Vibraci v telefonu dnes obstarává nejčastěji rezonátor, ne motorek se závažím

Telefon, který má dát o sobě vědět potichu, potřebuje vibraci. Dlouho ji obstarával stejnosměrný motorek, na jehož hřídeli sedí závaží mimo osu. Když se roztočí, vzniká odstředivá síla a celý přístroj se rozkmitá.

Takový motorek umí jedno – bzučet. Sílu vibrace nelze oddělit od otáček, protože zrychlení roste s frekvencí otáčení, a rozjezd i doběh trvají desítky milisekund. Aplikační zpráva Texas Instruments Haptic Energy Consumption (SLOA194A, vydaná v květnu 2014, revidovaná v lednu 2022) mu v přehledové tabulce přisuzuje odezvu kolem 50 ms, zrychlení kolem 1 g a hodnocení „velmi hlučný“.

Pružina místo kolečka

Náhradou je lineární rezonátor (LRA). Uvnitř je závaží s magnetem zavěšené na pružinách a proti němu cívka; střídavý proud v cívce rozhýbe závaží nahoru a dolů. Kmitá tedy v jedné ose, ne ve dvou jako roztočený vývažek, a energie nemizí do směrů, ve kterých ji nikdo neucítí. Táž tabulka Texas Instruments mu dává odezvu kolem 30 ms a zrychlení 1 až 2 g.

Za to si rezonátor bere pevnou frekvenci. Znatelně kmitá jen kolem té rezonanční a mimo ni výkon padá: podle měření v téže zprávě stačí odchylka 2,5 Hz k poklesu o čtvrtinu. Rezonanční frekvence přitom neleží napevno – posouvá ji výrobní tolerance, stárnutí součástky, teplota, způsob uchycení a dokonce i to, jestli telefon leží na stole, nebo ho někdo pevně svírá v dlani. Budiče s automatickým doladěním rezonance si ji proto hledají za běhu.

Rozdíl ve spotřebě měřila zpráva na jednom klepnutí při srovnatelném špičkovém zrychlení kolem 0,9 g. Motorku vyšlo 124 mA za 50 ms, rezonátoru 52,6 mA za 40 ms. Přepočteno na baterii 1 200 mAh to dělá zhruba 700 tisíc klepnutí proti dvěma milionům.

Co s tím dělá Android

Dokumentace Androidu o rozboru průběhů vibrace dnes rovnou začíná větou, že nejčastějším budičem v zařízeních s Androidem je lineární rezonátor. Uvádí i to, na čem stojí návrh efektů: srozumitelné klepnutí trvá 10 až 20 ms a rezonance bývá buď kolem 150 Hz, nebo v pásmu 200 až 300 Hz, kde je lidská kůže na vibrace nejcitlivější. Nižší frekvence působí měkčeji, vyšší ostřeji. Přebuzení a aktivní brzdění v budiči zkracují náběh i doznívání.

Systémové rozhraní tomu odpovídalo se zpožděním. Třída VibrationEffect přibyla v API 26, tedy v Androidu 8.0, ale předdefinované efekty jako EFFECT_CLICK až v API 29 (Android 10). Skládání z krátkých stavebních prvků – PRIMITIVE_TICK, PRIMITIVE_THUD, PRIMITIVE_SPIN, pozvolný nástup, prudký pád – umožnila až VibrationEffect.Composition v API 30, tedy v Androidu 11.

U těch prvků ovšem neplatí, co u předdefinovaných efektů: systém za ně nemá náhradu. Když je přístroj neumí, aplikace se musí zeptat předem a poradit si sama. Od Androidu 16 (API 36) k tomu smí navíc zjistit, jaké nejvyšší zrychlení daný přístroj na které frekvenci zvládne, přes třídu VibratorFrequencyProfile.

Kdy se z toho stala prodejní vlastnost

Veřejně to pojmenoval Apple. V tiskové zprávě k Apple Watch z 9. září 2014 stojí, že hodinky přinášejí Taptic Engine a spolu s vestavěným reproduktorem nenápadně umožňují „zcela nový slovník upozornění a oznámení, která je slyšet i cítit“ (přeloženo z angličtiny). Slovo slovník je na tom podstatné: vibrace do té doby obvykle nesla jedinou informaci, totiž že se něco děje.

Rychlejší varianta existuje. Piezoelektrickému budiči přisuzuje tabulka Texas Instruments odezvu 0,5 ms, zrychlení 3 až 5 g a tichý chod, jenže potřebuje výrazně vyšší napětí. Cenově ho tabulka řadí k rezonátoru, vícevrstvou variantu o stupeň výš. V telefonech se zatím drží rezonátor.

Praktický důsledek je ten, že vibrace se dnes navrhuje podobně jako zvuk – s délkou, náběhem a intenzitou. Rub téhož: dva telefony s toutéž aplikací se můžou lišit, protože rozhoduje součástka uvnitř. Kdo přesedlá z jednoho přístroje na druhý a má pocit, že klávesnice „nesedí“, nemusí být vedle.

Zdroje: Texas Instruments, Haptic Energy Consumption (SLOA194A); dokumentace Androidu k rozboru průběhů vibrace a k hmatové odezvě; tisková zpráva Applu k Apple Watch.