸。PC時(shí)代,鍵盤和鼠標(biāo)這兩大交互設(shè)備的出現(xiàn),極大地推動(dòng)了計(jì)算機(jī)在普通消費(fèi)市場的應(yīng)用。2007年蘋果手機(jī)橫空出世,配有的大尺寸觸控顯示屏幕,為消費(fèi)者帶來了前所未有的用戶體驗(yàn),引領(lǐng)越來越多消費(fèi)者選擇智能手機(jī)?;诋?dāng)下展望未來,語音、觸覺、體感交互已經(jīng)成為未來發(fā)展的重要方向,語音可以解放雙手,體感可以豐富肢體體驗(yàn),觸覺可以進(jìn)一步增強(qiáng)觸摸體驗(yàn)。
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