3D Touch技术的研究

王成龙++谢耀辉

摘要：现在手机触感的各种应用中Force Touch技术已经被广泛应用，轻按和轻点的区别也可以根据该技术充分感知并根据不同的按压力度调出不同的对应功能，操作体验优于Multi-Touch多点触控技术。然而，随着手机触感技术的发展，人们对于触感反馈的要求越来越细化，也就对touch技术提出了越来越高的要求，从而3D Touch技术应运而生。3D Touch中文名称为“多点三维触控技术”，3D Touch技术，在实现Force Touch原有的轻按、轻点的触控功能外，“重按”屏幕的功能也会在3D Touch技术有所体现。

关键词：Force Touch；3D Touch；手机触感

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）14-0162-02

3D Touch Technology Discussion

WANG Cheng-long， XIE Yao-hui

（Computer Engineering Institute，Qingdao Technological University， Qingdao 266033， China）

Abstract： Now with a variety of applications in the mobile phone touch， Force Touch technology has been widely used. Gently press and dub can also be fully aware of the technology and in accordance with the pressing force depending on the tone corresponding to a different function， operating experience better than Multi-Touch technology. However， with the development of mobile phone touch technology， people are increasingly demanding tactile feedback for refinement of touch technology and put forward higher requirements， thus 3D Touch technology came into being. 3D Touch Chinese name is "three-dimensional multi-touch technology"， 3D Touch technology， to achieve the original Force Touch Tap， tap touch functionality； "the press" function will be in 3D Touch screen technology embodied.

Key words：Force Touch；3D Touch；Phone touch

随着手机触感技术的发展，人们对于触感反馈的要求越来越细化，也就对touch技术提出了越来越高的要求，从而3D Touch技术应运而生。作为一种技术驱动3D Touch的创新可以看做是智能手机行业内的一种变革，让本行业的前景更加光明。本文不仅分析3D Touch的技术原理、构造并且对其的未来也做了展望。

1 3D Touch基本概念

压力触觉（Force Touch），即通过产生一定的感应压力并使其发生变化，引起电学数据的改变，从而产生命令，最终通过不同的压力值实现不同的指令。Force Touch技术的使用，可以使相应的终端判别按压力度，从而实现不同的响应效果。

2 3D Touch 的技术原理

简要概括压力触控的原理就是：手指按压屏幕产生一定压力——不同的压力产生不同的按压面积并相应变化——触发电学信号——电信号传递到压力传感器进行处理继而传递到手机CPU——产生相应的指令——压力引起的指令变化通过不用的屏幕显示反馈给用户。

压力产生、压力的辨识、辨识后的屏幕显示回馈是触觉反馈的三个要素，触觉传感器（Force Touch Sensors）占据了十分重要的地位，通过其感知按压触摸。

3 3D Touch的构造

3.1 整体触控构造

根据iPhone6s来看， Incell屏幕依然是主流，在COVER GLASS之下是传统意义上的触控层，一项物理部件（Force Touch）便集成在该层。

3.2 压力传感器部分

对比MAC的压力传感器结构可知，在由磁性材料组成的“回馈体系”四周分布着四个压力传感器。Force Touch技术早已应用在Mac的触控板上，压力触感层需要一定的面积和厚度来处理不同压力带来的信号源，这也就决定了Mac比手机有更好的压力处理能力。因此手机端压力传感器的设计必须以Mac为基础，而且还需要大幅度的创新型应用使“回馈系统”准确的处理声音和震动而且还不能牺牲用户的“真实感”体验。

4 3D Touch 的未来展望

4.1 触觉互动的起源与雏形

现阶段的压力传感技术只是触摸到了“触觉反馈系统”的冰山一角，在未来的手机设计中，有望挖掘出更多关于其深层的应用。仅仅只有指令和屏幕功能变化的触觉技术（Force Touch）远远不能满足手机使用者对物理回馈源源不断的需求。

软件体系反馈和硬件体系反馈并不能包含触觉互动的全部。比如，当你用你的手指触碰到尖锐的物体时，你会产生疼痛感，这种感觉就可以很准确的通俗解释了什么事“触觉互动”，人们越来越多的提到的仿真就是这个概念。

4.2触觉振动反馈器件

只要提到触觉互动体系就不得不提及触觉反馈器件，现在市面上存在的马达（偏转振动马达、直线振动马达）远远达不到其要求的反馈响应速度和精度。这就需要寻找一种全新的器件来满足触觉反馈器件对速度和精度的要求。本人认为压电陶瓷材料与MEMS工艺结合的器件不管是从响应时间还是响应的准确度上都是最佳之选。

但是目前压电MEMS器件也在突破之中。现在存在的局限性有：由于压力触感层需要一定的面积和厚度来处理不同压力带来的信号源，而手机的体积和功耗问题会严重制约MEMS器件的处理效率（或许现阶段在PAD上使用比较合适），就该问题本人认为随着科学技术的发展，新材料的不断涌现和新组织结构技术的不断提高，它们所带来的功耗大大降低，比如多层陶瓷已经将电压由原来的100V以上降低到了36V，尽管如此，手机端的应用还需要多方面的改进。

4.3 触觉互动的未来

在触觉互动的应用方面尽管有诸多的不足，但它的前景依然乐观。因为触觉互动讲究的是“人机对话”实时的真实体验感，在这一点上它有无可比拟的优势势必会产生更大的应用市场，比如物联网领域中医学检测设备的人机互动就是一个很好的例子。更重要的是，触觉反馈也将带来行业的一系列连锁反应，将催生更多新材料、新工艺、新器件的革命，特别是新材料与MEMS工艺的结合，将在其中得到广泛的应用。

5 结论

Force Touch和3D Touch是在同一种技术平台（Taptic引擎）下的产物，但是，从技术的实现角度和用户的人机体验来说3D Touch的确更优于Force Touch。因此在未来3D Touch技术的应用将不仅仅局限于压力触控领域并且会多方位多领域的发展。

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