蘋果壓感觸摸技術和汽車的半毛錢關係

如果你已經預訂了第一批蘋果手錶AppleWatch中的一塊，或者你正在研究為啥這款手錶價格區間從2千多到12多萬人民幣跨度如此之大時，你是否注意到這樣一個技術名詞——壓感觸摸呢？那麼這是一個什麼樣的技術呢？壓感觸摸又稱ForceTouch，即一種可以感應屏幕按壓力度的技術。之所以要引入這種技術，是因為蘋果手錶的屏幕要比普通手機屏幕尺寸小很多，因此使用普通手勢進行屏幕操作就困難很多。為了解決這個棘手的問題，不得不用這種創新技術來感知屏幕的按壓力度，從而引入一種新的屏幕操作手勢。也因此讓小屏幕的操作變得更得心應手。

那麼ForceTouch壓感觸摸技術是怎麼實現的？讓我們隨著一些拆解報道一起來看一下蘋果手錶的內部吧。如下即為將蘋果手錶的屏幕拆下以後的照片。右側為手錶的屏幕，左側即為手錶的主體。其中包括手錶的鋰電池電源以及稱作TAPTIC的模塊。這個TAPTIC模塊的作用就是為手錶提供各種獨特的回饋觸感。當對蘋果手錶進行觸摸或者通過錶冠進行屏幕縮放的時候，TAPTIC讓佩戴者對各種不同的操作都有明確的觸感反饋。

說回ForceTouch壓感觸摸技術，讓我們來仔細看一下蘋果手錶的屏幕部分。在如下屏幕部分的放大照片中可以看到屏幕的背面除了各種線纜之外，除去金屬保護罩後能看到一顆塑封的集成電路晶元。如紅框部分所示。

那麼這顆晶元到底是什麼樣的晶元，它又是實現什麼功能的呢？讓我們看看如下這張來自

Chipworks網站的放大特性照片。如照片所示，蘋果手錶屏幕背面的晶元是一款來自ADI半導體（AnalogDevices, Inc.）的型號為AD7166的晶元。

實際上這是一款非常神秘的晶元，因為在ADI半導體的官網（ADI | 混合信號和數字信號處理IC）上並不能搜索到任何關於AD7166的資料。對於它的了解僅僅是各方新聞報道中的隻言片語，其中提到這是一款基於ARM Cortex M3內核的觸摸屏主控晶元，具有測量屏幕按壓力度的功能。僅僅靠這些碎片式的信息很難了解壓感觸摸技術具體怎麼工作的。

那麼蘋果手錶是不是唯一使用壓感觸摸技術的蘋果設備呢？答案是否定的。因為最新發布的蘋果筆記本MacBookPro所用的 Force Touch Trackpad觸摸板也支持這種壓感觸摸技術。通過壓感觸摸技術使得MacBookPro增加了一種新的觸控手勢，稱為Force Click壓感點擊。

那讓我們看看通過這款觸摸板的拆解報道能否一窺壓感觸摸技術的原理。如下即使將Trackpad觸摸板從MacBook Pro拆下以後的背部照片。

在將塑料的保護殼翻過來以後可以看到四個角上裝配了一種特殊的類似印刷電路板的裝置。

仔細去觀察這種裝置的話可以在如下的幾張照片中發現一些端倪。這種裝置放大以後可以看到它內部是呈梳狀結構的。

這個裝置實際上是一種感測器，它的學名叫應力變形測量計StrainGauge，又稱為應變計。其工作原理就是當壓力作用於應變計時，應變計內部的梳狀結構的間距會發生變化從而改變其電阻或者電容值。這樣通過特殊的處理晶元就能夠將其電阻或電容的變化準確的測量出來，對應的也就知道加在其上的壓力值了。

知道了應變計的工作原理，那麼我們再從系統層面看看蘋果怎麼實現這個壓感點擊ForceClick功能的。

首先通過如下的剖面圖可以看到這款觸摸板大致包括3層。第一層為電容玻璃表面CAPACITIVE GLASS SURFACE。類似筆記本電腦觸摸板大量在使用的多點觸摸電容板。第二層為TAPTICENGINE。是不是又看到了TAPTIC這個詞？對的，這裡的TAPTIC引擎和蘋果手錶里的TAPTIC一樣，也是用來提供特殊的回饋觸感的。它的工作原理我們稍後講解。那麼最後一層就是壓感感測器FORCESENSORS。

這裡的壓感感測器即是前面拆解照片中看到四個角上安裝的應變計。通過應變計來測量手指施加到電容玻璃表面的壓力。如果壓力大於一定的值，就被認為是點擊操作。此時TAPTIC回饋觸感引擎會通過內部的電磁線圈改變磁場，將線圈相對的金屬條吸合後再釋放。通過其中的振動和聲音讓操作者得到平日中操作滑鼠完全一樣的觸感。但其實內部並沒有任何實體的按鍵。如下是張來自蘋果官網的TAPTIC回饋觸感引擎特寫。

其實蘋果除了會在蘋果手錶和蘋果筆記本中應用這項壓感觸摸技術以外，通過蘋果發布的各種消息，其下一代蘋果手機iPhone6S（也有消息稱下一代的命名會是iPhone7）以及下一代的蘋果平板iPad中加入壓感觸摸技術。即在電容屏幕的下方增加壓感感測器FORCE SENSORS。

如果您關心美國股市的話，可能會找到如下的這篇報道。這篇關於ADI半導體可能幫助蘋果在下一代的iPhone及iPad中實現Force Touch壓感觸摸的報道發布後的第二天，即2015年3月30日，ADI的股票（NASDAQ：ADI）大漲近10%。可見蘋果在整個電子業界的影響力之巨大。

BarclaysUps to Buy as Apple May Use for 『Force Touch』

那麼回到文章標題的問題——蘋果壓感觸摸技術和汽車有半毛錢關係么？如前文所說壓感觸摸技術的核心是StrainGauge應變計。如果我說應變計是一個已經在汽車上應用超過20年的技術你會相信嗎？其實如果覺得不可思議那一點也不奇怪。因為應變計技術大部分用在汽車上一些無法直接看到的部分。

舉個例子，如果你車上副駕位置坐了人但是又忘了系安全帶，此時會聽到報警音提示的話，那就是車上安裝了副駕乘員偵測系統。其實副駕乘員偵測系統的核心就是應變計。通過應變計可以感知乘員施加於座椅的壓力，原理類似於稱重（目前市場上大部分的家用電子體重計都是基於應變計原理的）。當重量超過一定值以後即被判斷為有乘員坐在副駕位置而來觸發安全帶系否的校驗。因此當副駕位置放置重物，比如書包的時候，可能也會誤觸發未系安全帶的報警。

另一類應變計的應用可能更不為人知，但是應用更廣泛。那就是遍佈於車身的壓力感測器。在汽車工作的時候需要不斷的測量進氣壓力，燃油壓力，空調壓力，剎車液壓機油壓力等等非常多的壓力信號。其壓力範圍從0.1Bar到1600Bar不等（1Bar約等於一個大氣壓）。這些壓力信號由各個控制器採集並用於其相應的控制，比如發動機控制器、空調控制器、剎車ABS/ESP控制器等等。因此這些壓力感測器雖然看不見，但是卻非常的重要，關乎車輛行駛和行車安全。而大部分壓力感測器的核心就是應變計。如下為汽油缸內直噴系統框圖，其中就包含基於應變計技術的油壓感測器。

再一點，現在很多車企在車內都用起了觸摸板。比如通用汽車別克多款車型使用的手寫板，又或者賓士的COMMAND和寶馬的iDrive Touch系統都開始支持手寫功能。那麼又未嘗不可在此類觸摸板甚至將來的屏幕後方加入類似的壓感觸摸技術呢？相信採用此類技術將大大提升人機交互的體驗。

寫在最後，如果你正用著一台公司給配的DELLXPS 13寸超級本。那麼那種右擊需要將整個觸摸板用很大力整體按下，去觸發一個隱藏在觸摸板底部的實體按鍵的實現方法。那種無法捉摸的手感。是否已經讓你接近崩潰無力吐槽呢？

你是否終有一日鼓起勇氣和老闆說這貨嚴重影響工作效率，請求換一款帶壓感觸摸Trackpad的MacBook Pro？可能你得到老闆的回答是「這裡是10塊錢，去首富家買個滑鼠吧。找錢不用還了」。當你無比心塞加無語時你也許可以拿起這篇文章詳細給老闆解釋一下壓感觸摸到底是什麼技術。當然也可能最終得到響應是老闆一把搶回剛給的10塊錢，並且扔下一句「還MacBook，你以為是網卡MAC媒體訪問控制地址白送的啊。」

最後的最後，如果你的老闆碰巧是老外，可以私信索取本文英文版。hoho……

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