在蘋果手機的帶動之下,線性馬達作為新一代手機用馬達技術逐漸被手機廠商所認可,小米6、一加5等手機在2017年先后搭載線性馬達。相比于目前主流的傳統轉子馬達,線性馬達優勢明顯,在觸覺反饋方面帶來的體驗大幅提升。
出于對用戶體驗的重視,蘋果在觸覺反饋方面一直處于全球領先的地位,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。越來越真實的觸覺體驗與Taptic Engine密不可分,蘋果的Taptic Engine在振動馬達方面銳意創新,從轉子馬達到定制化高端線性馬達,為蘋果系列產品真實的觸覺體驗提供了物理基礎。
在蘋果手機的帶動之下,線性馬達作為新一代手機用馬達技術逐漸被手機廠商所認可,小米6、一加5等手機在2017年先后搭載線性馬達。相比于目前主流的傳統轉子馬達,線性馬達優勢明顯,在觸覺反饋方面帶來的體驗大幅提升。
蘋果力推真實觸覺反饋,引領智能手機走向線性馬達時代
1、蘋果力推3D Touch,憑Taptic Engine提供真實觸覺反饋
出于對用戶體驗的重視,蘋果在觸覺反饋方面一直處于全球領先的地位,早在2014年以前,蘋果Macbook便成功采用了Multi?Touch多指觸控技術,可以實現輕點、輕掃、雙指開合等觸控功能。2014年蘋果將Multi?Touch升級為Force Touch,并應用于新款Macbook、Applewatch等產品上。
Force Touch與傳統的Multi?Touch長按/短按通過時間區分出不同的操作指令不同,Force Touch技術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行編碼。可以實現沒有方向指向的壓力信息回饋,從而在功能上可以實現“用力長按”、“加速控制”、“壓力感應繪圖”等豐富的操作內容。
2015年的iPhone 6s/6s Plus手機中,蘋果進一步將Force Touch升級為3D Touch,除了能夠感應到輕擊和按壓不同的兩層壓力,還能感應到第三層壓力——“重壓”,按壓深度的不同,最終系統判斷執行的操作也不盡相同,正是因為這三層壓力,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(Force/3D Touch)遠遠不能滿足手機使用者對物理回饋的需求。如果說Force/3D Touch技術改變了設備的輸入體驗,那么Taptic Engine改變的則是輸出反饋體驗,Force/3D Touch與Taptic Engine是相輔相成的協作關系。
Taptic Engine是蘋果產品的振動模塊,采用LRA線性馬達電機,能在短時間內達到振動的最佳狀態,還能控制振幅以及頻率,這是普通ERM轉子馬達所做不到的。
Taptic Engine元件最早出現在2015年初發布的New Macbook筆記本電腦上,觸摸板應用了Force Touch以檢測觸摸板受力狀況,在此基礎上集成了Taptic Engine進行觸覺反饋。采用Taptic Engine的蘋果版“touch cover”帶來的鍵盤敲擊振動反饋比微軟 touch cover的零反饋體驗要強的多。
隨后,在2015年的Apple Watch智能手表中也開始采用Taptic Engine技術。在Apple Watch中,Taptic Engine是設備通知系統的中繼,強化聲音提醒,給用戶帶來一個豐富的感官體驗。采用線性馬達的Taptic Engine不僅可以產生振動,還能控制振幅以及頻率,從而產生強弱分明且十分安靜的振動,甚至可以模擬出心跳那種頻率忽高忽低的振動效果。
在蘋果2015年款iPhone 6s和iPhone 6s Plus手機中,同樣內置了Taptic Engine,設計上有所升級,能夠準確再現點擊、觸碰以及其他觸覺效果,有效地創建了一種引人關注的用戶體驗。
根據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,二者的區別在于長條形Taptic Engine體積較大,導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,由于設計難度大一些,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、輕點的基礎上,新增了重按這一維度的功能,比Apple Watch上的壓力觸摸屏技術更加敏感。
2、蘋果手機振動馬達演變史,從轉子馬達走向線性馬達
事實上,基于對產品用戶體驗細節的重視,在觸覺反饋方面,蘋果公司一向引領行業發展趨勢。
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偏心轉子電機的振動馬達。iPhone 4 GSM版采用轉子振動馬達,都有一個偏離中心的轉子,在它轉動起來以后,就能產生全方位的極致震顫體驗。施加正電壓電機旋轉,施加負電壓電機制動。這種執行器的特色在于成本低,而且技術成熟。
實際在iPhone 4s(以及iPhone 4的CDMA版)身上,蘋果嘗試過LRA線性諧振馬達,但由于當時線性馬達技術水平的限制,采用的是Z向圓形線性馬達,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轉子馬達。
隨著XY向長條形和方形線性馬達技術的成熟,在蘋果2015年款iPhone 6s和iPhone 6s Plus手機中,重新嘗試使用LRA線性馬達。
2017年蘋果更進一步,在全新一代的iPhone 7和iPhone 7 Plus手機,拋棄了傳統的物理按壓式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觸覺反饋為用戶提供觸感操作。之前的機械式Home鍵在使用過程中飽受詬病,成為售后返修的重災區。而壓感技術的使用徹底解決這一痛點。
盡管不能物理式按下,但通過細膩的Taptic Engine振動模擬,可以保證模擬的點擊手感,獲得實時觸摸反饋。這要得益于Taptic Engine線性馬達技術提供的先進觸覺反饋。
配合iOS 10,用戶使用舊設備(iPhone 6S/6S Plus)上的線性振動馬達和新設備(iPhone 7/7Plus)上的Taptic Engine都可以產生一種新的振動感覺,但是運行同一個振動時,iPhone 7/7Plus明顯會振得更“干脆”,也更強勁。能配合相關的動作提供更精確、更好的反饋,最好的例子就是系統設置中調整日期和時間滾輪的振動效果。這與蘋果不斷升級線性馬達技術密不可分。
3、線性馬達已經打開市場,被多款創新型手機所采用
手機用傳統ERM轉子馬達技術成熟,成本較低,目前單顆成本在1美元左右,而新型的LRA線性馬達加工難度大,成本遠高于傳統轉子馬達。根據ZOL和手機報等的分析,目前蘋果iPhone 7/7 Plus采用的高端XY向線性馬達單顆成本為8-10美元。高昂的價格是阻礙線性馬達大規模應用的重要因素,但是正如我們前文的分析,線性馬達在振動模式、觸覺反饋效果等方面巨大的優勢,使得除了蘋果之外的其他手機廠也開始嘗試使用中低端線性馬達產品。
2017年4月,小米發布全新旗艦手機小米6,在微型馬達方面開始使用線性馬達,盡管出于成本方面的考慮,小米6的線性馬達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+軟件算法來實現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,但是相比于傳統的轉子馬達仍是不小的進步。
2017年6月,一加5發布,采用類似于蘋果iPhone 4s所采用的圓形線性馬達,與目前蘋果線姓馬達采用XY軸向振動模式不同,一加5的線性馬達屬于Z軸向振動模式,在振動細膩度和體驗方面不及蘋果手機,但是與同檔次采用轉子馬達的手機相比,震感緊湊,即停即止的特點帶來優秀的振動反饋,可調節輕度、中等、強烈三擋。
盡管出于成本方面的考慮,目前安卓系智能手機并未大規模使用先進的線性馬達,但是以小米6、一加5為代表的新手機已經開始嘗試使用線性馬達,未來隨著線性馬達技術的進步,規模效應將得以體現,相應產品的成本價格將逐漸被手機廠所接受,線性馬達有望得到大規模應用。
全面屏時代已經到來,線性馬達應用空間被打開
1、手機進入全面屏時代,取消Home鍵大勢所趨,線性馬達迎來新機遇
自2016年底開始,手機顯示屏的競爭在三星、小米、LG等廠商的推動之下,已經向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概念手機的問世徹底激活高屏占比消費者市場。小米MIX采用6.4英寸夏普屏幕,屏占比高達91.3%,是首部屏占比超過90%的商業化智能手機,出色的外觀驚艷全球。由于在加工技術難度、良率與成本方面的較大壓力,小米MIX并未大規模銷售,但是小米MIX成功吸引了全球消費者的眼球,高屏占比開始成為消費者選擇手機的重要因素。
2017年3月,三星推出其最新的旗艦型機種Galaxy S8和S8+,標志著“高屏占比”的全面屏已經成為頂級廠商的選擇。
作為全球智能手機的領頭羊,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***Digitimes的報道,蘋果計劃在2017年第3季推出的首款AMOLED手機iPhone8,將采用5.8寸18.5:9的長寬比例亮相,面板由三星供應,為全屏幕手機再添風采。
隨著智能手機進入全面屏時代,標志性的Home鍵將被取消。但是機械式Home按鍵帶來的觸覺反饋對于手機而言是至關重要的,尤其對于在用戶體驗方面精益求精的巨頭,如蘋果、三星等。因此,虛擬按鍵將與振動馬達配合,從而提供媲美甚至超越機械式按鍵的觸覺反饋體驗,成為極有吸引力的方案。所以說,全面屏背景下,取消Home鍵將為振動馬達帶來新機遇。
2、人機交互體驗需要真實觸覺反饋的存在,線性馬達大有作為
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,這個升級也是人體感官的延伸。PC時代,鍵盤和鼠標這兩大交互設備的出現,極大地推動了計算機在普通消費市場的應用。2007年蘋果手機橫空出世,配有的大尺寸觸控顯示屏幕,為消費者帶來了前所未有的用戶體驗,引領越來越多消費者選擇智能手機。基于當下展望未來,語音、觸覺、體感交互已經成為未來發展的重要方向,語音可以解放雙手,體感可以豐富肢體體驗,觸覺可以進一步增強觸摸體驗。
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