最近，媒體報(bào)導(dǎo)蘋果新一代手機(jī)iPhone 6s 中會(huì)采用 Force Touch 技術(shù)。其實(shí)，早在 Apple Watch 和 MacBook 系列筆電上就已經(jīng)有所應(yīng)用，不過這次的版本與之前不同。因?yàn)?MacBook 觸摸板和 Apple Watch 可感應(yīng)兩種不同水準(zhǔn)的壓力，即輕點(diǎn)和按壓。而根據(jù)外媒爆料，新一代iPhone 的“3D Touch Display”可以感應(yīng)三種不同水準(zhǔn)的壓力，有輕點(diǎn)、按壓和更強(qiáng)的按壓。

　　所以，“3D Touch”的命名很可能因此而來。

　　因?yàn)閷I(yè)的緣故，我在新一代觸覺振動(dòng)技術(shù)上耕耘多年，看到這個(gè)消息覺得很興奮，覺得觸覺互動(dòng)的春天來了。帶著對“觸覺互動(dòng)”、下一代“人機(jī)對話”的好奇，我在這里來科普一下蘋果的新“外星科技”：3D Touch 技術(shù)，以及由此開啟的更廣闊方向－觸覺互動(dòng)。

　　一、由 Force Touch 開啟的“觸覺互動(dòng)”大門

　　Force Touch，即壓力觸覺，指透過感應(yīng)壓力的產(chǎn)生和改變，從而實(shí)現(xiàn)電學(xué)資料的變化，再透過電學(xué)資料而產(chǎn)生指令，最后達(dá)到壓力而間接實(shí)現(xiàn)指令的過程。

　　壓力觸覺的研究探索，已經(jīng)有很多年了。其中，美國 Z-origin 的 Z-Tohch 則是較早的觸摸探索者，后來，微軟、黑莓都相繼提出觸摸方面的專利和應(yīng)用，但由于各類原因，其觸摸給顧客感受，并不完美。

　　前不久，華為也在中國發(fā)布了其壓力觸摸屏幕的手機(jī) MATE S，其采用的技術(shù)方案暫未拆解清楚，但以其比上一款更薄的宣傳，其技術(shù)方案與蘋果有些許差異，但卻沒能引起產(chǎn)業(yè)的熱議，蘋果的影響力之大可想而知。

　　蘋果發(fā)布的壓力觸摸，以蘋果慣有的風(fēng)格而言，應(yīng)該是比較成熟和完善的，所以才會(huì)發(fā)布在手機(jī)上。因此，蘋果的號召力，讓壓力觸摸開啟了“觸覺互動(dòng)”的大門。

　　目前的手機(jī)，對于觸覺回饋的應(yīng)用，僅僅停留在振動(dòng)和提醒上。但是，美國“IMMERSION”公司等振動(dòng)和觸摸行業(yè)的公司，已經(jīng)布局了基于“觸覺互動(dòng)”的大量技術(shù)儲(chǔ)備與專利，其中軟件系統(tǒng)和硬件均有中國科技公司的身影。

　　比如 TI公司早前推出過基于高電壓的新一代振動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)芯片；IMMERSION 公司布局了多項(xiàng)振動(dòng)回饋專利，其網(wǎng)站也顯示推出新一代振動(dòng)回饋方案；中國如衡業(yè)新材等，也在研發(fā)“新一代觸摸回饋”的核心硬件。

　　這次蘋果推出了“Force Touch”的技術(shù)應(yīng)用，為更廣大的“人機(jī)觸覺互動(dòng)”打開了大門，讓用戶邁進(jìn)了新一代“觸覺互動(dòng)”的時(shí)代。

　　二、3D Touch 的技術(shù)原理

　　壓力觸摸的原理，其實(shí)很容易理解：

　　屏幕感應(yīng)手指壓力——透過手指壓力的面積變化——從而產(chǎn)生不同的電學(xué)信號——壓力感測器件根據(jù)電信號進(jìn)行處理——手機(jī) CPU 接收壓力感測器訊號——手機(jī) CPU 產(chǎn)生相應(yīng)的指令——顧客感知由壓力產(chǎn)生的指令變化（比如屏幕變化、功能表）

　　下圖就是展示使用者如何透過按壓方式，獲得手機(jī) / 平板回應(yīng)的這一完整流程：

　　從上圖所示，觸覺回饋的技術(shù)原理，由觸摸產(chǎn)生的壓力、壓力的辨識(shí)、辨識(shí)后的回饋指令這三大部分組成，其中很重要的是觸覺感測器“Force Touch Sensors”，它是按壓觸摸的重要零件。

　　而手機(jī)構(gòu)造的輕薄，也對觸摸感測器與 FPC 提出很高的要求，相對于平板和電腦來說必須非常輕薄。這次蘋果手機(jī)反而增加厚度，是因?yàn)椤癋orce Touch”的關(guān)鍵零件所產(chǎn)生的厚度，也就是加入了 Force Touch 壓力模組。不過也有傳，蘋果在下一代手機(jī)上，會(huì)縮小這個(gè)厚度，那么蘋果屆時(shí)會(huì)在哪里做何改動(dòng)？（編按：蘋果的作法是把相關(guān)的感應(yīng)器整合進(jìn)in-cell 的面板中，官方發(fā)布的影片就有部分說明）

　　三、3D Touch 的構(gòu)造

　　1、整體觸摸構(gòu)造：

　　根據(jù)目前對iPhone 6s 的拆解，其采用的屏幕依然是Incell 屏幕，供應(yīng)商為 JDI等日本公司，Incell 屏幕的觸摸層在 COVER GLASS 之下，而且還要加上“Force Touch”的物理零件，因此，屏幕的構(gòu)造必須非常精巧。

　　2、觸摸層的特殊變革 / 材料變化

　　雖然依然是Incell 屏幕，而其觸摸層是否引入了最新的革命性材料，暫時(shí)尚未可知，但從網(wǎng)絡(luò)上能看到：蘋果要求其日本供應(yīng)商供應(yīng)納米銀屏幕，因此，行業(yè)看好的 SILVER NANO WIRE（納米銀）是否已經(jīng)應(yīng)用與新一代蘋果中，暫未確認(rèn)。

　　▲ SILVER NANO WIRE。

　　蘋果的專利顯示，蘋果將原有的觸摸層，接近液晶的部分，將其中ITO 的 VCOM 層切割成平行線，就是為了壓力觸摸的實(shí)現(xiàn)。

　　3、壓力感測器部分

　　根據(jù)對蘋果 Mac 的公開拆解，Mac 上有四個(gè)壓力感測器，分別位于觸摸的四方，而且還有一個(gè)由磁性材料組成的“回饋體系”。

　　▲ Mac 的觸摸板拆解。

　　從以上拆解的 Mac 觸摸板上看，F(xiàn)orce Touch 早已應(yīng)用在 Mac 上，由于 Mac 面積和厚度，都更適合進(jìn)行壓力觸感層的處理，因此，蘋果手機(jī)的采用，也來自于在 Mac 上使用的工藝積累。

　　必須要看到的是，Mac 上有個(gè)專門的“回饋系統(tǒng)”──

　　由磁性材料組成的“回饋器”，它的作用是對用戶按壓時(shí)進(jìn)行聲音或震動(dòng)的回饋，讓用戶的體驗(yàn)更有“真實(shí)感”。

　　▲網(wǎng)上流出的蘋果iPhone 6s 的拆解：比iPhone 6 略厚，因?yàn)閮?nèi)置了觸摸感測器。

　　由于目前還沒有真實(shí)完整的iPhone 6s 拆解，特別是針對其壓力觸摸部分的逐件拆解，因此，如何精巧地將壓力觸摸部分放置其中是一大難題。且根據(jù)媒體公布手機(jī)厚度增加，應(yīng)該起觸摸控制器件的作用，但目前尚無法做到非常輕薄，有其物理極限。

　　下一代的iPhone 7，蘋果已經(jīng)表示會(huì)更薄，而更薄是來自于觸摸部分的變化，還是蘋果本身其他零件結(jié)構(gòu)的變化，不得而知，只能等相關(guān)消息放出，我們再做深入分析。

　　四、“觸覺互動(dòng)”才是 Force Touch 開啟的未來

　　1、觸覺互動(dòng)的起源與雛形

　　壓力傳感技術(shù)，只是“觸覺回饋體系”的開局，下一代手機(jī)有望在觸覺回饋體系上，衍生出很多令消費(fèi)者驚呼的應(yīng)用。目前的 Force Touch 技術(shù)，只有指令和屏幕功能的變化，還沒有來自“手機(jī)對顧客的物理回饋”。

　　──這就是未來的“觸覺互動(dòng)”。

　　觸覺互動(dòng)不僅包括手機(jī)軟件體系的回饋，也包括手機(jī)“硬件體系的回饋”。比如，當(dāng)你觸摸屏幕上的仙人掌，如果能感到一種刺手的感覺，這就是對“觸覺互動(dòng)”的通俗詮釋。更通俗來說，就是模擬、真實(shí)的感覺。

　　幾年前，日本在觸覺振動(dòng)零件的推動(dòng)下，生產(chǎn)了幾款可以快速回應(yīng)振動(dòng)的手機(jī)和平板，但當(dāng)時(shí)的這些產(chǎn)品和壓力觸摸都沒有多大關(guān)系：

　　比如，日本 DOCOMO 生產(chǎn)一款“RAKURAKU”老人手機(jī)，其振動(dòng)回饋可以讓老人在觸摸屏幕時(shí)有觸感，像在按壓鍵盤一樣的實(shí)物感，還曾風(fēng)靡一時(shí)；日本松下也推出獨(dú)特振動(dòng)回饋的平板；韓國 PANTECH（潘泰）也推出過精敏振動(dòng)的平板等。

　　▲日本富士通的 RAKURAKU 老人手機(jī)。

　　但由于當(dāng)時(shí)沒有提出由壓力傳導(dǎo)，再透過物理回饋而組成一個(gè)閉環(huán)回路，這些置入了觸覺振動(dòng)零件的產(chǎn)品并沒有引起行業(yè)的熱議，但這已經(jīng)算是“觸覺互動(dòng)的雛形”。

　　2、觸覺互動(dòng)的關(guān)鍵器件：物理回饋器件

　　觸覺互動(dòng)體系，離不開一個(gè)關(guān)鍵零件：觸覺振動(dòng)回饋零件，它要求的回饋速度和精度，根本不是現(xiàn)有的偏轉(zhuǎn)振動(dòng)馬達(dá)或直線振動(dòng)馬達(dá)所能達(dá)到的。它需要全新的振動(dòng)回饋零件，其中包括磁性材料、壓電陶瓷材料，而壓電陶瓷材料與 MEMS 工藝結(jié)合的器件，被認(rèn)為是最佳的回饋零件。

　　而頗悲傷的是，目前壓電 MEMS 器件也在突破之中。現(xiàn)在存在的局限性有：體積只適合 PAD，離手機(jī)對體積的要求有距離、功耗問題，但目前由多層陶瓷帶來的功耗大大降低，有望解決這一問題。

　　從事關(guān)鍵硬件研發(fā)的有日本的科技企業(yè)，也有中國年輕的海歸科技企業(yè)的身影。比如有從事陶瓷振動(dòng)材料與零件研發(fā)的的科研朋友常和我坦言：我們堅(jiān)信這一趨勢，透過材料與結(jié)構(gòu)技術(shù)，已經(jīng)將電壓由 100V以上降到 36V，并在部分大尺寸的平板上進(jìn)行試用，但應(yīng)用于手機(jī)上面，還需要在體積等方面進(jìn)行諸多改進(jìn)。

　　▲中國企業(yè)衡業(yè)新材研發(fā)的“新一代陶瓷振動(dòng)零件”原型。

　　3 、“觸覺互動(dòng)”的未來

　　蘋果引領(lǐng)的“觸覺互動(dòng)”，有著廣闊的未來應(yīng)用前景，它不僅讓顧客有真正的“人機(jī)對話”體驗(yàn)感，更會(huì)產(chǎn)生更多更大的應(yīng)用市場，比如物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用等，也將翻開手機(jī)應(yīng)用的新一頁。

　　更重要的是，觸覺回饋也將帶來行業(yè)的一系列連鎖反應(yīng)，將催生更多新材料、新工藝、新零件的革命，特別是新材料與 MEMS 工藝的結(jié)合，將在其中得到廣泛的應(yīng)用。

　　（本文由雷鋒網(wǎng)授權(quán)轉(zhuǎn)載）

　　延伸閱讀：iPhone 6s 傳采進(jìn)化版 Force Touch，可辨別 3 種強(qiáng)度薄沒有極限，iPhone 7 機(jī)身傳逼近 6 毫米