3D Touch技術(shù)的研究

王成龍++謝耀輝

摘要：現(xiàn)在手機(jī)觸感的各種應(yīng)用中Force Touch技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，輕按和輕點(diǎn)的區(qū)別也可以根據(jù)該技術(shù)充分感知并根據(jù)不同的按壓力度調(diào)出不同的對(duì)應(yīng)功能，操作體驗(yàn)優(yōu)于Multi-Touch多點(diǎn)觸控技術(shù)。然而，隨著手機(jī)觸感技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于觸感反饋的要求越來越細(xì)化，也就對(duì)touch技術(shù)提出了越來越高的要求，從而3D Touch技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。3D Touch中文名稱為“多點(diǎn)三維觸控技術(shù)”，3D Touch技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)Force Touch原有的輕按、輕點(diǎn)的觸控功能外，“重按”屏幕的功能也會(huì)在3D Touch技術(shù)有所體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：Force Touch；3D Touch；手機(jī)觸感

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）14-0162-02

3D Touch Technology Discussion

WANG Cheng-long， XIE Yao-hui

（Computer Engineering Institute，Qingdao Technological University， Qingdao 266033， China）

Abstract： Now with a variety of applications in the mobile phone touch， Force Touch technology has been widely used. Gently press and dub can also be fully aware of the technology and in accordance with the pressing force depending on the tone corresponding to a different function， operating experience better than Multi-Touch technology. However， with the development of mobile phone touch technology， people are increasingly demanding tactile feedback for refinement of touch technology and put forward higher requirements， thus 3D Touch technology came into being. 3D Touch Chinese name is "three-dimensional multi-touch technology"， 3D Touch technology， to achieve the original Force Touch Tap， tap touch functionality； "the press" function will be in 3D Touch screen technology embodied.

Key words：Force Touch；3D Touch；Phone touch

隨著手機(jī)觸感技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于觸感反饋的要求越來越細(xì)化，也就對(duì)touch技術(shù)提出了越來越高的要求，從而3D Touch技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。作為一種技術(shù)驅(qū)動(dòng)3D Touch的創(chuàng)新可以看做是智能手機(jī)行業(yè)內(nèi)的一種變革，讓本行業(yè)的前景更加光明。本文不僅分析3D Touch的技術(shù)原理、構(gòu)造并且對(duì)其的未來也做了展望。

1 3D Touch基本概念

壓力觸覺（Force Touch），即通過產(chǎn)生一定的感應(yīng)壓力并使其發(fā)生變化，引起電學(xué)數(shù)據(jù)的改變，從而產(chǎn)生命令，最終通過不同的壓力值實(shí)現(xiàn)不同的指令。Force Touch技術(shù)的使用，可以使相應(yīng)的終端判別按壓力度，從而實(shí)現(xiàn)不同的響應(yīng)效果。

2 3D Touch 的技術(shù)原理

簡要概括壓力觸控的原理就是：手指按壓屏幕產(chǎn)生一定壓力——不同的壓力產(chǎn)生不同的按壓面積并相應(yīng)變化——觸發(fā)電學(xué)信號(hào)——電信號(hào)傳遞到壓力傳感器進(jìn)行處理繼而傳遞到手機(jī)CPU——產(chǎn)生相應(yīng)的指令——壓力引起的指令變化通過不用的屏幕顯示反饋給用戶。

壓力產(chǎn)生、壓力的辨識(shí)、辨識(shí)后的屏幕顯示回饋是觸覺反饋的三個(gè)要素，觸覺傳感器（Force Touch Sensors）占據(jù)了十分重要的地位，通過其感知按壓觸摸。

3 3D Touch的構(gòu)造

3.1 整體觸控構(gòu)造

根據(jù)iPhone6s來看， Incell屏幕依然是主流，在COVER GLASS之下是傳統(tǒng)意義上的觸控層，一項(xiàng)物理部件（Force Touch）便集成在該層。

3.2 壓力傳感器部分

對(duì)比MAC的壓力傳感器結(jié)構(gòu)可知，在由磁性材料組成的“回饋體系”四周分布著四個(gè)壓力傳感器。Force Touch技術(shù)早已應(yīng)用在Mac的觸控板上，壓力觸感層需要一定的面積和厚度來處理不同壓力帶來的信號(hào)源，這也就決定了Mac比手機(jī)有更好的壓力處理能力。因此手機(jī)端壓力傳感器的設(shè)計(jì)必須以Mac為基礎(chǔ)，而且還需要大幅度的創(chuàng)新型應(yīng)用使“回饋系統(tǒng)”準(zhǔn)確的處理聲音和震動(dòng)而且還不能犧牲用戶的“真實(shí)感”體驗(yàn)。

4 3D Touch 的未來展望

4.1 觸覺互動(dòng)的起源與雛形

現(xiàn)階段的壓力傳感技術(shù)只是觸摸到了“觸覺反饋系統(tǒng)”的冰山一角，在未來的手機(jī)設(shè)計(jì)中，有望挖掘出更多關(guān)于其深層的應(yīng)用。僅僅只有指令和屏幕功能變化的觸覺技術(shù)（Force Touch）遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足手機(jī)使用者對(duì)物理回饋源源不斷的需求。

軟件體系反饋和硬件體系反饋并不能包含觸覺互動(dòng)的全部。比如，當(dāng)你用你的手指觸碰到尖銳的物體時(shí)，你會(huì)產(chǎn)生疼痛感，這種感覺就可以很準(zhǔn)確的通俗解釋了什么事“觸覺互動(dòng)”，人們?cè)絹碓蕉嗟奶岬降姆抡婢褪沁@個(gè)概念。

4.2觸覺振動(dòng)反饋器件

只要提到觸覺互動(dòng)體系就不得不提及觸覺反饋器件，現(xiàn)在市面上存在的馬達(dá)（偏轉(zhuǎn)振動(dòng)馬達(dá)、直線振動(dòng)馬達(dá)）遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到其要求的反饋響應(yīng)速度和精度。這就需要尋找一種全新的器件來滿足觸覺反饋器件對(duì)速度和精度的要求。本人認(rèn)為壓電陶瓷材料與MEMS工藝結(jié)合的器件不管是從響應(yīng)時(shí)間還是響應(yīng)的準(zhǔn)確度上都是最佳之選。

但是目前壓電MEMS器件也在突破之中。現(xiàn)在存在的局限性有：由于壓力觸感層需要一定的面積和厚度來處理不同壓力帶來的信號(hào)源，而手機(jī)的體積和功耗問題會(huì)嚴(yán)重制約MEMS器件的處理效率（或許現(xiàn)階段在PAD上使用比較合適），就該問題本人認(rèn)為隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新材料的不斷涌現(xiàn)和新組織結(jié)構(gòu)技術(shù)的不斷提高，它們所帶來的功耗大大降低，比如多層陶瓷已經(jīng)將電壓由原來的100V以上降低到了36V，盡管如此，手機(jī)端的應(yīng)用還需要多方面的改進(jìn)。

4.3 觸覺互動(dòng)的未來

在觸覺互動(dòng)的應(yīng)用方面盡管有諸多的不足，但它的前景依然樂觀。因?yàn)橛|覺互動(dòng)講究的是“人機(jī)對(duì)話”實(shí)時(shí)的真實(shí)體驗(yàn)感，在這一點(diǎn)上它有無可比擬的優(yōu)勢勢必會(huì)產(chǎn)生更大的應(yīng)用市場，比如物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中醫(yī)學(xué)檢測設(shè)備的人機(jī)互動(dòng)就是一個(gè)很好的例子。更重要的是，觸覺反饋也將帶來行業(yè)的一系列連鎖反應(yīng)，將催生更多新材料、新工藝、新器件的革命，特別是新材料與MEMS工藝的結(jié)合，將在其中得到廣泛的應(yīng)用。

5 結(jié)論

Force Touch和3D Touch是在同一種技術(shù)平臺(tái)（Taptic引擎）下的產(chǎn)物，但是，從技術(shù)的實(shí)現(xiàn)角度和用戶的人機(jī)體驗(yàn)來說3D Touch的確更優(yōu)于Force Touch。因此在未來3D Touch技術(shù)的應(yīng)用將不僅僅局限于壓力觸控領(lǐng)域并且會(huì)多方位多領(lǐng)域的發(fā)展。

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