3D Touch: що це таке і як воно працює?

В останніх моделях смартфонів компанії Apple встановлюється чутливий до тиску дисплей, який буквально виводить взаємодія з сенсорним екраном в інший вимір. Крім дотику, свайпа або жестів, в яких задіяні 2 або більше пальців (т. зв. мультитач), iPhone 6s також здатний реагувати на силу натиснення. Таким чином, поряд з виявленням руху пальця у двох вимірах (уздовж осей X і Y), пристрій може реєструвати на зсув екрану вздовж осі Z. Технологію називають новим поколінням мультитача. Так що це таке – 3D Touch? Як це працює? Чому так важливо? І чи є 3D Touch в iPhone SE?

Навіщо це потрібно?

3D Touch забезпечує додаткові можливості керування введенням. Це подібно до наявності 2-кнопкової миші: легке натискання на екран еквівалентно клацання лівою кнопкою, а тиск схоже на натискання правою. Слід мати на увазі, що 3D Touch в iPhone – це не технологія Force Touch, використовувана в трекпадах Apple Watch і MacBook. Остання тільки реєструє дотик, а перша виявляє 2 рівня тиску: м'яке і жорстке. На домашньому екрані телефону легке натискання на значок додатка запускає контекстне меню «Швидкі дії» – ярлики для часто використовуваних функцій, таких як зйомка селфи чи написання текстового повідомлення. Більш сильний тиск на одну з опцій виконує цю дію. М'яке натискання також дозволяє переглядати вміст електронної пошти або веб-сайту, а більш жорстке відкриє вибране повідомлення або сторінку. Поки тільки кілька додатків підтримує дану технологію, але, як і у випадку з мультитач, цілком імовірно, що в іграх вона знайде більше застосування.

3D Touch iPhone: що це і як воно працює?

Смартфон відчуває силу натискання, використовуючи мікроскопічні датчики, вбудовані в кілька шарів екрану. Сама компанія Apple говорить про 3D Touch, що це така технологія, яка починається з дисплея, що розпізнає прикладена тиск». Точніше, тиск створює сили, які виявляються датчиками, званими тензометричними. В якості сенсорів використовуються матеріали, які при вигині змінюють електричний сигнал. А деформацію викликає натискання на екран. Гнеться навіть звичайне скло, але в iPhone 6s застосовується більш гнучке, спеціально виготовлене виробником скло Corning. Більшість сенсорних пристроїв визначають дотик пальців до дисплею, використовуючи «ємність»: електричні сигнали, що проходять через ланцюги, змінюються, коли вони входять в контакт з конденсатором, тобто об'єктом, що несе електричний заряд, таким як людський організм. Коли палець стосується провідної поверхні, такий як скло, він замикає ланцюг з ємнісними датчиками під поверхнею панелі, що призводить до обнаруживаемому зміни електричного сигналу.

Ємнісні сенсори

Датчики дотику часто виготовляють з оксиду індію та олова (ITO), оптично прозорого матеріалу, який проводить електрику. Їх можна розглядати як дроти в колі, тому що саме так вони себе ведуть, хоча самі сенсори фактично являють собою сітку з точок на екрані.
Ємнісні датчики інтегровані у підсвічування дисплея iPhone, і при кожному натисканні вони вимірюють мікроскопічні зміни відстані між склом покриття і матрицею датчиків тиску розміром 8 х 12. Технологія може здатися досить простий, але це не так: для вимірювання відстані між двома двовимірними поверхнями немає крихітної лінійки. Визначення того, наскільки сильно зігнуте скло, вимагає складних алгоритмів.

Рішення Apple

Патенти частково розкривають, що таке 3D Touch. Це ємнісні датчики, виконані у вигляді однієї з декількох змієподібних схем, які відповідають орієнтації сил, що виявляються основними тензодатчиками. Згідно з іншим патентом, технологія включає 2 шари сенсорів. Перший служить для визначення сили, а другий – для компенсації температури, оскільки тепло може призвести до розширення матеріалів і потенційного появи помилкових сигналів. У кутах сітки датчики повернені на 45°, щоб виявити деформацію уздовж кута, а внутрішні сенсори орієнтовані паралельно краях дисплея. Зміни електричного сигналу, викликані фізичними силами на кожному тензодатчики, визначають т. зв. центр сили, а потім порівнюють значення з показаннями сусідніх сенсорів, завдяки чому встановлюється позиція і рівень тиску. Як сказано в патентах, екран «зв'язує вимірювану різниця з електронним пристроєм». Наприклад, якщо iPhone отримує більше інформації ліворуч, ніж праворуч, то, очевидно, натискається одна сторона дисплея. При торканні до центру екрану сигнали будуть симетричними. Таким чином можна отримати досить точну картину того, де і скільки сили прикладається. Технологія використовується в моделях смартфонів Apple починаючи з 6s, тому для тих, хто цікавиться, чи є Touch 3D на iPhone SE, відповідь буде негативною. Не останню роль в цьому зіграли ціна пристрою, його невеликі розміри і складність масового виробництва.
Як включити 3D Touch в iPhone 6? За замовчуванням дана функціональна можливість вже активована. Але її можна вимкнути і знову включити за бажанням користувача. Для цього в загальних налаштуваннях слід вибрати пункт «Спеціальні можливості», далі – 3D Touch - і перемкнути стан в потрібне.

Чому це важливо?

Багато хто все ще плутаються щодо того, що це таке – Touch 3D, плутаючи його з тривалим натисканням – жестом, який вже існує на більшості сенсорних пристроїв. Наприклад, дотик і утримання використовуються для виділення тексту або переміщення/видалення програм з головного екрана. В принципі, слабке і сильне натискання можна симулювати з допомогою методу тривалого утримання, але це буде не так ефективно.

Чому 3D Touch більше, ніж просто трюк?

За своєю природою тривале утримання займає деякий час. Потрібно близько 0.5 секунди, щоб воно спрацювало, тоді як натискання забезпечує миттєву реакцію на дії користувача. У тому й полягає найбільша перевага iPhone Touch 3D, що ця технологія значно економить час і підвищує продуктивність роботи смартфона. Для створення відчуття дотику застосовується вібрація. Apple вже використала гаптику в трекпаді MacBook, який насправді не зрушується вниз, а замість цього вібрує, імітуючи натискання кнопки. Це досягається з допомогою крихітного моторизованого приводу, званого Taptic Engine.

Зворотній зв'язок

Taptic Engine в смартфоні iPhone 6s забезпечує тактильну зворотний зв'язок практично в реальному часі. Apple стверджує, що вібруючої системи типового телефону потрібно не менше 10 коливань, щоб досягти повної потужності, але для запуску і зупинки Taptic Engine потрібно тільки 1 цикл, який триває 10 або 15 мс для міні або повної зворотного зв'язку. Це забезпечує чіткі дотикові відчуття для м'якого і жорсткого натиску. Експерти вражені відчуттями від зворотного зв'язку iPhone. Датчики визначають зусилля, а потім Taptic Engine забезпечує правильну реакцію. Така комбінація створює дуже переконливий клацання без рухомих частин.

Складна і витратна рішення

Apple не була першою компанією, яка створила чутливий до тиску телефон, але вона привнесла в дану технологію значні інвестиції. З технічної точки зору апаратне забезпечення для створення дисплея, який на це здатний, неймовірно складне. Це вимагає величезних витрат та інвестицій у виробництво. Оскільки ідея 3D Touch не є інноваційною, успіх iPhone 6s залежав від того, наскільки добре реалізована його чутливість до тиску. І компанії Apple це вдалося.