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从硬件结构和功能应用两方面分析3D Touch为何没有被普及


作者:    时间:2016/6/16 21:20:14  来源:   

其实压力触控屏简而言之就是在屏幕下面加入压力传感器,这样在原有的X、Y二维操作的基础上添加了Z轴(按压)的维度,能让手机操作界面上许多二/三级子菜单,可以通过用户手指按压而快速进入。目前仅有iPhone 6s/6s Plus、华为Mate S和中兴Axon mini、魅族PRO6和金立S8等少数几款手机搭载压力触控屏。

  为什么表面上看似快捷方便的压力触控屏目前仅出现在这屈指可数的几款机型上没有普及?下面就由eWiseTech的工程师以iPhone 6s、华为Mate S和中兴Axon mini三款压力屏手机为例,从硬件结构和功能应用两方面进行分析。

  首先对标杆产品iPhone 6s的3D Touch压力触控屏进行分析,其硬件结构主要分三部分:压力感应/触控屏模组(由TPK宸鸿科技和业成光电提供);控制芯片(苹果自己生产,环旭电子完成封装);Taptic Engine触觉反馈模块(由歌尔声学和金龙机电提供)。接下来取下“压力感应/触控屏模组”中的关键器件-电容式压力传感器进行分析。

  下图是从iPhone 6s显示屏底部拆下的电容式压力传感器模组,该模组以软板形式平铺展开,上面均匀分布96个小电容传感器。这种结构的优势是在显示屏任意位置按压,底部都会有对应的电容传感器检测电容的变化,快速响应,灵敏度高。不过整块电容压力传感器软板装配于显示屏的背面,在一定程度上会增加整机的厚度和重量。

 

  3D Touch控制IC(型号343S00014),当手指按压屏幕,电容传感器的电容发生变化进而引起电流变化。该控制IC通过检测电流的大小判断按压力度。

  除了以上两个关键器件之外,还有另一个影响3D Touch反馈体验的硬件-Taptic Engine触觉反馈模块。其实Taptic Engine在Apple Watch上就已经应用了,只是iPhone 6s上的Taptic Engine模块进行了改进,振动反馈更加干脆、自然细腻、不突兀。在按压屏幕时,以轻触的形式给用户触觉振动反馈,这些反馈与按压屏幕的力度相对应,用户由此得知自己正在执行哪项(轻按/重按)操作,以及可能产生的效果。

  经实际体验,目前苹果独有的Taptic Engine模块(线性振动)在触觉反馈上要优于华为Mate S和中兴Axon mini的普通振动马达(偏振抖动)。

  下面再来看看华为Mate S(臻逸版)的压力触控屏,与iPhone 6s一样华为Mate S也采用电容式压力传感器(黄颜色的软板层),贴合在AMOLED显示屏背面。

  拆下压力传感器软板可以看到,与iPhone 6s的均匀分布明显不同的是,Mate S的压力传感器软板模组分布密度由中间向四周递增。而华为Mate S压力传感器为何这样布局?是否和提供压力触控解决方案的厂商有关,这家供应商又会是谁?

  从触控芯片上终于找到了答案,与苹果的触控+压感控制的双芯片方案不同的是,华为Mate S采用的是韩国HiDeep公司提供的单芯片压力触控方案,将压感控制和触控功能集成在一颗型号为iST3001Z的芯片上。至于Mate S压力传感器的不均匀分布是否和HiDeep公司的方案有关暂时不得而知,不过单从实际体验来说,华为Mate S和iPhone 6s的压力触控灵敏度差别并不大。

  最后来看看中兴Axon mini的压力触控屏硬件结构:未采用电容式压力传感器,而是采用4个”压阻式”压力传感器贴在中框上,类似于电子秤结构。这种结构的压阻式传感器理论上在显示屏不同位置按压时灵敏度会略有差别,不过在实际体验中感受并不太明显,而且压阻式传感器装配上有优势:体积小,重量轻,结构简单。

  在压力感应控制芯片上,中兴Axon mini采用的是Goodix的双芯片解决方案:触控(Goodix- GT1151)+压感控制(Freescale-MKL26Z128CAL4)。

  了解了iPhone 6s、华为Mate S和中兴Axon mini的压力触控屏硬件结构后,可以发现不管是电容式传感器还是压阻式传感器,都能实现压力触控功能,而且灵敏度相差不大,只是结构和装配方式不一样而已。硬件供应链上针对两种压力传感器也都有完整的解决方案,所以技术层面上不是影响压力触控屏普及的重要原因。

  不过目前由于压力触控屏尚处于发展初期,虽然有完整解决方案,但硬件成本会相对偏高,在一定程度上影响压力屏的普及。
 

那么除了压力触控屏的成本之外,是否还有其它重要原因影响其普及呢?当然有,那就是接下来要介绍的压力触控的功能应用和用户习惯的问题。

  首先简要概括目前压力触控屏的2个基本功能应用:

  (1)快速操作:比如在主屏幕上按压“信息”APP图标,便可以弹出新建信息、常用联系人快速操作选项。一定程度上减少了操作步骤,无需先点击进入APP再进行相应操作,更加快捷方便;

  (2)轻按预览(Peek)和重按打开(Pop)功能:比如轻按缩略图即可进行图片预览,不想打开查看时只要松手就能回到缩略图界面,而如果在预览的基础上继续用力按压,就能打开图片查看完整内容;

  以上是目前压力屏都能实现的基本功能,除此之外:如iPhone 6s的压力触控还可以调出多任务视图、键盘变触控板、邮件/网址/地址的Peek和Pop;华为Mate S压力触控的代替虚拟按键和趣味称重;中兴Axon mini压力触控的压力密码、快进/快退等等。

  其实三款手机的压力触控功能远不止以上列举的这些,但从这几个功能应用中可以看出iPhone 6s的压力触控适配深度更高,像调出多任务、键盘变触控板已经涉及到系统底层的交互,这也是苹果自家iOS系统提供支持的优势。反观华为Mate S和中兴Axon mini由于缺乏底层Android系统的支持,所以目前只能在自己定制的UI层级进行压力触控的交互应用。

  总结:

  综合上述分析可以看出硬件上压力触控屏有完整的解决方案,并不是影响其普及的主要原因;软件交互应用方面,iPhone 6s、华为Mate S和中兴Axon mini都有快捷方便的应用,而且iPhone 6s由于苹果自家的iOS底层系统支持,有更多更好的交互功能,但是为什么压力触控屏还是未能普及?

  其实最根本的原因还是革新功能和用户习惯,压力触控相比当年多点触控的惊艳亮相,并没有十分特别的革新效果出现,而且目前对于手机而言,多点触控已经足够,现在的生态和用户习惯也基本稳定在多点触控技术上,想要改变用户的交互习惯再来适应新的技术必然还需要一个漫长的过程。

关键词:3Dtouch
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