Prečo lineárne aktuátory nahrádzajú tradičné rumble haptiky pri hraní hier

Odkedy sa prvé konzolové ovládače s rachotom dostali do rúk hráčov, mohli sme doslova cítiť svet na druhej strane obrazovky. Lineárne aktuátory sú najnovšou evolúciou tejto pohlcujúcej technológie.

Ako funguje tradičný rachot

Efekt dunenia, ktorý všetci poznáme a milujeme, využíva jednoduchú, ale dômyselnú metódu na vytváranie vibrácií v ovládači. Zvyčajne sú tam dva elektromotory, jeden v každej rukoväti, ktoré roztáčajú nevyváženú váhu. Sú známe ako excentrické rotory a princíp je rovnaký ako pri nevyváženej práčke. Keď sa nevyvážená váha točí okolo, kolíše sa, čo spôsobuje rachot ovládača. Zmenou otáčok motora možno meniť intenzitu a frekvenciu vibrácií.

V moderných ovládačoch, ktoré používajú tento dizajn, ako je napríklad ovládač Xbox One zobrazený nižšie, majú dva rachotiace motory rôzne veľkosti.

To umožňuje väčší rozsah typov dunenia a miešanie typov dunenia. Samotné motory sa v priebehu rokov tiež stali oveľa silnejšími a presnejšími, takže haptický zážitok z moderného ovládača, akým sú ovládače série Xbox, pôsobí oveľa rafinovanejšie a výkonnejšie ako napríklad ovládač PlayStation 2 DualShock.

Ovládače VR, PlayStation 5 DualSense a Nintendo Switch Joy-Cons však tieto rachotiace motory nemajú. Namiesto toho používajú zariadenie známe ako lineárny ovládač, tiež známy ako lineárny rezonančný ovládač, alebo niekedy „motor s hlasovou cievkou“.

Ako fungujú lineárne rezonančné aktuátory

Lineárny pohon dostal svoj názov podľa toho, ako pohybuje svojou hmotou. Tam, kde tradičný rachotiaci motor otáča svoju hmotu dookola, lineárny pohon pohybuje jej hmotou dozadu a dopredu pozdĺž osi. Lineárne pohony sú zvyčajne označené v závislosti od toho, na ktorú os sú zarovnané. Bežne sa používajú v smartfónoch na haptickú odozvu.

Lineárne ovládače používajú kmitaciu cievku, ktorá je rovnaká ako tá, ktorá sa nachádza v reproduktore. Hlasová cievka je v podstate elektromagnet. V reproduktore poháňa kmitacia cievka kužeľ reproduktora pomocou magnetizmu. Zmenou frekvencie, pri ktorej kmitacia cievka poháňa kužeľ, je možné zvuk reprodukovať vo vzduchu.

V lineárnom ovládači kmitacia cievka poháňa pružinu, ktorá má rezonančnú frekvenciu. Keď je poháňaná svojou rezonančnou frekvenciou, pružina pohybuje hmotou v ovládači s maximálnou silou. Čím ďalej od tejto rezonančnej frekvencie je cievka poháňaná, tým je menej účinná. Lineárne aktuátory môžu byť poháňané iba v rámci špecifického frekvenčného rozsahu sústredeného okolo optimálnej rezonančnej frekvencie pružiny. Príliš ďaleko za tento rozsah znamená, že vibrácie potrebujú príliš veľa energie, aby boli použiteľné.

V rámci tohto frekvenčného rozsahu môžu lineárne pohony znovu vytvárať vibrácie s ohromujúcou úrovňou detailov. V skutočnosti vývojári hier pre Nintendo Switch doslova konvertujú zvukové súbory na súbory rachotu pre funkciu HD Rumble konzoly.

V ovládači DualSense ovládača PlayStation 5 možno vstavaný reproduktor použiť na rozšírenie lineárnych ovládačov na okrajoch ich frekvenčných rozsahov. Reproduktor sa teda používa na zvýšenie haptických vibrácií a na vytváranie počuteľného zvuku.

Prečo sú lineárne ovládače novým zlatým štandardom v haptike

Zdá sa, že lineárne ovládače sa stávajú najobľúbenejšou voľbou pre hmatovú spätnú väzbu. Spomedzi konzol súčasnej generácie sú konzoly série Xbox od spoločnosti Microsoft jedinými systémami, ktoré sú vybavené excentrickými rachotiacimi motormi. Vo svete VR všetky ovládače súčasnej generácie používajú lineárne ovládače a v mobilných zariadeniach sú jedinou praktickou možnosťou vďaka svojej kompaktnej veľkosti a nízkym požiadavkám na energiu.

Viac ako čokoľvek iné si myslíme, že tlak na lineárne pohony je poháňaný nielen ich cenou, výkonom a výhodami prepracovaných detailov. Keďže softvér, ktorý používame, je taký podrobný a sofistikovaný, je potrebná nová generácia haptických technológií.

Keďže elektronika sa stáva stále pevnejšou, s menším počtom pohyblivých častí alebo mechanických komponentov, lineárne pohony sú logickou voľbou pre tenké a ľahké systémy. Aj keď sa nemôžu rovnať priamej sile tradičných rachotiacich motorov, nie je nič také, ako cítiť, že vaša ruka „naráža“ do niečoho vo VR, cítiť kvapky dažďa padajúce cez váš ovládač alebo byť schopný rozoznať textúru cesty vašimi rukami, keď pretekanie v simulácii.