深入解析 3D Touch 螢幕技術了解 iPhone 6s/iPhone 6s plus 強悍之處

前幾天我們曾經報導過,這次iPhone 6siPhone 6s Plus增重的主要關鍵,並非外界猜測的外殼鋁合金材質,而是那新搭載的3D Touch硬體。那麼壓力感測的3D Touch 技術究竟是如何運作,又如何與軟硬體搭配呢?就看我們接著看。
 
早在iPhone 6s系列發表前,就有不少傳言指出這次會搭載壓力感測技術,也就是先前Macbook觸控板、Apple Watch上使用的Force Touch技術。實際發表後,我們可以看到搭載的技術比起Force Touch似乎更高明了一些。
 
3D Touch讓操作進入新的領域,單用觸控就能獲得更多的操作變化。
 
3階段壓力感測
 
從先前蘋果的展示影片,可看到3D Touch看起來好像真的有壓力感測,但實際上手機螢幕並無法做到真正的3D,最多只有長寬面積的感壓變化,那麼深度的感測是怎麼來的?說來也很簡單,那就是手指感壓的面積。
 
當你大力下壓的時候,手指與螢幕的接觸面積肯定比輕觸還要大,手機就透過這種方式來辨識感壓的深度。iPhone 6s上的感壓深度可分為3個等級,包括輕點、按壓、強按壓,蘋果將其稱為Peek與Pop功能。當3D Touch運作的時候,流程大致上會是:螢幕感應手指接觸、判斷手指按壓面積、壓力感測元件將訊號處理、CPU接收訊號並回饋反應、產生顯示變化。
螢幕下有壓力感測元件,靠的是辨識手指的接觸面積,當接觸面積變大自然就是壓力增加。
 
簡而言之,所有流程可分為3個大區塊,包括:觸控、辨識觸控壓力、回饋反應。在發表會中,蘋果也說明了這次使用的電子元件Force Touch Sensors,用於分析辨識感壓力道。且根據先前的報導,為了將這些感壓元件放入手機內,也讓手機變厚變重。
 
對於Macbook這類筆電,甚至是平板來說,這些感壓元件的體積並不算大。但對於寸土寸金的手機來說,變厚變重就是無可避免的情況。未來可將部分感壓元件內嵌於螢幕內,可縮減部分空間,達到手機瘦身的目的。
以Macbook的觸控板來,最上端是觸控板,底下則是震動回饋元件,以及壓力感測元件。
Macbook內有4個壓力感測元件,iPhone 6s內有多少個,還得等勇者拆機才知道。
 
精巧的感壓螢幕
 
以目前已知的訊息來說,iPhone 6s系列仍使用JDI等日商的Incell螢幕,要加入3D Touch的感應層,螢幕設計需要非常精細。外傳蘋果可能是導入奈米銀Ag Nanowire技術,能讓螢幕厚度降低,且感應更加精確靈敏。根據先前蘋果的專利圖,他們將ITO的VCOM層切割成平行線,就是為了壓力感測。
 
在Macbook的壓力感測觸控板上,有著4個壓力感測器,iPhone 6s上有多少壓力感測目前仍不確定,得要拆機過後才能了解。且為了強化使用者體驗,Macbook上的觸控板還有個回饋力道的回饋系統,讓感壓更具真實感,未來在iPhone上也能看到類似的設計。
3D Touch能怎麼用?當你用不同的手指壓力,UI會隨之變化。
以超連結來說,輕點會顯示出網頁預覽圖,大力壓下就會用Safari另開網頁。
除此之外,多工介面、繪畫都能套用壓力感測,未來我們能在更多App上看到不同的應用方式。
 
壓力觸控非蘋果獨有
 
看到這你或許會問螢幕壓力感測是蘋果獨家專利嗎?事實上並非如此,多年前美國Z-origin就曾推出過Z-Touch,不僅如此,微軟、黑莓等廠商也有應用壓力感測在自家產品上。但或許是使用者體驗不如預期,沒有造成太大的迴響。
 
此外,華為不久前在Mate S上也加入壓力感測,因此蘋果並非第一個採用這設計的廠商。但眾所皆知蘋果的影響力相當大,先前推出指紋辨識的Tiuch ID,後來也不少廠商跟進。這次螢幕增加壓力感測,可預期又會有一票手機打著我也有壓力感測做為賣點。
 
至於在技術層面,老美的IMMERSION等公司,已經在觸覺互動領域上擁有大量經驗與技術專利,像是振動回饋等技術。而不少公司與技術內,都可見到中國投資的影子。
 
人機互動的觸覺時代
 
在iPhone 6s系列上,我們可以看到觸覺互動的雛形,但多數僅止於軟體層面的回饋。目前硬體觸覺互動僅止於人對機器,機器鮮少回饋反應給用戶,最多有個震動罷了。有趣的是,日本DOCOMO多年前為了年長者,設計了具備震動回饋的手機,按壓螢幕時會有類似鍵盤的觸感。相似的產品,日本松下、南韓PANTECH也曾推出過震動回饋平板。
日本曾推出觸控回饋的老人機KARU-KARU,但當時這領域並未受到重視。
 
這些產品都可說是觸覺互動的先驅,然而這領域最大的難題是如何營造出細膩的震動回饋觸感。目前大多使用觸覺震動回饋零件,多數是相當精密的震動馬達,與現有的偏轉震動馬達、直線震動馬達相比能模擬更多細緻的震動反應。
 
iPhone 6S系列內使用的精密馬達,相較於傳統馬達,可模擬更多且更細膩的震動回饋。
 
然而這些零組件的體積比起過往馬達更大,對於平板、筆電來說或許沒問題,但手機可就不是這麼好挪出空間。此外,新馬達的功耗表現也高於傳統設計,若每次觸控都要回饋震動,對於電池的負擔也就更高,嚴重會影響手機的續航力。
 
觸覺互動可能是近幾年比較熱門的人機介面領域,但現階段還有許多軟硬體問題需要克服。但至少有了蘋果等廠商起了頭,或許我們也不需要等這麼久,就能體驗到與過往僵硬死板完全不同的手機體驗。

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