五年时间的准备 苹果3D Touch技术分析

　　iPhone 6s国内正式发售已经过去两周，各路渠道也是卖得如火如荼。iPhone 6s相比较上一代，无疑最大的改变与卖点就是带来了全新的3D Touch触控技术。3D Touch能够让iPhone 6s识别超过寻常平面的二维触控操作，用户可以通过手机按压的力度以触发不同的操作。据悉，苹果早在五年前就已经开始该项技术的研发。那么压力感测的3D Touch 技术究竟是如何运作，又如何与软硬件组合的呢？这里就给出最详尽的解答。

　　创新性的交互体验

　　3D Touch相对于多点触摸在平面二维空间的操作，3D Touch技术增加了对力度和手指面积的感知，可以通过长按快速预览、查看你想要的短信、图片或者超链接等内容，Peek和Pop手势的响应时间可迅捷到 10ms和15ms。具体的创新交互操作，可以分为三类操作：

　　第一类主要涉及不同层级的快速预览。像上班族常用的邮件应用，你可以直接在邮件列表中重按某条邮件，这时就会出现该邮件的预览页面，该操作被苹果称之为“Peek”。

　　Peek之后，你有两种选择：如果你对这封邮件不感兴趣，你可以松开手来回到列表页；如果你感兴趣，你可以再重按一下以进入该封邮件以浏览更多信息，这个操作就被成为“Pop”。除此之外，类似的预览功能还可以用在预览某个网址，地图预览，又或是预览已经拍好的照片。

　　第二类主要是图标背后的快捷功能栏，通过重按任何应用图标都能打开一个快捷功能栏。快捷功能栏里面会具备一些使用频率高但需要繁琐操作的功能（譬如微信 朋友圈的拍照功能）。这时你只要再点击其中的某项功能，就能够直接去到应用内部而无需前面繁琐的操作。这样，每个应用都会具备多达四个“首屏入口”。这不 仅对用户来讲会方便许多，应用开发者推广某功能也会方便快捷得多。

　　第三类主要是一些特殊应用的交互改进。例如，发短信时可能会遇到需要粘贴复制某段文字的状况。现在只要通过按压虚拟键盘，虚拟键盘就能够作为触控板来使 用了，你可以用光标移动来剪切或复制文字，而无需用手指长按或是点来点去了；再比如，如果你现在重按屏幕左侧然后右滑，就能够呼出多任务界面来切换应用程 序了，这相对从前双击Home键的操作会方便得多。

　　最后，由于3D Touch可以识别你的按压力度，所以在绘画上自然有了先天的优势。现在你的笔触粗细可以随着你按压的力度来变化，当然这只对于专业人士比较有用。总的来说，3D Touch的使用，大幅度提升了手机操作的效率。

　　压力触摸识别的原理

　　iPhone 6s发布前，有不少传言指出这次会搭载先前Macbook触控板、Apple Watch上使用的Force Touch技术。实际发表后，我们可以看到搭载的技术似乎比起Force Touch似乎更高明了一些。

　　从苹果的相关宣传片中，可看到3D Touch看起来好像真的有压力感测，但实际上手机屏幕并不能做到真正的3D，最多只有长宽面积的感压变化，那么压力的感测是怎么来的？说来也很简单，那就是手指感压的面积。

　　上图是苹果早前申请疑似屏幕压力识别专利技术的配图。专利报告显示，设备除了配备普通力传感器，还采用了温度补偿力传感器，由两个或两个以上的透明力敏 组件组成，力敏组件间形成兼容层。大概意思就是上图的512和522力敏感元件可以分别测量压力的变化，从而能识别三种不同级别的压力触控。

　　另外，从苹果官方渲染图来看，iPhone 6s整块屏幕都覆盖了触摸的压力传感器。从图片来看，iPhone 6s屏幕下方总共有72个小区域的压力传感器，能准备识别屏幕各位置的屏幕按压力度。

　　当你用力下压的时候，手指与屏幕的接触面积肯定比轻触时要大，手机就通过这种方式来辨识压力的大小。iPhone 6s上的感压识别度可分为3个等级，包括轻点、按压、强按压，也就是上面提到的Peek与Pop功能。当3D Touch运作的时候，流程大致上会是：屏幕感应手指接触、判断手指按压面积、压力感测元件将信号处理、CPU接收讯号并回馈反应、产生显示变化。

　　3D Touch的构造

　　在发布会上，可以知道iPhone 6s的机身相比上一代变厚了0.2毫米，探究其原因，除了部分归结于机身强化的因素，主要还在于3D Touch技术的加入导致了屏幕构造的改变。

　　通过已有的部分拆解可知，iPhone 6s的屏幕依然采用的是JDI等日本厂商提供的incell屏幕，incell屏的触控层在cover glass之下，同时还要加上3D Touch的压力触控传感器，这也是导致了机身变厚的主要原因。

　　此外，根据之前对搭载Force Touch技术的MAC的完全拆解，触控板上有四个压力传感器，分别位于触控的四方，而且还有一个由磁性材料组成的“回馈体系”。由磁性材料组成的“反馈 器”，它的作用是对用户按压时候，进行声音或震动的回馈，让用户的体验更立体的“真实感”。

　　这与iPhone 6s上的多级振动反馈相似，苹果公司将这种反馈系统称之为Taptic Engine，Force Touch和3D Touch其实都基于苹果的Taptic引擎，但是不管你承不承认或者有没有意识到，3D Touch的确更优于Force Touch。可能未来Apple Watch和MacBook也将升级这一新的压力触摸屏幕。

　　由于目前还没有针对iPhone 6s压力触控部分的逐件拆解，因此，如何精巧地将压力触控部分放置其中还不得而知。不过，由于技术与工艺的限制，目前尚无法做到非常轻薄，有其物理极限。不过，对于一般用户来说，0.2毫米的厚度变化几乎可以忽略不计。

　　总结

　　3D Touch技术的引入，将掀起新的触控革命，相信在未来，该技术将不断改进提升，丰富交互形式，更多的苹果产品也将引入这一技术。对于其他厂商来说，也必定会如当初Touch ID诞生后一样，加紧研发出类似的技术，不被苹果拉开更大差距。