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我拆了根 Apple Pencil,告诉你它的原理是什么

Apple Pencil 的原理是什么?

匿名用户

正巧做过 Apple Pencil 的拆解,由于是同行,匿了。

Apple Pencil 的功能实现原理复杂的可能会吓到你。。。

  1. 触控定位精度
    Apple Pencil 其实并不是“电容笔”,是主动在笔尖发射电磁波的。iPad 端的支持 Pencil 的触控芯片也是特殊定制的,在扫描普通的触控信号的同时,接受到 Pencil 的特殊频段,这个可以拿频谱探棒扫描到的。
    电容触摸屏对于直流电来说是绝缘的,但是对于交流信号是可以理解是微弱导电的。
    - 更惊人的是,笔尖不是发射一个固定频段的哦,而是同时发射多个频段的信号的哦,利用交叠扫描和数学分析提高定位精度。。
    - 更更惊人的是,适配不同 iPad 频段是不一样的哦,是每台每台校正的哦,用来规避不同 LCD 面板的微弱电磁噪声从而提高信噪比。。。
    所以结果就是,Apple Pencil 可以实现接近像素级的定位精度,至少 10 倍于电容笔。
    如果你考虑到 Apple 一直在触控密度和扫描频率都是坚持高业界一个档次的,Apple Pencil 还有 240Hz 扫描频率。。。这么高精度配上这么高速度,无敌。。
  2. 传感器
    笔尖是有压力传感器感受用力的,而 iPad 屏幕是不支持 force touch 的。
    另外 Apple Pencil 里还有 9 轴陀螺仪,用来和 iPad 的陀螺仪的差值计算笔尖的倾斜角度,实现毛笔的笔触效果。。
    - 更惊人的是,如果看过拆解,里面不是 1 颗陀螺仪哦,而是在不同位置装了 2 颗。可能外行同学不太明白 2 颗有什么惊人的,如果有做硬件设计或者硬件产品经理同学可以想一下 2 颗陀螺仪能用来做什么。
    Apple 连你倒立拿着笔写字的情况都考虑了,还可以实现类似转笔过来用笔帽做橡皮的功能(甚至很可能 Apple 做了但是自己觉得效果不好又拿掉了)。。。
  3. 算法
    最新的 iOS13 有一项很不起眼的更新,Apple Pencil 的延时从 16ms 继续提升到了 8ms。
    这个外行可能也觉得没啥,虽然 16ms 已经是业界最最顶尖水平了,但是你可以觉得只是 Apple 贵,规格高,iPad Pro 120Hz 现实加上 Apple Pencil 240Hz 扫描频率,CPU 速度也足够快,16ms(1 帧)运算显示延时水到渠成。
    但是 8ms。。。0.5 帧呀,这意味着已经违反了信息论了,触控数据还没扫描到,就已经送去显示了。
    人家轻描淡写了一句“运用机器学习技术的笔迹预测”。。。

所以老板问我,我们公司抄一个和 Apple Pencil 需要多少时间多少人的时候,我就说咱也就抄个造型了。。。

硬件要芯片级升级整个触控电路,而且咱还没这制造水平把这么多零件传感器塞一根笔杆里,设计的出来未必量产的出来。

软件别说连倒立拿笔都做了,咱勉强把画直线校正好就不错了。哦对,还得招个 Machine Learning Team 来做算法,一个人几百万吧。。。

“那我们还是做电容笔吧,iPad 兼容就行。”

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