狀告蘋果/谷歌/微軟,這家公司的震動反饋技術是如何實現的?

2021-01-13 EDN電子設計技術

通過新型振動馬達和先進的控制算法,可以產生前所未有的「觸覺反饋」。iPhone 7 的主頁鍵就是這樣一個例子,壓力傳感器配合「觸覺反饋」取代了機械式的按鈕。SzTednc

但大部分從業者沒有意識到「觸覺反饋」的價值。本次我們請到了 Immersion 公司中國區的負責人,這家公司從 1993 年開始就在研究觸覺反饋算法,20多年來已經有超過 30 億部各式各樣的設備採用了他們的觸覺反饋技術,包括 Xbox 和 PS 遊戲機的手柄,也包括許多常見的手機品牌。可以說,他們是最懂觸覺的公司了。在他們的工程師眼裡,iPhone 7 最大的變化其實就是「觸覺」。SzTednc

經過整理的活動實錄:SzTednc

筆者:從熱點談起。我們看到這次 iPhone 7 的 Home 鍵在觸覺反饋技術上又進了一步,採用了非常昂貴、體積也很大的線性振動馬達。正所謂「內行看門道」,講講你們看到的情況吧?SzTednc

劉碩:其實,蘋果在觸感方面戰略性的投入從 iPhone 6 就已經開始了,比如線性馬達技術在 iPhone 6 機型上的植入,雖然從整體性能的展現上來講,這款機型並未將觸感功能上的應用體現的淋漓盡致,但不可忽略的是蘋果對觸覺技術從始端的重視度。SzTednc

另外,在 iPhone 6s 上蘋果對於線性馬達成本上的投入又再次增加了一大塊。近期剛剛上市的 iPhone 7上蘋果對觸覺技術上的投入越發增強,我們不難看出蘋果在馬達硬體品質的需求上越發升高,相應的成本投入也越來越高,而其展現出的性能也是越來越好,這樣一來,在 iPhone 7 上馬達功能得到了最大程度的展現,也讓觸感的使用場景變得更為廣泛。SzTednc

目前市面上,我們看到的是,線性馬達的投入成本呈現為以下幾種價格:SzTednc

轉子馬達(0.3-0.4美金)高端Z象限(0.7 美金)X象限(1.0 美金)

而蘋果自用馬達成本大概在 10 美金左右。不同檔次的馬達在外形(有圓形、長型)、振幅(上下振、左右振)上也非常不同。 我們可以看到蘋果在馬達的選型上做了巨大的投入,這也幫助它呈現了更好的觸感效果。SzTednc

筆者:你們跟很多 Android 手機廠商有合作,講講你們了解的 Android 陣營在這項技術軟硬體上的投入吧?SzTednc

劉碩:據我們了解,目前市場上眾多主流廠商的旗艦機型都選用了線性馬達。觸覺技術逐步成為了硬體設備商的追逐點,這也是市場上繼對聲音、視覺、內存等維度的用戶體驗挖掘到極致後,硬體商對於挖掘用戶體驗差異化的一個新的技術關注和用戶側創新。SzTednc

由於iphone7的推出市場以及觸覺反饋越來越被廠商和用戶所認可,近期已經有一些廠商在找我們洽談關於觸覺反饋的合作,希望能夠打造與iphone7相似的體驗,這已經成為一個可以預見的趨勢。所以,或許明年市面上出現很多新機型,它的home鍵你就按不下去了,到時候千萬不要奇怪,因為觸覺反饋開啟了手機交互體驗的新紀元。SzTednc

筆者:線性震動馬達可以帶來什麼樣的好處?普及的難點在哪裡?SzTednc

劉碩:線性震動馬達的優勢主要體現在其超快的反應力,良好的動態性能。 普及難點在於成本和尺寸,高額的成本體現在其需要額外的驅動晶片或最新的電源管理單元來控制。 我們在這裡就不同馬達在手機上的使用,以圖示的方式更為形象地給大家做個簡要的介紹:SzTednc

1、轉子馬達(ERM):常見的有長條轉子馬達和扁平轉子馬達兩種表現形式。SzTednc

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ERM 有比較低的價格,大概30~50美分,動態性能稍差, 現在中低端的手機在大量使用此種馬達。SzTednc

2、Z方向線性馬達(LRA):SzTednc

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LRA 有更長的壽命,更低的電源消耗,有非常好的動態性能,適合豐富的震動體驗, 價格大概70~90美分,現在安卓旗艦手機基本採用此種馬達。SzTednc

3、 X方向線性馬達(LRA):SzTednc

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此種馬達,有非常好的啟停性能,震動量大, 非常適合做觸覺反饋系統的組成部分,蘋果也以此為基礎做成了 Taptic Engine 模塊。但是此種馬達價格昂貴,價格都超過 1 美金,有些接近 10 美金,現在主要是 iPhone 使用此馬達。SzTednc

4、壓電陶瓷馬達(Piezo):SzTednc

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此種馬達為高清馬達,有較寬的頻率響應, 是未來的發展方向。SzTednc

筆者:國內的手機廠商,有的跟 Immersion 合作了,有的沒有合作,合作之後手機的體驗會變得怎麼不一樣?SzTednc

劉碩:廠商角度講,觸覺技術為用戶體感所詮釋出的嶄新享受,極大程度上增強了客戶的粘性。 比如,在手機打字操作上,觸感技術的加入能夠提升用戶使用的流暢性以及感知度,但並非會產生極為明顯的觸動效果。再比如,從遊戲場景中觸覺技術的展現上講,觸感技術的植入,會使得用戶在遊戲過程中,產生身臨其境的意境,並極大程度上增強沉浸式的感受。SzTednc

筆者:跟國內手機廠商合作的過程中,他們最困惑的地方,或者說最擔憂的地方是什麼?SzTednc

劉碩:一直以來消費者對於硬體設備的購買通常是在對內存、視頻呈現和音頻效果上進行選擇的。隨著技術上不斷發展與革新,各大硬體廠商都力求通過在技術上實現降低自身產品在市場中同質化特性的訴求,而觸覺技術的植入,恰恰給用戶帶去了更為極致的觸感新體驗。SzTednc

這也成為像蘋果一樣的頂尖廠商,也是硬體發展潮流的引領者,開始願意投入大價錢在觸覺技術上,帶來新體驗。我們不難看出,觸覺技術在行業中所表現的重要性與日俱增。SzTednc

筆者:很多人不認為「振動」是一件很有技術含量的事,這件事的真正難點在哪裡?SzTednc

劉碩:震動效果是人感官中的一種反射作用。舉個例子:在一部電影中的配音環節裡,聲音設計師需要通過電影場景的改變,對音效進行設計與調試,這樣一來,觀影者在整部電影中才能夠感受到音效與場景相結合的體驗效果。同理,對於觸感技術的展現, 在畫面的爆炸場景中、汽車發動引擎的效果亦或是汽車輪胎摩擦地面的作用,均需要專業設計師進行相應效果上的震感技術的匹配。SzTednc

另外一方面,我們一直致力於對馬達和驅動晶片的特性進行更為深入的研究。Immersion在與產業鏈中的廠商合作過程中,當植入有馬達和驅動晶片的產品被推廣上市前,是需要送到Immersion的實驗室中進行相應測試和認證的。 SzTednc

記得幾十年前聲音效果出現時,人們也是經歷了一個漫長的過程才逐漸對聲音在電影中的重要性給予肯定。隨後,在電影各大獎項中設立了最佳音響效果。SzTednc

我們相信伴隨著觸感技術對於用戶體感上不斷深入的影響,有一天也會為觸感效果的展現設立獎項,從根本上印證觸感技術應用場景的必要性。SzTednc

筆者:我們觀察到一些人擔心手機耗電,關閉了震動。功耗是一個需要擔心的問題嗎?Immersion 怎麼解決的?SzTednc

劉碩:如果在沒有Immersion觸感技術介入的情況下,震動是滿幅的,而在加入了Immersion技術的產品中,震動幅度可以進行動態的調整。實際上,帶有 IMMR 震動的功耗和外放的喇叭差不多。如果從物理和機械原理方向上闡述,喇叭和馬達其實是同樣一種機械,其核心原理是相同的,只是震頻不同。其實,現有的很多馬達廠商最初是做喇叭出身的,比如:AAC、歌爾聲學。所以說震動功耗不會成為一個需要擔心的問題。SzTednc

筆者:在手機遊戲的觸覺反饋上,目前的行業發展情況是怎麼樣的,Immersion 做了哪些工作?SzTednc

劉碩:國內手遊廠商目前對haptics觸覺反饋技術的整體認知度,尚處於一種初級階段。他們覺得觸覺技術是比較新鮮的技術領域,對於技術在遊戲中的植入所產生的真實觸感體驗效果饒有興趣。SzTednc

近期,我們正在把Immersion與Google 在海外合作所累積下的豐富經驗,逐漸地傳遞給國內的遊戲廠商們。 在此預告一下,我們與完美世界合作的《火炬之光》馬上將於10月10日正式上線,這是世界頂級ARPG遊戲Torchlight的開發商RUNIC GAMES 和完美世界公司聯合開發製作的火炬之光移動平臺版正統續作,被譽為移動平臺上的」正統暗黑「,之前在美國、德國、法國多次獲得國際大獎。在這款遊戲中,集成了數十種觸感效果,極大地豐富了玩家的沉浸式戰鬥體驗。 另外,預計在10月份,我們與英雄互娛合作的另一款軍事題材大作《裝甲聯盟》也即將上線。SzTednc

筆者:非遊戲類應用程式,與觸感技術結合好的案例有哪些?SzTednc

劉碩:我們提供SDK植入的技術支持,裡面預置了數十種設計效果。為了吸引更多的開發者在觸覺反饋技術上的關注與投入,我們需要做到與開發者一同探索和開發出更為適合用戶的觸感使用場景,比如我們在探討將觸感技術植入到AR、VR產品上;視頻直播和聊天工具中,儘量展現出震動反饋為用戶帶去的真實互動感受,我們認為觸感對於情感傳遞是最有效的一種交互方式,好比直播中,主播可以把心跳傳遞給觀眾,從畫面和震感夾雜一起的效果讓觀眾體會到一種更為逼真的心跳傳遞。SzTednc

筆者:聽說你們在視頻與觸感技術的結合上也有嘗試。SzTednc

劉碩:我們有非常專業的軟體,對視頻的聲音和圖像做詳細的分析,並且放置最恰當的觸覺反饋效果。觸感非小事,需要專業的設計師為內容進行定製化的設計。之前提到過,這就好比怎樣做好的視頻的配音?需要專業的配音師、設計師、現場錄製和配音。同理,觸感想要到達理想的效果也是一樣,需要專業的設計人員,對不同的場景進行定製化的設計。SzTednc

筆者:我們展望一下未來,除了振動馬達,還有哪些觸覺反饋值得期待?SzTednc

劉碩:觸覺反饋是一門非常專業的學科,通過振動馬達來表現觸覺反饋,只是其中的一種表現形式。我們在實驗室裡,已經做了大量的研究和探索,有很多的方式來表現觸覺反饋。 SzTednc

比如通過靜電摩擦:SzTednc

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肌肉刺激:SzTednc

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電刺激:SzTednc

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還有溫度,阻尼等等方式。 我們在期待相關的產業鏈越來越成熟,使能夠支持這些實驗和構想的硬體商用。SzTednc

筆者:最後一個問題。iPhone 7 的推出,讓更多人了解到觸覺反饋的價值。在外界看起來,你們是受益方之一。同時你們與蘋果之間有智慧財產權官司。你怎麼看這種關係?SzTednc

劉碩:目前由於官司正在進行中,所以相關的評論我們還不太方便,你們都懂的。SzTednc

【嘉賓簡介:】SzTednc

劉碩, Immersion大中華區總經理。 於2015年初加入Immersion團隊。加入Immersion之前,劉碩在Dolby大中華區任應用工程總監一職,主要負責Dolby中華區應用工程團隊的管理及項目開發,為各區域的授權商及運營商提供世界一流的技術支持和服務。SzTednc

劉碩畢業於清華大學並獲自動控制學士學位,隨後在肯塔基大學(University of Kentucky)攻讀電氣工程專業獲得碩士學位,他的第二碩士學位來自於普杜大學(Purdue University)電氣及計算機工程專業。SzTednc

(本文來源:硬創公開課)SzTednc

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