苹果Force Touch和Apple Pencil技术揭秘

　　最近，媒体曝出苹果新一代手机iPhone6s中会采用Force Touch技术。其实，早在Apple Watch和MacBook系列笔记本之上就已经有所应用，不过这次的版本与此前不同。因为MacBook触控板和Apple Watch可感应两种不同水平的压力，即轻点和按压。而根据外媒爆料，新一代iPhone的"3D Touch Display"可以感应三种不同水平的压力，有轻点、按压和更强的按压。

　　所以，"3D Touch"的命名很可能因此而来。

　　因为专业的缘故，我在新一代触觉振动技术上耕耘多年，看到这个消息觉得很兴奋，觉得触觉互动的春天来了。带着对" 触觉互动"、下一代"人机对话"的好奇，我在这里来科普下苹果的新"黑科技"：Force Touch技术（由于苹果没有官方明确表示技术为"3D Touch"，这里就还称为Force Touch技术），以及由此开启的更广阔方向：触觉互动。

　　一、由Force Touch开启的"触觉互动"大门

　　Force Touch，即压力触觉，指通过感应压力的产生和改变，从而实现电学数据的变化，再通过电学数据而产生指令，最后达到压力而间接实现指令的过程。

　　压力触觉的研究探索，已经有很多年了。其中，美国Z-origin的Z-Tohch则是较早的触控探索者，后来，微软、黑莓都相继提出触控方面的专利和应用，但由于各类原因，其触控给顾客感受，并不完美。

　　前不久，华为也在中国发布了其压力触控屏幕的手机MATE S，其采用的技术方案暂未拆解清楚，但以其比上一款更薄的宣传，其技术方案与苹果有些许差异，但却没能引起行业的热议，苹果的影响力之大可想而知。

　　苹果发布的压力触控，以苹果惯有的风格而言，应该是比较成熟和完善的，所以才会发布在手机上。因此，苹果的号召力，让压力触控开启了"触觉互动"的大门。

　　目前的手机，对于触觉反馈的应用，仅仅停留在振动和提醒上。但是，美国"IMMERSION"公司等振动和触控行业的公司，已经布局了基于"触觉互动"的大量技术储备与专利，其中软件系统和硬件均有中国科技公司的身影。

　　比如TI公司早前推出过基于高电压的新一代振动马达的驱动芯片；IMMERSION公司布局了多项振动反馈专利，其网站也显示推出新一代振动反馈方案；中国如衡业新材等，也在研发"新一代触摸反馈"的核心硬件。

　　这次苹果推出了"Force Touch"的技术应用，为更广大的"人机触觉互动"打开了大门，让用户迈进了新一代"触觉互动"的时代。

　　二、Force Touch的技术原理

　　压力触控的原理，其实很容易理解：

　　屏幕感应手指压力——通过手指压力的面积变化——从而产生不同的电学信号——压力传感器件根据电信号进行处理——手机CPU接收压力传感器信号——手机CPU产生相应的指令——顾客感知由压力产生的指令变化（比如屏幕变化、菜单）

　　下图就是展示用户如何通过按压方式，获得手机/平板反馈的这一完整过程的流程：

　　从上图所示，触觉反馈的技术原理，由触摸产生的压力、压力的识别、识别后的回馈指令三个大的部分组成，其中很重要的是触觉传感器"Force Touch Sensors"，它是按压触摸的重要部件。

　　而手机构造的轻薄，也给触摸传感器与FPC提出很高的要求，相对于平板和电脑来说必须非常轻薄。这次苹果手机反而增加厚度，是因为"Force Touch"的关键部件所产生的厚度，也就是加入了Force Touch压力模块。不过也有传，苹果在下一代手机上，会缩小这个厚度，那么苹果届时会在哪里作何改动？

　　三、Force Touch的构造

　　1、整体触控构造：

　　根据目前对iPhone6s的拆解，其采用的屏幕依然是Incell屏幕，供应商为JDI等日本公司，Incell 屏的触控层在COVER GLASS之下，而且还要加上"Force Touch"的物理部件，因此，屏幕的构造必须非常的精巧。

　　2、触控层的特殊变革/材料变化

　　虽然依然是INCELL屏幕，而其触控层是否引入了最新的革命性材料，暂时尚未可知，但从网络上能看到：苹果要求其日本供应商供应纳米银屏幕，因此，行业看好的SILVER NANO WIRE（纳米银）是否已经应用与新一代苹果中，暂未确认。

　　苹果的专利显示，苹果将原有的触控层，接近液晶的部分，将其中ITO的VCOM层切割成平行线，就是为了压力触控的实现。

　　3、压力传感器部分

　　根据对苹果MAC的公开拆解，MAC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"。

　　Mac的触控板拆解

从以上拆解的Mac触控板上看，Force Touch早已应用在Mac上，由于Mac面积和厚度，都更适合进行压力触感层的处理，因此，苹果手机的采用，