在移動游戲產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，手游外設(shè)已從“可選配件”升級為“核心裝備”。其中，手機(jī)電容式防水肩鍵憑借無物理觸點(diǎn)、低延遲響應(yīng)、IP68級防水等特性，成為專業(yè)手游玩家的首選。

技術(shù)演進(jìn)背景：從機(jī)械到電容的必然轉(zhuǎn)型

傳統(tǒng)的手機(jī)游戲物理肩鍵，存在以下三大主要痛點(diǎn)：

機(jī)械磨損（按鍵壽命約50萬次）

防水缺陷（物理縫隙導(dǎo)致IP68認(rèn)證困難）

空間占用（單按鍵占用＞35mm3）

在手機(jī)游戲肩鍵的方案應(yīng)用上，電容式防水肩鍵與傳統(tǒng)物理肩鍵之間，主要區(qū)別如下：

電容式方案的核心優(yōu)勢在于非接觸式觸發(fā)，徹底解決了物理按鍵的磨損、進(jìn)灰、防水難題。通過算法優(yōu)化，其最小觸發(fā)距離已接近物理按鍵的鍵程體驗(yàn)。100Hz的響應(yīng)速度在《和平精英》《原神》等競技游戲中可帶來明顯的操作優(yōu)勢 。

容式肩鍵的技術(shù)挑戰(zhàn)：游戲肩鍵主要技術(shù)要求

電容式檢測，主要依賴的是檢測電容的變化，來判斷是否為按鍵觸摸。檢測電容的變化量，與實(shí)際按壓的接觸面積，以及檢測電極上的介電常數(shù)，有很大的相關(guān)性。

考慮到游戲場景下用戶的操作復(fù)雜性，每次按壓的實(shí)際接觸面積是不一致的，且可能存在邊緣觸摸的可能性（邊緣接觸面小，信號變化?。?，單一的閾值檢測的方案，無法覆蓋所有的接觸場景。另一方面，長期使用，人手汗液會殘留在檢測電極表面，使電容變化量，較干燥場景下，變化更大，增加了誤觸發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，長期使用，檢測電極表面溫度會上升，也會對檢測結(jié)果產(chǎn)生較大的干擾。

基于上述描述，電容式游戲按鍵，面臨的具體技術(shù)難點(diǎn)，可總結(jié)如下：

1. 極速響應(yīng)與全區(qū)域觸發(fā)

• 干手快速點(diǎn)擊：響應(yīng)時(shí)間需實(shí)現(xiàn)100Hz以上，確保連擊操作無感知滯后。
• 邊緣按壓：最低需要實(shí)現(xiàn)1/3鍵面的按壓識別（電極邊緣信號衰減導(dǎo)致靈敏度下降30%~50%）。

2. 復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定識別

• 帶水/汗操作：在 0.1~0.3ml 液體殘留（模擬洗手后未擦干狀態(tài)）下保持>95%識別率。
• 姿勢變化抗干擾：手指側(cè)滑/滾動按壓時(shí)，會導(dǎo)致接觸面積變化，信號特征不穩(wěn)定。

3. 精細(xì)化觸發(fā)控制

• 輕觸識別：手指輕搭在接觸面上可識別
• 緩慢按壓：速度≥0.2mm/s 可識別
• 長按穩(wěn)定：持續(xù)10s+ 無斷觸
• 懸空防誤觸：感應(yīng)距離≤2mm（精度±0.3mm）

艾為游戲肩鍵算法方案：大禹防水算法

在容式游戲肩鍵的應(yīng)用場景上，艾為有一套自研的成熟算法方案——大禹防水算法。該算法方案，是為了應(yīng)對游戲場景下的各類問題，定制開發(fā)的一種專用方案。目前，已在手機(jī)游戲肩鍵上應(yīng)用，市場端反饋良好。方案的技術(shù)特點(diǎn)如下：

• 刷新速率可達(dá)到500HZ以上，滿足快速響應(yīng)的需求；
• 最多支持三檔靈敏度的調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同群體對響應(yīng)速度的要求；
• 通過按壓信號的特征識別，實(shí)現(xiàn)高精度判別，提高了水、汗場景下識別的準(zhǔn)確率；
• 采用階梯式分段的閾值設(shè)定策略，適應(yīng)不同手勢下的按鍵觸發(fā)；
• 自適應(yīng)基線調(diào)整策略，保證長時(shí)使用的穩(wěn)定性；
• 水量預(yù)測方案，根據(jù)信號特征，預(yù)測按鍵殘留的水量，采用特定的基線策略，應(yīng)對水量過多殘留的場景。

1. 算法模塊框架

該方案，算法在底層固件實(shí)現(xiàn)。上層可通過指令下發(fā)的方式，對初始電容狀態(tài)進(jìn)行校準(zhǔn)，以及對靈敏度的設(shè)置。底層固件，經(jīng)過一系列算法處理，輸出算法判定后的觸摸、非觸摸狀態(tài)，供上層處理。算法模塊框圖如下：

圖1算法模塊框圖

2. 典型應(yīng)用場景下的數(shù)據(jù)展示

針對游戲肩鍵場景下的幾種典型操作手法，進(jìn)行測試，數(shù)據(jù)特征如下（VALID表示有效信號量，STATUS0表示常規(guī)觸摸方案的觸摸狀態(tài)，STATUS1表示“大禹防水”觸摸方案的觸摸狀態(tài)）：

干手點(diǎn)擊：

圖2 干手點(diǎn)擊

干手按壓變化按壓姿勢：

圖3 干手按壓變化按壓姿勢

帶水點(diǎn)擊：

圖4 帶水點(diǎn)擊

從典型場景數(shù)據(jù)測試結(jié)果可以看出：1）“大禹防水”算法方案，在防水性能上優(yōu)于常規(guī)觸摸方案。在有水漬殘留的場景下，對數(shù)據(jù)趨勢的變化，更敏感，更易捕捉到離手動作；2）“大禹防水”算法方案，在干手情況下，也能做到與常規(guī)觸摸方案等同的觸摸效果。

3. 實(shí)測效果演示

艾為游戲肩鍵方案實(shí)施：芯片選型

艾為游戲肩鍵應(yīng)用，算法集成在AW96205DNR系列芯片內(nèi)，該款芯片的主要特性如下：

圖5 AW96205DNR應(yīng)用框圖

芯片特性介紹

5通道高靈敏度Cap Sensor

-電容分辨率：1aF

-補(bǔ)償電容：220 pF

-高性能自適應(yīng)溫補(bǔ)算法

-“大禹”防水防汗算法

-程序靈活，支持客制化

-10000次在線升級（OTA）

低功耗

-Active：22uA

-Doze：6.7uA

-Sleep：5.5uA

-Deep Sleep: 2.5uA

I2C：400 kHz,地址可擴(kuò)展

VCC：2.7~3.6V

內(nèi)存：16kB Flash，8kB RAM

溫度：-40°C~85°C

關(guān)于艾為

中國數(shù)模龍頭

上海艾為電子技術(shù)股份有限公司創(chuàng)立于2008年，專注于高性能數(shù)?；旌闲盘?、電源管理、信號鏈等IC設(shè)計(jì)，2021年8月在上海證券交易所科創(chuàng)板成功上市，股票代碼為688798。

艾為電子累計(jì)擁有40多種產(chǎn)品子類、產(chǎn)品型號總計(jì)近2000款，產(chǎn)品的性能和品質(zhì)已達(dá)到業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、工業(yè)互聯(lián)和汽車市場，包含智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、智能穿戴、智能音箱、智能家電、移動支付、物聯(lián)網(wǎng)、AI教育、智能玩具、服務(wù)器、新能源、機(jī)器人、無人機(jī)、安防、汽車電子等領(lǐng)域。

2024年公司研發(fā)投入5.1億人民幣，占營收比例近17%，技術(shù)人員占比超74%，累計(jì)取得國內(nèi)外專利649項(xiàng)，軟件著作權(quán)125項(xiàng)，集成電路布圖登記595項(xiàng)。

艾為電子獲評國家企業(yè)技術(shù)中心、音頻制造業(yè)單項(xiàng)冠軍企業(yè)、國家知識產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢企業(yè)，“國家高新區(qū)上市公司創(chuàng)新百強(qiáng)榜”，上海市創(chuàng)新型企業(yè)總部、上海市質(zhì)量金獎、上海市級設(shè)計(jì)創(chuàng)新中心、上海市智能音頻芯片技術(shù)創(chuàng)新中心、上海硬核科技企業(yè)TOP100榜單等資質(zhì)榮譽(yù)。