五年時間的准備 蘋果3D Touch技術分析

本文來自：太平洋電腦網

iPhone 6s國內正式發售已經過去兩周，各路渠道也是賣得如火如荼。iPhone 6s相比較上一代，無疑最大的改變與賣點就是帶來了全新的3D Touch觸控技術。3D Touch能夠讓iPhone 6s識別超過尋常平面的二維觸控操作，用戶可以通過手機按壓的力度以觸發不同的操作。據悉，蘋果早在五年前就已經開始該項技術的研發。那麼壓力感測的3D Touch 技術究竟是如何運作，又如何與軟硬件組合的呢？這裏就給出最詳盡的解答。

3D Touch相對於多點觸摸在平面二維空間的操作，3D Touch技術增加了對力度和手指面積的感知，可以通過長按快速預覽、查看你想要的短信、圖片或者超連結等內容，Peek和Pop手勢的響應時間可迅捷到 10ms和15ms。具體的創新交互操作，可以分為三類操作：

第一類主要涉及不同層級的快速預覽。像上班族常用的郵件應用，你可以直接在郵件列表中重按某條郵件，這時就會出現該郵件的預覽頁面，該操作被蘋果稱之為“Peek”。

Peek之后，你有兩種選擇：如果你對這封郵件不感興趣，你可以鬆開手來回到列表頁；如果你感興趣，你可以再重按一下以進入該封郵件以瀏覽更多信息，這個操作就被成為“Pop”。除此之外，類似的預覽功能還可以用在預覽某個網址，地圖預覽，又或是預覽已經拍好的照片。

第二類主要是表徵圖背后的快捷功能欄，通過重按任何應用表徵圖都能打開一個快捷功能欄。快捷功能欄裏面會具備一些使用頻率高但需要繁瑣操作的功能(譬如微信 朋友圈的拍照功能)。這時你只要再點擊其中的某項功能，就能夠直接去到應用內部而無需前面繁瑣的操作。這樣，每個應用都會具備多達四個“首屏入口”。這不 僅對用戶來講會方便許多，應用開發者推廣某功能也會方便快捷得多。

第三類主要是一些特殊應用的交互改進。例如，發短信時可能會遇到需要粘貼複製某段文字的狀況。現在只要通過按壓虛擬鍵盤，虛擬鍵盤就能夠作為觸控板來使 用了，你可以用光標移動來剪切或複製文字，而無需用手指長按或是點來點去了；再比如，如果你現在重按屏幕左側然后右滑，就能夠呼出多任務界面來切換應用程 序了，這相對從前雙擊Home鍵的操作會方便得多。

最后，由於3D Touch可以識別你的按壓力度，所以在繪上自然有了先天的優勢。現在你的筆觸粗細可以隨你按壓的力度來變化，當然隻對於專業人士比較有用。總的來，3D Touch的使用，大幅度提升了手機操作的效率。

壓力觸摸識別的原理

iPhone 6s發布前，有不少傳言指出這次會搭載先前Macbook觸控板、Apple Watch上使用的Force Touch技術。實際發表后，我們可以看到搭載的技術似乎比起Force Touch似乎更高明了一些。

從蘋果的相關宣傳片中，可看到3D Touch看起來好像真的有壓力感測，但實際上手機屏幕並不能做到真正的3D，最多隻有長寬面積的感壓變化，那麼壓力的感測是怎麼來的？來也很簡單，那就是手指感壓的面積。

上圖是蘋果早前申請疑似屏幕壓力識別專利技術的配圖。專利報告顯示，設備除了配備普通力感測器，還採用了溫度補償力感測器，由兩個或兩個以上的透明力敏 組件組成，力敏組件間形成兼容層。大概意思就是上圖的512和522力敏感元件可以分別測量壓力的變化，從而能識別三種不同級別的壓力觸控。

另外，從蘋果官方渲染圖來看，iPhone 6s整塊屏幕都覆蓋了觸摸的壓力感測器。從圖片來看，iPhone 6s屏幕下方總共有72個小區域的壓力感測器，能准備識別屏幕各位置的屏幕按壓力度。

當你用力下壓的時候，手指與屏幕的接觸面積肯定比輕觸時要大，手機就通過這種方式來辨識壓力的大小。iPhone 6s上的感壓識別度可分為3個等級，包括輕點、按壓、強按壓，也就是上面提到的Peek與Pop功能。當3D Touch運作的時候，流程大致上會是：屏幕感應手指接觸、判斷手指按壓面積、壓力感測元件將信號處理、CPU接收訊號並回饋反應、生顯示變化。

3D Touch的構造

在發布會上，可以知道iPhone 6s的機身相比上一代變厚了0.2毫米，探究其原因，除了部分歸結於機身強化的因素，主要還在於3D Touch技術的加入導致了屏幕構造的改變。

通過已有的部分拆解可知，iPhone 6s的屏幕依然採用的是JDI等日本廠商提供的incell屏幕，incell屏的觸控層在cover glass之下，同時還要加上3D Touch的壓力觸控感測器，這也是導致了機身變厚的主要原因。

此外，根據之前對搭載Force Touch技術的MAC的完全拆解，觸控板上有四個壓力感測器，分別位於觸控的四方，而且還有一個由磁性材料組成的“回饋體系”。由磁性材料組成的“反饋 器”，它的作用是對用戶按壓時候，進行聲音或震動的回饋，讓用戶的體驗更立體的“真實感”。

這與iPhone 6s上的多級振動反饋相似，蘋果公司將這種反饋系統稱之為Taptic Engine，Force Touch和3D Touch其實都基於蘋果的Taptic引擎，但是不管你承不承認或者有沒有意識到，3D Touch的確更優於Force Touch。可能未來Apple Watch和MacBook也將升級這一新的壓力觸摸屏幕。

由於目前還沒有針對iPhone 6s壓力觸控部分的逐件拆解，因此，如何精巧地將壓力觸控部分放置其中還不得而知。不過，由於技術與工藝的限制，目前尚無法做到非常輕薄，有其物理極限。不過，對於一般用戶來，0.2毫米的厚度變化几乎可以忽略不計。

總結

3D Touch技術的引入，將掀起新的觸控革命，相信在未來，該技術將不斷改進提升，豐富交互形式，更多的蘋果品也將引入這一技術。對於其他廠商來，也必定會如當初Touch ID誕生后一樣，加緊研發出類似的技術，不被蘋果拉開更大差距。