Почему линейные актуаторы заменяют традиционные тактильные ощущения Rumble для игр

Apr 23, 2023

С тех пор, как в руки геймеров попали первые консольные контроллеры с функцией Rumble, мы смогли буквально почувствовать мир по ту сторону экрана. Линейные актуаторы — это новейшая разработка этой иммерсивной технологии.

Эффект грохота, который мы все знаем и любим, использует простой, но гениальный метод создания вибрации в контроллере. Обычно имеется два электродвигателя, по одному на каждую рукоятку, которые вращают несбалансированный груз. Они известны как эксцентриковые роторы, и принцип тот же, что и в несбалансированной стиральной машине. Когда несбалансированный груз вращается вокруг него, он раскачивается, заставляя контроллер грохотать. Изменяя скорость двигателя, можно изменять интенсивность и частоту вибрации.

В современных контроллерах, использующих эту конструкцию, таких как контроллер Xbox One, показанный ниже, два вибрирующих двигателя имеют разный вес.

Это позволяет расширить диапазон типов грохота и смешивать типы грохота. Сами моторы с годами также стали намного сильнее и точнее, поэтому тактильные ощущения от современного контроллера, такого как контроллеры серии Xbox, кажутся гораздо более совершенными и мощными, чем, например, контроллер DualShock для PlayStation 2.

Однако контроллеры VR, PlayStation 5 DualSense и Nintendo Switch Joy-Cons не имеют этих вибрирующих двигателей. Вместо этого они используют устройство, известное как линейный актуатор, также известный как линейный резонансный актуатор, или иногда «двигатель звуковой катушки».

Линейный привод получил свое название от того, как он перемещает свою массу. Там, где традиционный вихревой двигатель вращает свою массу, линейный привод перемещает свою массу назад и вперед вдоль оси. Линейные приводы обычно маркируются в зависимости от оси, по которой они ориентированы. Они обычно используются в смартфонах для тактильной обратной связи.

В линейных приводах используется звуковая катушка, такая же, как в громкоговорителе. Звуковая катушка по сути представляет собой электромагнит. В громкоговорителе звуковая катушка приводит в движение диффузор динамика с помощью магнетизма. Изменяя частоту, с которой звуковая катушка вращает диффузор, можно воспроизводить звук в воздухе.

В линейном приводе звуковая катушка приводит в движение пружину, имеющую резонансную частоту. При работе на резонансной частоте пружина перемещает массу внутри привода с максимальной силой. Чем дальше от этой резонансной частоты возбуждается катушка, тем менее эффективной она становится. Линейные приводы могут приводиться в движение только в определенном диапазоне частот, сосредоточенном вокруг оптимальной резонансной частоты пружины. Выход за пределы этого диапазона означает, что вибрации требуется слишком много энергии, чтобы ее можно было использовать.

В этом диапазоне частот линейные актуаторы могут воссоздавать вибрации с поразительным уровнем детализации. Фактически, разработчики игр для Nintendo Switch буквально конвертируют аудиофайлы в файлы грохота для функции HD Rumble консоли.

В контроллере DualSense PlayStation 5 встроенный динамик можно использовать для усиления линейных приводов на краях их частотных диапазонов. Таким образом, динамик используется как для усиления тактильной вибрации, так и для воспроизведения слышимого звука.

Похоже, что линейные приводы становятся самым популярным выбором для тактильной обратной связи. Среди консолей текущего поколения консоли Microsoft Xbox Series — единственные системы, в которых используются эксцентриковые вибрирующие двигатели. В мире виртуальной реальности все контроллеры текущего поколения используют линейные приводы, а в мобильных устройствах они являются единственным практичным вариантом благодаря своим компактным размерам и низкому энергопотреблению.

Мы считаем, что в первую очередь спрос на линейные приводы обусловлен не только их стоимостью, мощностью и преимуществами в детализации. Поскольку программное обеспечение, которое мы используем, стало настолько подробным и сложным, необходимо новое поколение тактильных технологий.

Поскольку электроника становится все более твердотельной, с меньшим количеством движущихся частей или механических компонентов, линейные актуаторы становятся логичным выбором для тонких и легких систем. Хотя они не могут сравниться по мощности с традиционными вибрирующими моторами, нет ничего лучше, чем ощущение, как ваша рука «ударяется» о что-то в виртуальной реальности, ощущение, как капли дождя падают через ваш контроллер, или возможность определить текстуру дороги через ваши руки, когда гонки в симуляторе.