手機馬達到底有什麼用?怎麼來區分各種軸的振動?(科普向)

馬達是做什麼用的?

手機每天都在我們手中使用,然而來電訊息,簡訊,以及推送消息會通過振動對我們進行消息的傳輸,但是目前幾年來看,馬達的更新越來越快了,我們來看什麼是振動馬達以及怎樣才是好的振動馬達吧?!

怎樣才算一顆好的震動馬達

然而早在好幾年前,iPhone就已經做出十分優秀的震動反饋,那時候,安卓陣營普遍還不怎麼重視這個體驗。

決定一部手機震動反饋好壞的,主要是手機的震動馬達,目前市面上最常見的震動馬達分為三種:轉子馬達(ERM),線性馬達(LRA)和壓電馬達(Piezo)。

轉子馬達震動的原理和直流電機類似,利用電磁感應原理來驅動馬達中央的轉子轉動。轉子馬達的中央是偏心轉子,驅動馬達轉動時,偏心轉子會產生一個離心力,這個離心力使得馬達發生微小位移從而產生震動。


 

轉子馬達依靠旋轉產生震動,可以在Y軸和Z軸感受到震動,但轉動方向並不可控,因此轉子馬達的震動沒有方向感。而且,由於轉動過程中存在慣性,連續振動時會有明顯的延遲感,震感不太細膩,功耗相對也比較大。轉子馬達自身的體積也比較大,會擠占較多的手機內部空間,影響手機機身的大小。不過,因為製作工藝簡單,轉子馬達比較便宜。

線性馬達是由彈簧、磁性質量塊和線圈組成的彈簧系統,彈簧將線圈懸浮在線性馬達內部,當線圈中有電流通過時,就會產生磁場。線圈和磁性質量塊相連,當流過線圈的電流改變時,磁場的方向和強弱也會改變,質量塊在磁場中移動,人們就能感知到震動。

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根據震動方向的不同,線性馬達也分為橫向線性馬達(XY軸線性馬達)和圓形線性馬達(Z軸線性馬達)。關於XYZ軸,可以用空間直角坐標系來解釋,下圖相當於手機平放在桌面時的樣子,人面對桌子看手機,XY軸線性馬達的震動方向就是平行於桌面前後左右振動,Z軸線性馬達則是垂直於桌面上下振動。

Z軸線性馬達看起來像一顆圓形的紐扣,因此也被稱為圓形線性馬達。這種線性馬達的振動行程較,力量比較弱,持續時間也比較短,自然而然地,震感雖然有所提升,但也不是特別好。而且,圓形線性馬達相對也比較厚,無形中也增加了手機機身厚度。不過比起轉子馬達,圓形線性馬達的體驗還是要好很多。

橫向線性馬達可以沿X軸和Y軸振動,振動的方向也可以控制,功耗也更低,振動行程較長,響應速度快,可以做出很細膩的震動反饋,功耗也更低。同時,橫向線性馬達扁平的造型也有助於降低手機機身厚度。

不過,橫向線性馬達的成本比普通線性馬達的成本都要高很多,扁平的造型雖然降低了厚度,但其體積並不算小,會擠占手機電池的空間。而且,而且橫向線性相應的算法支持也需要用更長的周期調教。

轉子馬達(ERM)和線性馬達(LRA)在手機上最為常見,此外,另一種全新的馬達——壓電馬達也開始受到關注。

壓電馬達使用壓電陶瓷材料製成。在壓電陶瓷上施加電壓,這種材料就會發生形變,通過這種形變就能產生震動。壓電馬達的響應速度更快,可以形成高精度的觸覺震動反饋,能夠在局部產生震動,震動強度比轉子馬達和線性馬達更強,震動感覺也更真實。功耗也很低。

壓電陶瓷有單層和多層之分,單層壓電陶瓷的形變需要高電壓驅動,目前在手機上還無法實現,多層壓電陶瓷只需要較小的電壓即可,但是造價比較昂貴。由於一系列技術問題,目前壓電馬達還難以在手機上普遍使用。

手機震動馬達的進化之路

很多人覺得安卓手機的震動反饋不如蘋果是完全可以理解的,回顧手機震動馬達發展過程,不難發現,蘋果在這方面是走得最遠的。

除了中途曾在iPhone 4S上使用過線性馬達,iPhone從1代到5代都使用轉子馬達。安卓陣營的手機,在那時使用的基本也是轉子馬達。在2014年9月9日推出的iPhone 6和iPhone 6 Plus上,蘋果開始使用長條形的橫向線性馬達。

2015年9月9日發布的iPhone 6s和iPhone 6s Plus,這個系列的iPhone上使用了壓力感應觸摸屏技術3D Touch,這項技術使用蘋果的Taptic Engine解決方案,在蘋果的優化下,這個震動馬達清爽乾脆的震感終於引起用戶的注意,配合上3D Touch豐富的操作方式,人們發現,原來在小小的震動反饋上面,就能玩出這麼多花樣。

2016年9月7日,在蘋果全新發布的iPhone 7與iPhone 7 Plus上,實體Home按鍵被取消,蘋果使用震動馬達模擬實體按鍵的震動反饋。虛擬按鍵的震動體驗可以亂真,用戶使用起來幾乎忘記中間的按鍵是不可按壓的。

iPhone絕佳的震動反饋引起了消費者的關注,安卓陣營才逐漸注意到線性馬達,2017年發布的小米6、一加5等安卓旗艦手機都宣稱使用了線性馬達,只不過,這些手機使用的,都還是圓形線性馬達,震動體驗雖然有了一些改善,但和iPhone乾脆利落的體驗還有不小的差距。

直到2018年2月,作為安卓機皇,三星全新旗艦Galaxy S9使用的,居然還是圓形線性馬達。同年5月,魅族發布的15系列,終於使用了和iPhone一樣的橫向線性馬達mEngine,在震動反饋上做到了可以和iPhone媲美的體驗。

2018年以來,已經開始有不少廠商使用橫向線性馬達,到2019年上半年,各大手機廠商的旗艦手機上,如魅族16s、一加7Pro、OPPO Rneo十倍變焦版,基本都使用了橫向線性馬達,安卓陣營的手機終於也開始重視手機的震動反饋。

安卓手機為什麼不願意做出改變

不過,蘋果經過多年技術的積累,無論硬體使用還是軟體調教上,都有豐富的經驗。才剛剛開始重視震動反饋的安卓手機,想要達到甚至超過iPhone的震動反饋體驗,還是需要再努力一把。這也無可厚非,畢竟,蘋果做出優秀的震動反饋時,安卓廠商對此還漠不關心。

手機的震動反饋是一項非常重要的體驗,無論在軟體交互還是信息提醒上,優秀的震動反饋都能讓用戶有使用感受,但是一直緊跟蘋果步伐的安卓陣營,在這件事情上卻沒有那麼積極,原因大概有幾點:

震動反饋的好壞並不能直觀展現,不利於宣傳。手機公司宣傳時,總是展示那些能直觀展現的升級,比如:衡量CPU可以跑個分,評價相機好壞可以看像素,判斷螢幕優劣可以用解析度。

像手機的震動反饋,雖然會極大影響用戶的使用感受,但很難用直觀的數據展現。橫向線性馬達體積並不算小,使用時會擠占手機內部的電池空間。對於續航本來就有點捉襟見肘的手機來說,失去這一部分寶貴的電池空間,多少會有些猶豫。消費者往往不會把震動反饋作為一項重要的衡量標準。很少有人會因為一部手機的震動反饋不好而拒絕購買,這也降低了廠商積極改善的熱情。

消費者對體驗越來越挑剔,手機市場的競爭也越來越激烈,安卓手機廠商們終於開始行動,在細節處下功夫,希望通過改善用戶體驗,留住更多消費者。作為用戶體驗重要的一環,震動反饋也終於得到廠商的重視。

安卓和蘋果的差距正在逐漸縮小,假以時日,安卓手機的震動反饋也可以做到蘋果的水平甚至超越。但蘋果在用戶體驗上的用心卻不是輕易可以超越的,在安卓手機普遍漠視的震動體驗上,蘋果也花費大量精力改善並做到行業最好。細微之處,最見真章。相較之下,技術已經迎頭趕上的安卓陣營,在用戶體驗方面,還有一段路要走。

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