Форма корпуса такого вибромотора зависит от плоскости, в которой движется пластина. Если масса движется вдоль толщины корпуса, то есть, по направлению к экрану, а затем в обратную сторону, такая вибрация называется Z-axis (иногда Y-axis). Выглядит она так:
Вибромоторчик в смартфонах. Taptic Engine. Разбор
Ребята, а вы замечали? Какими-то смартфонами пользоватсья приятно из-за тактильного отклика, а какими-то совершенно нет. А всё почему? Во многом качество использования смартфона зависит не от флагманского процессора и не от количества мегапикселей, а просто от вибромоторчика. Ведь дребезжащий неприятный виброотклик может в одно мгновенье похоронить все характеристики флагмана. И наоборот — тактильно приятный середнячок может сразу вырасти в ваших глазах.
- Но отчего зависит качество тактильного отклика?
- В каких смартфонах лучшие и худшие вибромоторчики?
- И как устроены все эти хитрые механизмы типа Taptic Engine?
Есть три разновидности механизмов тактильного отклика, которые заставляют наши смартфоны либо истерически дребезжать, либо приятно постукивать. Начнём с дребезжания.
Вибромотор с эксцентриком (ERM)
Давайте подумаем, как вообще можно добиться качественного тактильного отклика в смартфоне?
Нам нужен какой-то механизм, который будет создавать импульс энергии с контролируемой силой, продолжительностью и, очень желательно, направлением.
По-хорошему, нам нужны маленькие гномики, которые будет стучать молоточком с разной силой в разные части экрана. Это конечно идеал, но пока такой технологии нет. По крайней мере ФСБ, Сколково и Рогозин ничего подобного не рассекречивали. Поэтому давайте подумаем над другим вариантом.
Электромоторы классно умеют что-то крутить, будь то лопасти вентилятора или колеса электромобиля. В нашем случае, так как мы хотим создать вибрацию можно вращать грузило!
Именно так устроен первый вид вибромоторов в смартфонах и называется он вибромотор с эксцентриком или сокращенно по-английски ERM — Eccentric Rotating Mass.
Эта штука работает очень просто. Есть электромотор, который вращает вал, к которому прикреплено грузило со смещенным центром тяжести или эксцентрик.
Соответственно, когда эксцентрик начинает вращаться, его буквально разматывает во все стороны. А так как вибромотор надежно прикреплен к корпусу, во все стороны разматывает и смартфон. Это самый простой дешевый вид вибромоторов, с кучей преимуществ.
- Он занимает мало места.
- Работает от постоянного тока, который идет от аккумулятора, а значит нам не нужен инвертор — штука, которая переводит постоянный ток в переменный.
- Им просто управлять — чем больше тока подал, тем выше скорость вращения.
- И самое главное — вибрация получается очень мощной.
По сути, телефон разматывает во все стороны по вертикальной оси со скоростью в 9 тысяч оборотов в минуту. И это хорошо, потому как такую вибрацию, например, во время звонка сложно пропустить.
Поэтому, несмотря, на то что такая конструкция очень древняя и использовалась ещё в старых кнопочных телефонах, её используют и по сей день в большинстве бюджетных и среднебюджетных смартфонов всех брендов. То есть вероятность, что у вас в смартфоне именно такой моторчик — очень высокая. Также в геймпадах для PS4- DualShock 4 тоже используются ERM моторчики, только они покрупнее.
Правда форма современных ERM вибромоторчиков поменялась. Теперь это таблетка в которой плоский эксцентрик вращается внутри корпуса. Такая форма позволяет сэкономить больше места, а также делать виброотклик не только вертикально, но и горизонтально. Поэтому современные смартфоны так не прыгают по столу, как старые Nokia.
Вибромотор Xiaomi Mi 9
Так в чем же недостатки такой конструкции? Помните, да? Для того, чтобы виброотклик был качественный, нам, в первую очередь, надо его контролировать. А с контролем у этой конструкции серьезные проблемы.
Во-первых, мы не можем выбрать ось вибрации, эксцентрик передаёт импульс во все четыре стороны, отсюда и эффект дребезжания.
Такие моторчики и установлены сегодня в подавляющем большинстве смартфонов, включая Samsung Galaxy A51, Xiaomi Mi Note 10, Honor 20 и множество других. Вот как он выглядит схематически:
Ваш смартфон не просто так умеет вибрировать сам по себе
Есть два основных типа модулей, которые создают тактильную отдачу в смартфонах: одни используют эксцентриковое вращение (слева), вторые — линейный резонанс (справа)
Для начала важно рассмотреть базовые принципы функционирования тактильной отдачи в мобильных устройствах. Можете быть уверены, ваш смартфон не просто так каким-то волшебным образом вибрирует сам по себе. Нет, для этого внутри него есть специальный модуль, который реально двигается, когда гаджет дает ему соответствующий программный запрос. Для этого он использует физические законы и самую обыкновенную инерцию — они и создают то самое ощущение. Сегодня называть его вибрацией уже точно не хочется — это тактильная отдача.
Для формирования тактильной отдачи смартфона сегодня, по большому счету, применяется только лишь два типа модулей. На одной чаше стоят те, которые используют эксцентриковое вращение; на другой находятся те, в основе которых лежит линейный резонанс.
Примитивные модули с использованием эксцентрикового вращения
Ранее на рынке были широко распространены модули тактильной отдачи, которые использовали принцип эксцентрикового вращения. В их основе буквально находится мотор с несимметричным весом, поэтому именно их сегодня можно небрежно называть «вибромотрчиками». Интенсивность тактильной отдачи в данном случае не особенно точно регулируется увеличением скорости работы подобных систем. Они обычно отличаются приличной громкостью; иногда даже создается ощущение, что они созданы не столько для тактильных ощущений, сколько для слуха. Это — недорогой и достаточно примитивный вариант.
Прогрессивные модули с использованием линейного резонанса
У модулей тактильный отдачи, которые используют линейный резонанс, другой принцип работы. Внутри них создается движение вдоль одной оси, поэтому их часто также называют линейными. Они более совершенны в техническом плане: потребляют меньше энергии, отличаются небольшой громкостью, могут максимально быстро начинать и останавливать движение, а также характеризуются большей четкостью и предсказуемостью. В практическом плане, все это говорит о том, что они могут предложить более приятные тактильные ощущения в широком диапазоне: от еле заметных до достаточно острых.
Не все модули с использованием линейного резонанса одинаковы
Работа модулей тактильной отдачи с использованием принципа линейного резонанса в iPhone 7 Plus и Pixel XL, показанная под воздействием рентгеновских лучей
По большому счету, можно подать напряжение на модуль тактильной отдачи, который использует принцип линейного резонанса, и результат уже будет лучше, чем в случае с применением эксцентрикового вращения. Тем не менее, важно понимать, что и в этой категории есть масса различий. Начать нужно с того, что ощущение от тактильной отдачи очень сильно различаются, в зависимости от формы соответствующего модуля: наиболее приятные формируются в прямоугольном продолговатом корпусе. Еще один важный нюанс — программное обеспечение, которое используют производители: от него также зависит многое.
Программное обеспечение также влияет на ваши ощущения
Схема логического контроллера модуля тактильной отдачи с использованием принципа линейного резонанса от Cirrus Logic — такие сегодня используются в смартфонах Google Pixel и Samsung Galaxy
Чтобы раскрыть весь потенциал модулей тактильной отдачи, использующих принцип линейного резонанса, для них нужен отдельный контроллер, который будет посылать им точно настроенные сигналы. К примеру, решения Cirrus Logic, которые применяются в топовых гаджетах Google и Samsung, могут сохранять целый набор из тактильных эффектов, задуманных производителями. Отдача может в реальном времени синхронизироваться с рингтонами, нажатиями клавиш на клавиатуре, а также другими действиями в интерфейсе смартфона и за его пределами.
Контроллер не просто посылает напряжение на модуль тактильной отдачи, а потом отключает его. Он может реализовать куда более сложный набор тактильных сигналов, которые, в том числе, зависят от, так называемой, «формы волны щелчка». При ее изменении меняются и ощущения пользователя.
При использовании модулей тактильной отдачи с использованием принципа линейного резонанса возможно формирование у пользователей разных ощущений: для этого применяются разные «формы волны щелчка»
Чтобы создать резкий и точный сигнал, нужна максимальная скорость начала сигнала и ее остановки. Но это — лишь один из эффектов, которые нужно создать. При использовании современных смартфонов из верхнего ценового сегмента таких вариантов великое множество.
Важно также понимать, что на ощущения от модуля тактильной отдачи также влияет масса внешних и внутренних факторов: от перепадов температуры на улице и в помещении до износа механических частей в его корпусе. У контроллеров, которые следят за работой системы, обычно также есть специальный механизм, который определяет влияние дополнительных переменных и меняет ту самую «формы волны щелчка». В общем, в современных смартфонах настолько сложный механизм тактильной отдачи и аппаратно, и программно, что даже страшно — все для того, чтобы пользователь получил лучшие ощущения.
Почему же тогда есть огромное количество тех пользователей, которые не то, что не хотят отключать отдачу, но даже наоборот, включают ее, когда она отключена по умолчанию. Ответ прост — они кинестетики.
Передача специфической шаблонной информации
В часах Apple iWatch также реализован механизм передачи специфической шаблонной информации. Например, если вы идёте по маршруту, проложенному в картографическом приложении, часы будут предупреждать вас о необходимости повернуть, вибрируя правой или левой стороной, так что вам даже не придётся смотреть на экран.
Новый гибридный автомобиль Mersedes S550 будет передавать тактильную информацию с помощью вибрации пола под ногами водителя. Например, таким образом машина будет подсказывать о необходимости сбавить газ, чтобы экономить топливо или заряд аккумулятора. Другим видом вибрации водителя известят о переключении с электромотора на ДВС.
Носимые устройства вроде умных очков (которые, в отличие от изделия Google, будут выглядеть как обычные очки) будут слабо вибрировать, предупреждая пользователя о попадании в поле зрения какой-либо специфической информации.
Общение
Пожалуй, общение с людьми — это один из наиболее интересных способов применения обратной тактильной связи. И тут мы снова должны упомянуть Apple iWatch. Если вы выбираете чей-то контакт из списка избранных и потом касаетесь экрана, тот этот человек будет ощущать это касание через специфическую вибрацию своего экземпляра Apple iWatch. Можно даже отправить другому человеку своё сердцебиение, при этом отправитель и получатель увидят на экранах пульсирующее сердце, и оба будут ощущать его ритм на своих запястьях. Кстати, возможно, в русском языке со временем появится такой словарный оборот, как «часами чую».
Эту идею используют и во многих стартапах, например, в браслете Tactilu, который передаёт «прикосновение» от одного пользователя другому.
Конечно, вскоре это свойство внедрят и в смартфоны. Возможно, дойдёт даже до стандартизации некоего «тактильного протокола». Наверняка появятся кастомные вибросхемы, по аналогии с мелодиями для звонков и SMS, так что можно будет понять, кто вам звонит, просто по специфической вибрации, выбранной для этого контакта.
Самое удивительное в этой перспективе заключается вовсе не потакании ленивым пользователям, не желающим даже смотреть на экран телефона, а в новом психологическом опыте, чем-то напоминающем телепатию, когда вы, в первые мгновения даже неосознанно, вдруг «почувствуете» внимание другого человека.
Вторым явным плюсом мембранки, помимо ее тихой работы, выступает цена. Благодаря своей незамысловатости и дешевизне производства, мембранные клавиатуры являются самыми массовыми на рынке. Буквально за копейки можно приобрести устройство с необходимым функционалом. Минимум металлических частей положительно сказывается на цене.
Как узнать, какой вибромотор установлен в конкретном смартфоне?
Самый простой способ узнать, какой вибромотор используется на интересующем вас смартфоне — это просто посмотреть на него. Для этого достаточно поискать в интернете разборку аппарата (все популярные смартфоны разбирают буквально в первый же день). По форме вибромотора можно сразу понять, с чем мы имеем дело.
Если вы увидели круглую «таблетку», скорее всего это либо линейный Z-axis мотор, либо старый жужжащий моторчик с эксцентриком, спрятанный в круглый корпус. К сожалению, отличить одно от другого внешне очень тяжело (если вообще возможно).
Если же вы видите длинную прямоугольную коробочку — это лучший вибромотор на сегодняшний день (X-axis). Но как он будет работать — зависит от конкретной модели. В любом случае, интереснее, чем «таблетка».
Вместо заключения
Надеюсь, вы узнали что-то новое для себя и уже собрались проверять, какой вибромотор используется в вашем аппарате.
Как бы там ни было, я еще раз хочу подчеркнуть важность вибрации на смартфоне. Хороший вибромотор может заметно улучшить пользовательский опыт и подарить вам новые эмоции от общения со своим смартфоном!
P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на наш научно-популярный сайт о мобильных технологиях, чтобы не пропустить самое интересное!
