Von der „Brumme“ zur „Klappe“: Wie bestimmt der Linearmotor das Luxusempfinden eines Smartphones?

Stellen wir uns zunächst eine Frage: Was bestimmt eigentlich das „Haptikgefühl“ eines High-End-Smartphones?

Viele Menschen denken zunächst an den Bildschirm, das Gewicht, die Abrundung der Ränder oder das Material des Mittelrahmens. Wenn Sie aber genau nachdenken, werden Sie feststellen, dass ein weiteres Detail fast überall in Ihrem täglichen Smartphonegebrauch auftaucht – wenn Sie tippen, Spiele spielen oder das Gerät entsperren, trägt das „Vibrationsgefühl“ des Smartphones zur Gesamt-Erfahrung bei.

Tatsächlich, in einer Zeit, in der Design, Leistung und Kameraqualität von Smartphone-High-End-Modellen zunehmend homogen sind, ist der lineare Vibrationsmotor zu einem wichtigen Faktor für die Unterscheidung der Benutzererfahrung geworden. Aber warum unterscheidet sich das Vibrationsgefühl von Smartphones verschiedener Marken und Preisklassen so stark, obwohl alle „lineare Motoren“ haben? Einige vibrieren sauber und scharf, andere „summen“, und bei manchen fühlt es sich eher wie ein kurzer „Knack“ an?

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Um diese Unterschiede zu verstehen, müssen wir zunächst klären, was ein „linearer Motor“ überhaupt ist. Dies ist auch das Thema dieses Artikels von Lei Technology.

Die Evolution vom „Rotormotor“ zum „linearen Motor“

Wir wissen, dass in der Zeit vor der „linearen Vibration“ die Smartphone-Vibration von „Rotormotoren“ stammte – das heißt, ein exzentrisches Eisenstück wurde an den Motor angebracht, sodass der Motor exzentrisch drehte und das Smartphone vibrierte.

Dieses Konzept ist zwar einfach und kostengünstig, aber aufgrund der großen Rotations-Trägheit, der langsamen Anlaufzeit und der trägen Stoppzeit ist die Erfahrung eher grob. Es kann nur eine kontinuierliche und unpräzise Vibration liefern, und eine präzise Rückmeldung ist kaum möglich. Benutzer spüren die Vibration bei Anrufen oder Benachrichtigungen, aber eine „Tastatur-Rückmeldung“ ist praktisch unmöglich.

Die Einführung des linearen Motors hat diese Situation geändert. Wie der Name schon sagt, bedeutet „linear“, dass die Vibrationsrichtung und die Struktur eine lineare Hin- und Herbewegung ausführen, anstatt eine kreisförmige Drehung. Durch die Ansteuerung von Spulen und Permanentmagneten bewegt sich der innere Vibrationsblock in kürzester Zeit vor und zurück oder auf und ab, wodurch ein saubereres und besser steuerbares Vibrationsgefühl entsteht. Diese Struktur ist nicht mehr von der Trägheit abhängig, sondern wird durch Magnetkräfte angetrieben. Die Reaktionszeit ist kürzer, die Vibrationsfrequenz ist besser einstellbar, und es kann besser an verschiedene Interaktionsszenarien angepasst werden.

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Derzeit gibt es hauptsächlich drei Arten von linearen Motoren in Smartphones: Z-Achsen-, X-Achsen- und wenige Y-Achsen-Motoren. Der Z-Achsen-Motor vibriert in Richtung der Smartphone-Dicke, ist klein und kostengünstig und wird häufig in Mittel- und Niedrigpreismodellen eingesetzt. Der X-Achsen-Motor vibriert in Richtung der Smartphone-Breite, kann eine stärkere Vibrationskraft und eine reichhaltigere Vibrationsabstufung liefern und ist der Standard in High-End-Modellen. Das Y-Achsen-Konzept ist eher selten und wird normalerweise in Geräten mit speziellen Strukturen eingesetzt.

Offensichtlich hat der X-Achsen-lineare Motor strukturell deutliche Vorteile: Er ist größer, kann eine längere Magnetfluss-Pfad und Spulen aufnehmen, wodurch die Vibration stärker wird, die Reaktionszeit kürzer und das Frequenzspektrum breiter ist. Aber nur der Wechsel des Motortyps bringt keine gute Erfahrung von selbst. Der eigentliche Unterschied liegt in der „Kalibrierung“.

Selbe Hardware, unterschiedliche Erfahrung: Die Kalibrierung der Hersteller ist der Schlüssel

Der lineare Motor ist nur die Basis-Hardware. Die Obergrenze der Vibrationserfahrung hängt davon ab, wie die Hersteller ihn kalibrieren. Das Wesen des Vibrationsgefühls ist die Kombination von mechanischen Bewegungen und Algorithmen. Die Stromfrequenz, die Vibrationsamplitude, die Dauer und sogar die Abklingart der Vibrationskurve beeinflussen direkt die „Qualität“ der taktilen Rückmeldung. Mit anderen Worten, die Qualität eines Motors ist wichtig, aber die Software und die System-Interaktion entscheiden darüber, ob er „sprechen“ kann.

Nehmen wir Apple als Beispiel. Seit dem iPhone 6s im Jahr 2015 hat Apple den Taptic Engine in seinen Smartphones verbaut und die Vibrationserfahrung durch systemweite Algorithmen fein abgestimmt. Das „Klick“-Gefühl beim Drücken der virtuellen Home-Taste, die leichte taktile Rückmeldung beim Tippen und die rhythmische Vibration bei einem Timer sind alle präzise Ausgaben des Taptic Engines bei verschiedenen Frequenzen und Wellenformen.

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Apple hat sogar die taktile Rückmeldungs-API auf Systemebene geöffnet, sodass Drittanbieter-Apps auch Vibrationsereignisse aufrufen können. Der Taptic Engine wurde auch in Smartwatches und Computer integriert, um eine eigene „Vibrations-Ökosystem“ zu schaffen.

Chinesische Hersteller haben auch große Fortschritte gemacht. Xiaomi hat in MIUI 12 ein systemweites „Vibrationssystem“ aufgebaut und Funktionen wie „feine Rückmeldung“ und „Synchrone taktile Soundeffekte“ eingeführt, sodass die Vibration in der gesamten Interaktion, wie bei der Eingabe, der Kamera, Spielen und Anrufen, vorhanden ist. Vivo hat das „4D-Vibrationssystem“ vorgeschlagen, das die Vibration mit Szenarioereignissen durch Algorithmen verknüpft, wie z. B. verschiedene Intensitäten und Positionen der Rückmeldung in Spielen basierend auf der Richtung, dem Angriff und der Kollision, um die Immersion zu erhöhen.

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Allerdings können nicht alle Marken den linearen Motor richtig nutzen. Einige Mittel- und Niedrigpreismodelle, die angeblich mit einem X-Achsen-Motor ausgestattet sind, haben aufgrund von Kosten, Algorithmen und der Präzision der Treiberchips oft eine träge, stumpfe und unabgestufte Vibration. Beispielsweise ist die Frequenz bei Benachrichtigungs-Vibrationen zu niedrig und die Dauer zu lang, sodass es sich anfühlt, als ob das gesamte Gerät wackelt. Oder die Reaktionszeit bei der Eingabe-Rückmeldung ist zu langsam, und es gibt überhaupt kein „Tastaturgefühl“.

Diese Situation, in der es die Hardware gibt, aber keine gute Erfahrung, ist sogar enttäuschender als das Fehlen eines Motors. Ein Smartphone einer zweiten Linie, das Lei im vergangenen Jahr lange Zeit benutzt hat, hatte genau diese Probleme mit seinem Vibrationsmotor.

Letztendlich liegt der Kern der Motor-Kalibrierung in der Wellenformsteuerung. Marken können die Vibrationskurve durch die Überlagerung von Sinus- und Rechteckwellenform-Signalen gestalten und die Anstiegs- und Abklingzeit des Stromimpulses fein einstellen, um ein „sauberes“, „scharfes“ oder „sanftes“ Gefühl zu schaffen. Dieser Unterschied klingt abstrakt, aber Benutzer spüren ihn sofort, wenn sie das Gerät in die Hand nehmen. Der Unterschied zwischen Apple und einigen chinesischen High-End-Modellen liegt oft in diesen wenigen Millisekunden-Details.

Warum opfern Hersteller Platz für lineare Motoren?

Aber wenn wir überlegen, dass die linearen Motoren mit besserem Vibrationsgefühl normalerweise nicht klein sind, insbesondere der X-Achsen-Motor, der in High-End-Modellen häufig verwendet wird und eine Länge von über 10 mm haben kann und so viel inneren Platz beansprucht wie ein Lautsprecher-Modul. Für ein Smartphone mit einer Dicke von 7 mm, das auch noch die Kamera, die Batterie und die Hauptplatine unterbringen muss, ist es kein geringer Preis, so viel Platz zu opfern.

Warum opfern die Marken also den wertvollen Platz in ihrem Smartphone und lassen ihn für den linearen Vibrationsmotor frei, anstatt ihn für die Batterie zu nutzen? Aus Sicht von Lei Technology ist der Grund einfach: Der lineare Motor ist nicht mehr nur eine „Funktion“, sondern ein Teil des Erfahrungswerts.

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In der Gesamt-Erfahrung eines Smartphones gehört das Vibrationsgefühl zu den „subconscious feedbacks“. Obwohl es nicht direkt in der technischen Spezifikation aufgelistet ist, kann es in jedem Moment des Gebrauchs das High-End-Gefühl verbessern. Genau wie die Gaspedal-Reaktion eines Autos oder der Tastatur-Widerstand einer mechanischen Tastatur bildet die taktile Rückmeldung des Motors die „implizite Sprache“ des Interaktionssystems.

Außerdem ist das Vibrationsgefühl auch ein Teil der Markenidentifikation geworden. Apples Taptic Engine gilt als Branchenstandard, und Marken wie Xiaomi, OnePlus, iQOO und Honor betonen in ihrer Werbung auch Verkaufsargumente wie „feine Vibration“ und „4D-Spiele-Rückmeldung“. Für Benutzer ist das Vibrationsgefühl längst nicht mehr eine Nebeneigenschaft, sondern ein Kriterium dafür, ob ein Smartphone „angenehm zu bedienen“ ist. Für Hersteller verbessert ein guter Motor auch direkt die „Abgeschlossenheit“ des Produkts.

Das Vibrationsgefühl ist der letzte Teil der „sensorischen Erfahrung“ eines Smartphones

Strukturell hat sich die Hardware des linearen Motors seit seiner Entstehung nicht stark verändert. Aber mit der zunehmenden Beachtung durch Marken und Verbraucher hat die Motor-Industrie auch ihre eigene industrielle Aufwertung erfahren.

Nehmen wir als Beispiel die bekannte AAC Technologies. Dank Fortschritten in der Magnettechnik, der Vibrationsblock-Entwicklung, der Verkapselungstechnik und den Vibrationsalgorithmen hat der lineare Vibrationsmotor das Image des „nur Strom verbrauchenden“ Bauteils losgelegt. Einige Hersteller versuchen auch, Mehrachsen-Designs in lineare Vibrationsmotoren einzuführen, um die Vibrationssteuerung auf komplexere Richtungen zu erweitern und eine Art „3D-Tastempfindung“ zu erzielen.

Bildquelle: Apple

Von der industriellen Perspektive aus gesehen hat sich der lineare Motor von einer Frage des „Vorhandenseins“ zu einer Konkurrenz um die „Güte“ entwickelt. Man kann sicher sein, dass in der Zukunft der lineare Vibrationsmotor, der die virtuelle Welt in reale taktile Empfindungen umwandeln kann, seinen Höhepunkt noch erleben wird, insbesondere im Kontext der AR-Interaktion.

Von der Benutzerperspektive aus gesehen repräsentiert die Evolution des Vibrationsgefühls von den frühen Rotormotoren bis hin zum heutigen X-Achsen-linearen Motor auch die ständige Verbesserung der Smartphone-Erfahrung. Im Vergleich zu Leistung und Akkulaufzeit, die man erst nach längerer Benutzung wahrnimmt, ist die Vibration beim Einschalten und Entsperren des Smartphones die „erste Interaktion“, die die Qualität der Smartphone-Erfahrung festlegt.

Dieser Artikel stammt aus dem WeChat-Account „Lei Technology“, Autor: Lei Technology, veröffentlicht von 36Kr mit Genehmigung.