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安卓实现3D TOUCH生态构建需几步?芯片、手机、应用细细数 智慧产品圈

智慧产品圈2019-01-11 00:49:18


作者:陈静(dai_nalipao《智慧产品圈》编辑


3D TOUCH的出现,能否为低迷的手机市场带来一股新的换机潮?一方面芯片厂商充满信心,力图从底层技术推新加速三维压力触控的普及;另一方面,除了苹果,支持三维压触功能的手机仍然太少,生态系统的不完善导致要重现当年触摸屏的迅速蔓延之势似不可能。但不论乐观还是迟疑,作为交互手段上的一次技术革命,其要打开的将是一个全新局面。本文将从三维压力触控在技术上的几种实现方式说起,看三维压触生态在系统端、手机厂商端、软件开发端的现状,及未来的无限创新空间。


将检测二维XY轴坐标的触控技术延伸到纵深的Z轴三维压力触控(坊间又称Force Touch,3D Touch等,以下简称“压触”),是触控技术发展上的又一次变革。作为最常见的人机交互手段之一,压力触控在由苹果掀起了头一波高潮之后,这一新技术将怎样辐射到更多手机、平板甚至其他产品形态上?并开发出更多新颖应用?这需要包括硬件、系统、软件应用等生态链各环节的协力合作。


《智慧产品圈》通过采访了若干有压力触控研发实力的芯片厂商和手机业者,从压力触控的几种技术实现原理,到应用端和系统端的生态构建,尝试梳理三维压力触控这一新技术的发展方向,以及应用生态的构建和未来面对的巨大潜在市场。


人机交互的新里程


苹果手机将3D TOUCH高调推向市场,其中不仅涉及到了传感器、芯片、架构、材料,与TP工艺、模组加工等也息息相关。根据Z轴压力传感方式,有的采用压力传感器,有的采用压力膜;而从结构上看又可分为接触式、非接触式,下面从压力触控传感和压力触控芯片两方面,管窥3D TOUCH的关键技术。


13维压触的两种技术实现方式


接触式压力传感器:这种方式多为在原有触控屏基础上增加Z轴传感器来感测压力。传感器一般放在玻璃盖板下的中框位置或显示屏下。根据材料不同,又分为电阻式或电容式。可以根据具体应用需求进行压力传感器布局,有整张,或单点/两点/4点/6点等分布安装模式。


其中电阻式的优势在于成本低,生产、组装、操作都较简单,但同时也要求传感器在一致性上要有良好的表现。贝特莱与石墨烯厂家合作推出的石墨烯压力传感器,就是利用了石墨烯优异的延展性、电阻率变化大、恢复性好等特点,贝特莱总经理陈友波介绍:“我们的Z-touch压力触控解决方案是通过电阻,采集电压信号,即在形变的基础上采集产生的变化量,不存在电容校正的问题。我们也是首家石墨烯压力触控整体解决方案的厂商。”



图:三维压力触控示意图


非接触式压力传感膜:这种方式不增加额外的压力传感器,而是在液晶屏下方空隙层加入一张有电极的膜,按压时,显示屏不会接触到压力膜,而是压力膜上的电极通过检测空隙层的间隙变化,来推估压力的变化。


据敦泰电子市场总监贡振邦介绍,压力膜的优势在于用力压时不会像普通传感器那样必须通过接触的压力, 挤压传感器产生电性变化,因此在材料稳定性的问题上比较容易解决,也比较容易在有限的机构的空间内实现。目前接触式压力传感技术较适合小尺寸如手表等可穿戴设备,非接触式的压力传感结构在手机、平板等大尺寸的产品上较常见。


2触控芯片新动向:单芯片、多点压力检测


压力触控方面,目前已量产采用的多为双芯片方案,即平面触控和压感分别由两颗芯片负责。但已经有越来越多的厂商包括贝特莱等推出单芯片的整体解决方案,以求更轻薄、更低成本。同时,两点压力也开始出现。如敦泰的多点触控与多点压力检测的单芯片方案,针对不同尺寸,已在可穿戴设备、手机、平板等产品形态上开发了多款单芯片,目前与终端用户进行2016年的新机开发。贡振邦认为,未来游戏将是手机最有黏性的应用之一,而两点压力可以更好地实现两手操作的游戏体验。


同时,芯片厂商为推进压力触控技术的应用,纷纷提供整体解决方案,为下游合作伙伴搭建好整个硬件平台,与模组、整机、软件应用等合作伙伴实现技术对接和支持。



图:敦泰多点压力检测


压力触控生态在系统、终端、应用层面的构建


提供底层技术的芯片厂商不断增加,但目前国内已出货的三维压触手机只有华为Mate S 128G版和中兴AXON天机mini。而《智慧产品圈》编辑从国内某手机厂商处了解到,压触功能似乎还未给手机销售带来明显刺激。


这其中的主要问题在于压力触控生态还不完善。将技术转化为终端产品上的实际用户体验需要系统底层的支持和丰富的上层应用。


1Android Vs. iOS,如何后来居上


苹果得益于封闭的生态链系统,在用户体验上一直被称道。安卓产品如何追赶苹果,并在用户体验上做的更好,首先要面对的是安卓系统在底层上的一些不同。


贡振邦认为,安卓系统的一个最大优势在于其开放性,会比苹果有更快的新技术迭代。只要硬件平台搭好,会有越来越多的人在上面开发软件,应用会更丰富。比如单芯片多点触控两点压控方案可以说明客户比苹果更早一步实现双手按压的应用。


贝特莱产品应用总监丁武岭也表示,安卓系统在2.0以上版本中即已规定了有关Z轴压力信息的定义。当然如果谷歌能在安卓系统中直接做好压力触控的架构,在系统层面的驱动上多做些统一的动作,会为后续UI开发带来很多便捷,但没有动作之前,终端厂商也有能力在安卓基础上自行开发。


2安卓手机商各显神通,开发压触应用


从中兴、华为已披露的压触手机来看,除了硬件技术外,目前有两大问题需要解决,一是需要有杀手级应用出现,目前押宝较多的是游戏应用;二是安卓环境下,目前常用APP软件很少支持压触技术,安卓手机厂商主要靠自行在UI上开发该功能。



比如华为Mate S在图库上开发的的一种压触应用,在图库浏览图片时只需轻微按压即可浏览图片,无需进入后再退出;另外观看图片时通过按压也可放大图片。



中兴的AXON天机mini则把压触技术应用在了密码支付上,即输入密码时候通过按压力度的不同使安全加倍;另外中兴还演示了几款跑酷、赛车游戏上的压触应用。


3压触APP的四大方向


纵深的压力信息,为软件应用开发提供了充分想象空间。目前iphone6s将按压分为三个等级(轻点、按压、重压),而压力传感芯片厂商可以提供的原始压力等级有256甚至1000级,各种APP开发者可根据具体情况实现各种有趣应用。


除了苹果的各种压触应用,随着压触技术生态系统的完善,也会有越来越多的APP开发商向安卓阵营靠拢。以下是目前的4种应用方向:


a.安全:压力感应就像一个隐性密码,在原有密码防护基础上,可通过按压力度的不同进行多重防护,即使有人在身边也不用担心被偷窥到完整的密码资料,未来可用在各种安全领域。


b.便捷人机交互:如通过不同力度压按弹出多级菜单,或者通过按压快速调出某项常用功能,如相机、唤醒等,因此也可以取代边框按钮,还有右键功能等。


c.游戏:手游中很多需要移动手指才能完成的功能,只需按压屏幕就可实现,比如赛车游戏中通过按压来加速、转弯、刹车等,让游戏更具操作沉浸感。


d.笔触粗细通过压力实现真实笔触,可用在签名、绘画等。



图:趣味的压力“称重”功能


总结

作为人机互动技术的一大新变革,三维压力触控未来的应用种类将远超过以上4类所述,更多用户需求在等待挖掘。据悉,2016年将有新手机支持压触功能,而除手机、平板、穿戴类电子设备外,所有触摸屏产品都有可能应用到该功能。压触生态在芯片、整机、应用开发上协调发展将是开拓的关键。


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