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【技術(shù)貼】AW96205DNR高性能手機防水游戲肩鍵:艾為觸控,重塑移動游戲體驗

艾為電子 ? 2025-08-08 18:39 ? 次閱讀
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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,手機電容式防水肩鍵憑借無物理觸點、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:從機械到電容的必然轉(zhuǎn)型



傳統(tǒng)的手機游戲物理肩鍵,存在以下三大主要痛點:

機械磨損(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:


技術(shù)維度

電容式防水肩鍵

傳統(tǒng)物理肩鍵

觸發(fā)原理

電容耦合,基于人體靜電場與感應(yīng)電極形成耦合電容,無物理接觸,通過檢測電容變化量判斷按鍵狀態(tài)

機械觸點,通過物理按壓使觸點閉合導(dǎo)通電路

IP68級防水

依托“無活動部件”的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢,避免了按鍵開孔。通過多層密封、疏水性材料即可實現(xiàn)

需借助“彈性密封圈+精密公差控制+納米涂層輔助”等技術(shù),通過動態(tài)密封結(jié)構(gòu)平衡按壓需求與防水可靠性,實現(xiàn)難度大

響應(yīng)速度

100Hz,得益于電容檢測電路的高速處理和信號傳輸

40Hz–50Hz(彈簧復(fù)位延遲),機械結(jié)構(gòu)的彈簧復(fù)位過程存在一定延遲,影響響應(yīng)速度

磨損壽命

無物理接觸,不存在磨損問題

觸點磨損,約50萬次,頻繁按壓導(dǎo)致觸點氧化、磨損,降低按鍵壽命

安裝方式

直接貼合在絕緣面板(如玻璃、塑料)下方,無需預(yù)留按壓空間?

需通過螺絲、卡扣或焊接固定在設(shè)備外殼或電路板上。需預(yù)留按鍵下壓的物理空間,以保障觸發(fā)行程?


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。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,信號變化小),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。同時,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,可總結(jié)如下:


1. 極速響應(yīng)與全區(qū)域觸發(fā)


  • 干手快速點擊:響應(yīng)時間需實現(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,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,已在手機游戲肩鍵上應(yīng)用,市場端反饋良好。方案的技術(shù)特點如下:


  • 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:


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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)):

干手點擊:

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圖2 干手點擊


干手按壓變化按壓姿勢:


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圖3 干手按壓變化按壓姿勢

帶水點擊:

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圖4 帶水點擊


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,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. 實測效果演示





艾為游戲肩鍵方案實施: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:


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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

-補償電容:220 pF

-高性能自適應(yīng)溫補算法

-“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,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。


艾為電子累計擁有40多種產(chǎn)品子類、產(chǎn)品型號總計近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)用于消費電子、工業(yè)互聯(lián)和汽車市場,包含智能手機、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、機器人、無人機、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%,累計取得國內(nèi)外專利649項,軟件著作權(quán)125項,集成電路布圖登記595項。


艾為電子獲評國家企業(yè)技術(shù)中心、音頻制造業(yè)單項冠軍企業(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。


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