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五年時間的準備 蘋果3D Touch技術分析

2015-10-09

  iPhone 6s國內正式發售已經過去兩周,各路渠道也是賣得如火如荼。iPhone 6s相比較上一代,無疑最大的改變與賣點就是帶來了全新的3D Touch觸控技術。

  3D Touch能夠讓iPhone 6s識別超過尋常平面的二維觸控操作,用戶可以通過手機按壓的力度以觸發不同的操作。

  據悉,蘋果早在五年前就已經開始該項技術的研發。那么壓力感測3D Touch 技術究竟是如何運作,又如何與軟硬件組合的呢?這里就給出最詳盡的解答。

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  創新性的交互體驗

  3D Touch相對于多點觸摸在平面二維空間的操作,3D Touch技術增加了對力度和手指面積的感知,可以通過長按快速預覽、查看你想要的短信、圖片或者超鏈接等內容,Peek和Pop手勢的響應時間可迅捷到10ms和15ms。具體的創新交互操作,可以分為三類操作:

  第一類主要涉及不同層級的快速預覽。像上班族常用的郵件應用,你可以直接在郵件列表中重按某條郵件,這時就會出現該郵件的預覽頁面,該操作被蘋果稱之為“Peek”。

  Peek之后,你有兩種選擇:如果你對這封郵件不感興趣,你可以松開手來回到列表頁;如果你感興趣,你可以再重按一下以進入該封郵件以瀏覽更多信息,這個操作就被成為“Pop”。除此之外,類似的預覽功能還可以用在預覽某個網址,地圖預覽,又或是預覽已經拍好的照片。

  第二類主要是圖標背后的快捷功能欄,通過重按任何應用圖標都能打開一個快捷功能欄。快捷功能欄里面會具備一些使用頻率高但需要繁瑣操作的功能(譬如微信朋友圈的拍照功能)。這時你只要再點擊其中的某項功能,就能夠直接去到應用內部而無需前面繁瑣的操作。這樣,每個應用都會具備多達四個“首屏入口”。這不僅對用戶來講會方便許多,應用開發者推廣某功能也會方便快捷得多。

  第三類主要是一些特殊應用的交互改進。例如,發短信時可能會遇到需要粘貼復制某段文字的狀況。現在只要通過按壓虛擬鍵盤,虛擬鍵盤就能夠作為觸控板來使用了,你可以用光標移動來剪切或復制文字,而無需用手指長按或是點來點去了;再比如,如果你現在重按屏幕左側然后右滑,就能夠呼出多任務界面來切換應用程序了,這相對從前雙擊Home鍵的操作會方便得多。

  最后,由于3D Touch可以識別你的按壓力度,所以在繪畫上自然有了先天的優勢。現在你的筆觸粗細可以隨著你按壓的力度來變化,當然這只對于專業人士比較有用。總的來說,3D Touch的使用,大幅度提升了手機操作的效率。

  壓力觸摸識別的原理

  iPhone 6s發布前,有不少傳言指出這次會搭載先前Macbook觸控板、Apple Watch上使用的Force Touch技術。實際發表后,我們可以看到搭載的技術似乎比起Force Touch似乎更高明了一些。

  從蘋果的相關宣傳片中,可看到3D Touch看起來好像真的有壓力感測,但實際上手機屏幕并不能做到真正的3D,最多只有長寬面積的感壓變化,那么壓力的感測是怎么來的?說來也很簡單,那就是手指感壓的面積。

  上圖是蘋果早前申請疑似屏幕壓力識別專利技術的配圖。專利報告顯示,設備除了配備普通力傳感器,還采用了溫度補償力傳感器,由兩個或兩個以上的透明力敏組件組成,力敏組件間形成兼容層。大概意思就是上圖的512和522力敏感元件可以分別測量壓力的變化,從而能識別三種不同級別的壓力觸控。

  另外,從蘋果官方渲染圖來看,iPhone 6s整塊屏幕都覆蓋了觸摸的壓力傳感器。從圖片來看,iPhone 6s屏幕下方總共有72個小區域的壓力傳感器,能準備識別屏幕各位置的屏幕按壓力度。

  當你用力下壓的時候,手指與屏幕的接觸面積肯定比輕觸時要大,手機就通過這種方式來辨識壓力的大小。iPhone 6s上的感壓識別度可分為3個等級,包括輕點、按壓、強按壓,也就是上面提到的Peek與Pop功能。當3D Touch運作的時候,流程大致上會是:屏幕感應手指接觸、判斷手指按壓面積、壓力感測元件將信號處理、CPU接收訊號并回饋反應、產生顯示變化。

  3D Touch的構造

  在發布會上,可以知道iPhone 6s的機身相比上一代變厚了0.2毫米,探究其原因,除了部分歸結于機身強化的因素,主要還在于3D Touch技術的加入導致了屏幕構造的改變。

  通過已有的部分拆解可知,iPhone 6s的屏幕依然采用的是JDI等日本廠商提供的incell屏幕,incell屏的觸控層在cover glass之下,同時還要加上3D Touch的壓力觸控傳感器,這也是導致了機身變厚的主要原因。

  此外,根據之前對搭載Force Touch技術的MAC的完全拆解,觸控板上有四個壓力傳感器,分別位于觸控的四方,而且還有一個由磁性材料組成的“回饋體系”。由磁性材料組成的“反饋器”,它的作用是對用戶按壓時候,進行聲音或震動的回饋,讓用戶的體驗更立體的“真實感”。

  這與iPhone 6s上的多級振動反饋相似,蘋果公司將這種反饋系統稱之為Taptic Engine,Force Touch和3D Touch其實都基于蘋果的Taptic引擎,但是不管你承不承認或者有沒有意識到,3D Touch的確更優于Force Touch。可能未來Apple Watch和MacBook也將升級這一新的壓力觸摸屏幕。

  由于目前還沒有針對iPhone 6s壓力觸控部分的逐件拆解,因此,如何精巧地將壓力觸控部分放置其中還不得而知。不過,由于技術與工藝的限制,目前尚無法做到非常輕薄,有其物理極限。不過,對于一般用戶來說,0.2毫米的厚度變化幾乎可以忽略不計。

  總結

  3D Touch技術的引入,將掀起新的觸控革命,相信在未來,該技術將不斷改進提升,豐富交互形式,更多的蘋果產品也將引入這一技術。對于其他廠商來說,也必定會如當初Touch ID誕生后一樣,加緊研發出類似的技術,不被蘋果拉開更大差距。


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