愛伊米

手機振動史淺談:從BB機到VR的觸覺互動未來

每年的一月,都是年度旗艦新機扎堆釋出的時間段。在這個各色新機輪番登場的時間段裡,總有一些名詞是反覆出現在他們的宣傳詞當中了,而消費者也從這些名詞中瞭解了哪些功能或特性才是高階或旗艦產品的“專屬必備”,例如驍龍的旗艦處理器,例如高速的 UFS 3。1 和 LPDDR5 儲存規格,例如豐富的 5G 支援和 WiFi 6 無線區域網,例如索尼或三星的高階影像感測器。但今年,這些反覆出現的名詞裡又多了一個:“振動體驗”,而在這個名詞的背後,則是0809、0815、9595、1010、1016……各種 X 軸線性馬達的代號出現在產品宣傳裡,而它們都是由瑞聲科技出品的X 軸線性馬達。手機的“振感”被前所未有的放在了和體驗相關的重點特性上,也讓瑞聲科技慢慢的從“幕後大佬”走向更多的人認知的臺前。振動,是如何從一項並不被使用者看重的產品使用特性,變成熱門甚至是“當紅炸子雞”的?如果我們回溯一下3C通訊裝置和振動有關的發展史,和身為移動裝置振動馬達頭號大廠瑞聲科技的產品歷程,或許,就能得出一些“顯而易見”的答案。

會振動的黑盒子

相信不少讀者兒時都曾嚮往過父輩腰間別著的黑色尋呼機,當然因為其鈴聲恰似“嗶——嗶——”人們往往更願意稱呼它另一個更貼切名字——BB機,尋呼機英文名Beeper也正是來源於此。不過Beeper一詞早已無法涵蓋尋呼機所有功能,誕生於1962年的尋呼機在整個生命週期內歷經多次改進,從只會蜂鳴體型巨大,充電一整晚續航10小時,一路進化至兼具螢幕、超薄、接受文字乃至傳送訊息等功能,更是因此在日本女中學生之間風靡一時。而面對更加私人化的使用場景,尋呼機自然也與時俱進增加了振動功能方便使用者在不便時接收靜音提醒,甚至將其作為主打賣點,時至今日你還可以在影片網站上看到1994年DoCoMo Pocket Bell系列尋呼機CM中,葉月裡緒菜在圖書館內透過振動提醒拿出尋呼機的場景,自此,振動就成為了通訊環節中不可或缺的一部分。

手機振動史淺談:從BB機到VR的觸覺互動未來

DoCoMo Pocket Bell系列尋呼機電視廣告

早於手機商用10年的尋呼機證明了振動之於通訊工具並非偶然而是必然,那麼優先順序更甚的來電對振動自然有著更為緊迫的需求,轉子馬達就很好地承擔了來電振動提醒這一重任。轉子馬達(Eccentric Rotating Mass/ERM直譯即“偏心質量旋轉”),顧名思義是透過不平衡配重的偏心輪旋轉產生振動,回頭來看盡管偏心輪的設計無法實現及時啟停,旋轉傳導至手機本體的動能只能模擬出“嗡嗡嗡”的振感,而且直流驅動也意味著無法調節振動模式,會讓人感覺拖沓鬆散且單調,但轉子馬達憑藉低成本優勢一度成為手機標配,而且也有廠商基於轉子馬達挖掘出不少玩法,比如名噪一時的“會跳舞的手機”夏新A8,就曾憑藉極富特色的圓周式振動讓這款6000+的國產手機在20年前供不應求。

手機振動史淺談:從BB機到VR的觸覺互動未來

手機振動史淺談:從BB機到VR的觸覺互動未來

會跳舞的手機——夏新A8

隨著喬布斯在2007年拉開智慧手機帷幕,手機從單純的通訊工具向個人移動娛樂計算超級終端演化,侷限於觸控的匱乏人機互動逐漸成為手機進化的桎梏,為探索更多維度的互動形式,廠商與使用者自然不再滿足單純的“嗡嗡嗡”這一平面表達。為此,瑞聲科技於2005年研發了全球第一顆Z軸線性馬達,彼時被如日中天的Motorola Razr 系列衍生機型首發採用。而歷經三年研發,瑞聲科技又於2008年推出了全球第一顆X軸線性馬達,諾基亞Nokia N9、Lumia 1020等經典機型也是隨即選中。隨後蘋果於iPhone 4 Verizon版/4s上也嘗試使用過Z軸線性馬達,儘管因為噪聲等問題iPhone 5/5s系列上一度迴歸轉子馬達,但如今廣為人知的線性馬達也正是在這一時期登上歷史舞臺。簡單來說,線性馬達(Linear Resonant Actuator/LRA,直譯“線性諧振致動器”),也就是將轉子馬達的旋轉運動升級為沿軸線方向延伸的直線運動,不僅在振動時擁有良好的方向感,交流電驅動的瞬間高壓特性也為其賦予了瞬時啟停的能力,帶來“噠噠噠”的清脆振感,而且相較於直流驅動的轉子馬達,交流電驅動的線性馬達改變頻率就可以實現不同振感。至於所謂X軸Z軸則代表了線性馬達的運動方向,如果根據手機畫一個座標系,那麼X與Y軸很容易理解,即手機的水平方向(左右)與豎直方向(上下),此時如果再加入一個垂直方向(高度),那就是Z軸,換言之X軸線性馬達即左右振動的馬達,Z軸線性馬達即面朝使用者做前後振動的馬達。

也就是從這時候開始,瑞聲科技開始了自己在振動馬達元器件上“一往無前”的新道路。

手機振動史淺談:從BB機到VR的觸覺互動未來

iPhone 4 Verizon的Z軸線性馬達,圖源iFixit

通向觸覺體驗之路

線性馬達無疑解決了轉子馬達在振感、啟停與多樣性上的不足,在短暫迴歸轉子馬達後,蘋果也於iPhone 6系列上升級為X軸線性馬達,並且在iPhone 6s系列上帶來了更具有里程碑意義的Taptic Engine——而 Taptic Engine 的主要供應商之一,即是已經在移動裝置用震動馬達領域頗有建樹的瑞聲,彼時上市的瑞聲科技一度被冠以“蘋果概念股”的名號。本質上Taptic Engine依然是一塊X軸線性馬達,不過得益於其巨大的體積(34。4x6。0x3。1mm)與更寬廣的振動頻率,帶來了輕按、重按這類全新的操作方式,基於Taptic Engine所能帶來的豐富振感,蘋果也提出了極具野心的3D Touch功能,意圖在平面觸控之外開闢一條通向立體三維的互動之路。

圍繞振動建立一整套觸覺生態系統,彼時主流APP紛紛響應,並以相當快的速度普及了桌面長按選單與介面內輕/重按壓的各類功能。而在 iPhone之外,Android陣營這邊也擁有著相當高的起點,谷歌於2016年釋出的初代Pixel就搭載了X軸線性馬達並延續至今,Android系統也在8。0之後更新了Haptics API用以在系統層面適配,隨後誕生了諸如華為Mate S、小米5s、中興Axon天機mini等多款支援壓力觸控的Android機型。

手機振動史淺談:從BB機到VR的觸覺互動未來

那麼問題來了,為何僅僅是換了一個振動方向,X軸線性馬達所取得青睞就遠超Z軸線性馬達呢?這個原因其實很容易理解,手機寬度明顯要遠遠大於厚度,所以X軸線性馬達所能實現的元件體積與“動子”行程也是Z軸遠不能比的,這也是為何蘋果選擇X軸線性馬達的原因,而體積行程上的區別會帶來振感頻率上的區別,部分Z軸線性馬達手機使用者經常投訴振感不強導致漏接電話的原因就在這裡。此外X軸線性馬達亦可實現上下左右四個方向的振動,振感選擇更豐富,這也是許多遊戲手機得以實現所謂“4D振感”的基礎。在振動細節上,X軸與Z軸線性馬達也有不小區別,比如X軸線性馬達振感更平滑清晰,水平運動帶來的噪音也更小,Z軸則容易引起手機殼共振導致手感稍遜;X軸線性馬達轉化效率也優於Z軸,所以會更省電一些;X軸線性馬達的響應時間較Z軸更短,也就更容易實現更快響應。

手機振動史淺談:從BB機到VR的觸覺互動未來

不得不說蘋果的野心是巨大的,其基於Taptic Engine的虛擬Home鍵就是一次對觸覺互動的成功探索,這一探索的成果亦被MacBook的壓力觸控板傳承至今。隨後又發生了一個標誌的事件:蘋果此前主打的3D Touch在iPhone Xs系列上成為絕唱,被Haptic Touch所取代,至於原因也很簡單,就是成本問題,3D Touch所能實現的最常用功能便是按壓喚出快捷選單,而這一操作可以被無需任何多餘硬體成本的長按所觸發,有鑑於此,在缺乏其他殺手應用的情況下,最終被蘋果拋棄。

儘管3D Touch退出歷史舞臺,但觸覺互動卻在智慧手機領域蔚然成風:不僅蘋果持續搭載 Taptic Engine 成為手機振動反饋的標杆產品。在Android陣營這邊,觸覺互動和振動反饋也在遊戲場景等領域快速成為“標配”,最具代表性的例子是黑鯊、紅魔、聯想拯救者等遊戲手機所主打的壓力觸控與遊戲振感等功能。從這一點可以很明顯看出,以Taptic Engine為代表的X軸線性馬達的對於觸覺互動的探索方向無疑是相當正確的。

手機振動史淺談:從BB機到VR的觸覺互動未來

實際上不僅僅是遊戲手機,主流手機品牌也正在向X軸線性馬達集中靠攏,華為P50 Pocket、小米12系列、realme GT2系列、iQOO 9系列、榮耀Magic V、一加10 Pro、三星Galaxy S22等等,可以看到過去2個月釋出的中高階智慧手機幾乎全數搭載X軸線性馬達。而正如文章開頭所言,這些產品裡幾乎每一部產品你都能找到瑞聲科技X軸線性馬達的影子。得益於寬頻線性馬達,來電提醒、機械鍵盤、遊戲震感、系統介面……手機品牌可以將振感設計貫穿至使用者體驗的方方面面,從這個角度來看,手機線性馬達比拼的不再只是硬體本身,還有廠商的馬達調校與觸感生態——典型就是透過 X 軸線性馬達的高振動量和迅速響應/反饋營造機械鍵盤式的兩段式打字觸感,當年這項特性率先在 iQOO 機型上出現的時候,很多人第一次在手機觸控鍵盤的輸入法上體驗到了“暢爽”的輸入振感體驗,而這,也是X軸線性馬達帶給使用者的新場景體驗。

有了好的振感體驗,使用者自然就會產生輿論探討。在2020年Redmi總經理盧偉冰在微博上掀起的“嗡嗡嗡”與“噠噠噠”的“大討論”讓更多的使用者建立了轉子馬達與線性馬達的初步認知,並且以此推動了線性馬達在手機特別是旗艦手機上的普及。而X軸線性馬達在手機產品中的加速採用和市場擴大,又反向推動了瑞聲科技這樣的振動馬達供應商對更高規格新產品的研發。“X軸線性馬達普及化“,已經成為了當下旗艦手機產品的“新常態”。

但這也帶來了另一個問題,那就是遊戲手機目前的“困局”:依託于振感的各類客製化功能本就是遊戲手機少數能拿得出手的差異化體驗,而主流手機市場普及X軸線性馬達則抹平了這一差異,逐步威脅到了遊戲手機這一細分市場存在的理論基礎,換句話說,如果使用者可以在大眾產品中獲得與所謂“遊戲手機”相同的遊戲體驗,消費者又為何要掏出真金白銀支援你呢?這意味著遊戲手機必須構建並長期維持一套與大眾產品的核心體驗差異,而剛剛於2月16日釋出的Redmi K50電競版就是這麼做的。而在遊戲手機強力依賴的觸感振動反饋上,Redmi K50 電競版直接用上了瑞聲科技於今年1月全球首發的安卓史上體積最大、振感最強的超寬頻線性馬達:CyberEngine 1016。

在經歷K40遊戲增強版的小試牛刀之後,隨著今年來黑鯊慢慢遠離小米體系,Redmi K系列終於得以在Redmi K50電競版上心無旁騖大顯身手。新一代驍龍8、雙VC液冷、120W閃充、前後雙索尼攝像頭、賓士AMG F1車隊聯名……這讓K50電競版成為一款幾乎沒有短板的堆料水桶機。除此之外,Redmi K50電競版還首發了由瑞聲科技提供的安卓史上體積最大(560mm )、效能最強的全球首個超寬頻的X軸線性馬達CyberEngine。

手機振動史淺談:從BB機到VR的觸覺互動未來

之所以稱其為超寬頻,是因為CyberEngine有效頻寬覆蓋50Hz~500Hz範圍,可以模擬從超低頻到高頻的多維度感官體驗,採用最新一代 ESA 一體多極磁鋼結構,振動更強勁,噪音更低,整機瞬態振動量高達5。12Gpp,甚至高於曾被視為Android無法逾越的iPhone 13(5。05Gpp),同時CyberEngine也擁有與 iPhone 相同的 130Hz諧振頻率(即產生最大振動量的頻率),體驗更為舒適。得益於如此獨一無二且優渥的硬體基礎,Redmi如今也可以在軟體上嘗試更多專屬調教以獲得獨家體驗,在MIUI 13的支援下,Redmi K50 電競版現已支援《和平精英》200+遊戲振感、《天諭》21種技能振感、《王牌競速》15種座駕震感等主流遊戲 4D 遊戲振感,不同場景、不同技能均匹配了不同的振感效果。同時,針對CyberEngine,MIUI 專屬調校了 95 種日常場景,貫穿至數字鍵盤、輸入法、相機拍照、手電筒、解鎖、截圖、懸浮彈窗、手勢反饋等日常操作的方方面面,充分釋放這顆超寬頻線性馬達的效能極限——它的結果就是,當你用上 K50 電競版開啟振動的那一刻起,你就想把這機器的所有振動開關都開啟,體驗來自視覺、聽覺之外的觸感振動的全情反饋。很明顯,在遊戲手機所強調的觸感振動反饋的感官體驗方面,透過搭載瑞聲科技 CyberEngin 1016,Redmi K50電競版抓住了遊戲手機的“差異化體驗”的核心,也為後續的同類型手機產品做了一個極佳的範本。

手機振動史淺談:從BB機到VR的觸覺互動未來

下一個十年的互動未來

其實行文至此,各位讀者可以發現振動馬達與手機振感演化至今,早已脫離了單純的來電振動提醒,逐漸邁進至觸覺互動這一更顛覆深遠的方向之中,這既是手機從通訊工具向個人全能終端進化的必然要求,也是乾癟枯燥的觸控之下使用者所希翼全新維度的互動體驗,誰能想到當年那個會“振動的黑盒子”如今已成為人機互動的下一個十字路口。

其實科技行業對於人機互動方式的探索一直未曾停歇,從上世紀初的打孔紙帶、到20世紀70年代普及的滑鼠鍵盤、再到千禧年的觸控螢幕,使用者與科技的距離愈發接近,關係愈發親密,操作也愈發自然,那麼未來的互動是什麼樣呢?Siri誕生之後許多人曾一度以為語音是未來的互動方式,然而事實證明尚不足以稱為AI的語音助手無法擔負起人們複雜的期望;手勢互動也被人們寄予厚望,但充滿限制的使用方式讓它的普及困難重重。這樣看來,基於振動的觸覺互動也許可以成為下一個十年的互動未來,在視覺和聽覺之外,振感主導的觸覺反饋將在更多的領域帶給使用者更加多維的感官體驗,甚至能夠成為幫助一些殘障人士有效感知世界的有益功能——基於線性馬達不同震感反饋的無障礙觸感已被手機廠商應用於產品當中。

作為人類“五感”之一的觸感,從未在3C數碼產品的應用體驗中佔據如此重要的位置,而它的重要性的提升,也仰賴於瑞聲科技這樣的振動馬達元器件廠商在振動觸感領域多年探討而來的結晶呈現。更豐富、更強勁、更多元振感的線性馬達產品,不僅可以為觸控互動帶來多層次的觸感體驗,帶來車機互動的全新可能性,還能在VR\AR的力反饋手套、觸感背心、多方向跑步機中帶來更加擬真的操控體驗,甚至因此成為未來虛擬元宇宙中使用者體驗中最接近真實的一部分。4D 電影的出現,曾給了人們在觀影時超脫於視覺和聽覺之外的真實運動感。而誰又能說以瑞聲 CyberEngine 為代表的新一代X軸線性馬達的出現,何嘗不是一次數字世界“全感互動”的新開端呢?

手機振動史淺談:從BB機到VR的觸覺互動未來