基于iPhone 11 Pro系列產品人機工程設計的思考

李安

摘要：蘋果公司在機身設計、材料工藝和硬件交互上一直是工業設計界的翹楚，iPhone 11 Pro系列作為其最新迭代產品自然也不例外。雖然iPhone并不完美，但其基于Retina視網膜顯示標準制定的機身與屏幕尺寸、采用AG工藝處理的磨砂玻璃后蓋，和最新一代面容識別Face ID硬件交互，值得去分析與考量。

關鍵詞：iPhone;人機工程學;工業設計

iPhone11Pro系列的機身由屏幕、中框和后蓋組成。從造型的角度分析，中框接近正圓的弧度較為貼合手掌，后蓋則幾乎是平面，從人機工程學的角度看，設計得不夠合理，握持手感遠不如一加、魅族等國內手機的弧形后蓋設計。從機身尺寸的角度分析，因為采用了兩種大小規格，用戶可以根據自己手掌的大小選擇相應的規格型號，一定程度上滿足了以人為中心的人機工程學考量。手機的屏幕大小與機身尺寸往往處于一個相互制約的關系，一般來說屏幕的顯示面積不會超過正面的機身大小。然而隨著顯示面板技術的飛速提高，通過COG-COF-COP封裝工藝的技術迭代，智能手機的屏占比也越來越高，華為的折疊屏、小米的環繞屏手機，甚至突破了屏占比100%的極限。寸的人機工程學設計。雖然蘋果暫且沒有采用華為、小米那樣超前的設計，但其自iPhoneX以來就通過COP封裝技術，將屏幕尾部折疊，做到了非常驚艷的全面屏效果。

智能手機發展至今已有十余年，其屏幕的最佳尺寸的討論一直以來沒有定論，小如plam手機（3.3英寸），大如華為Mate20X（7.2英寸），當今市場存在的尺寸各異的手機一定程度上反映了消費者對手機屏幕、機身尺寸的高寬容度。然而，憑借這一點就認為尺寸在手機的人機工程學設計過程中不具有重要性，未免稍顯片面。橫向對比當下市場在售的機型，很容易深陷海量的尺寸數據，無法有效分析;但縱向對比某一機型系列的迭代產品，思緒就豁然開朗。通過查詢和整理，我以屏幕尺寸、通過表格可以非常直觀地看出iPhone十年迭代過程屏幕尺寸的變化。自iPhone6系列開始蘋果采取一大一小的雙機策略，屏幕尺寸為4.7英寸和5.5英寸的搭配，原因在于蘋果需要維持自iPhone4以來326ppi為底線的像素密度，達到Retina視網膜顯示標準。到了iPhone11Pro系列，大小機的屏幕尺寸搭配延續上一代Xs系列變為了5.8英寸和6.5英寸，原因在于大小機在攝像頭規格上自上一代Xs系列以來已沒有區分，故屏幕的像素密度也趨于統一，兩個型號的像素密度都在460ppi上下。Retina視網膜顯示標準由摩托羅拉研發，公式如下：

a為人眼視角，h為像素間距，d為人眼與屏幕間距。像素密度越高，人眼越難分辨出單顆像素顆粒。一般情況下，在手機等移動設備的像素密度達到300ppi以上時，人眼幾乎無法分辨出像素顆粒，顆粒感也不復存在。iPhone基于Retina視網膜顯示標準制定屏幕尺寸，是典型的以用戶為中心，加入人機工程學考量的設計。

CMF（Color、Material、Finishing）即顏色、材料和工藝，作為工業設計的基礎，其在人機交互中的作用往往容易被人忽視。實際上，CMF對產品的視覺、膚覺、觸覺和溫度覺的塑造也是產品人機工程學設計中重要的一環。用戶使用手機時主要接觸的部分為中框和后蓋，這兩部分使用的材料及工藝對人機交互有著非常直觀與感性的影響。材料方面，人手接觸玻璃、金屬和塑料這幾樣不同的材質，勢必在溫度、摩擦和指紋殘留等方面產生不同的感覺。工藝方面，金屬的陽極氧化、玻璃的AG工藝、塑料的電鍍處理，不僅在視覺上造就手機產品的差異化，在觸覺上也對人機交互產生直接的影響。

iPhone 11 Pro系列的中框在材質上使用的是不銹鋼，反射率高，有著優雅的鏡面反射外觀，含鎳、含鉻，耐腐蝕、強度好、比熱容低、散熱快，比碳纖維和陶瓷、鈦加工工序少。從迭代的角度看，和上一代Xs系列區別不大。

值得重點分析的是，iPhone 11 Pro系列的后蓋玻璃采用了AG（Anti-Glare）工藝處理，這是蘋果首次在iPhone上采用這種設計。AG工藝是一種玻璃深加工的處理方式，其目的在于賦予玻璃的抗眩光特性，通俗來講就是將玻璃處理成毛玻璃。

AG工藝通常有三種加工方式，分別是：

①噴涂。

通過在玻璃表面噴涂光學散光粒子，形成一層抗眩光的涂層。優點是工藝簡單，生產效率高，但缺點是容易隨著使用時間的推移造成涂層脫落。iPhone用戶更換新機的周期大概在2-3年，使用噴涂工藝勢必造成AG涂層的磨損，影響人機交互體驗，故iPhone 11 Pro系列并沒有采用此種工藝打造其后蓋。

②鍍膜。

通過在玻璃表面使用霧化鍍膜技術，形成可以吸收和偏轉特定光線的鍍層。這種工藝可以在視覺上產生非常綺麗的光學效果，但缺點是手感不佳，一般用于手機后蓋玻璃的內表面。事實上，不只是iPhone，如今市面上大部分玻璃后蓋的手機都在使用菲林鍍膜技術處理后蓋內表面，力求外觀上的差異化。

③化學蝕刻。

通過使用 HF 氫氟酸為主劑的混和酸制劑與玻璃主體發生化學反應進行蝕刻，從物理上將玻璃表面的鏡面反射轉化為漫反射，不僅可以達成光學上的防眩光，還塑造了觸覺上的的磨砂質感。

iPhone 11 Pro系列正是使用了化學蝕刻的AG處理方式對其后蓋外表面進行處理，不僅形成了深邃的霧面觀感，更締造了絲滑細膩的細磨砂手感，甚至能夠產生類金屬的觸感與溫度覺。除此之外，AG后蓋具有相比鏡面后蓋更強的抗污特性，減少了指紋殘留，使玻璃后蓋不再是“指紋收集器”，油污等臟痕也更容易清除。產品一經問世，即得到了廣大消費者的認可與喜愛;一直以來批評蘋果公司設計停滯不前、不思進取的數碼產品評論家及媒體也對蘋果公司將AG蝕刻工藝運用在iPhone 11 Pro系列的做法表示認同。

AG工藝對于iPhone系列而言確實是一種創新，但iPhone并非第一個采用AG后蓋的智能手機。早在2018年，國產手機一加6就已經將AG工藝運用在手機后蓋上，但局限于體量太小，并沒有在市場上掀起風浪。iPhone使用AG工藝并不算是開創，但憑借其龐大的體量勢必會引領潮流。蘋果公司向來保守、謹慎但又不乏創新，iPhone使用AG后蓋，側面說明了該工藝在手機產業鏈技術上的成熟，反映了行業對未來人機交互新形式的不斷探索，展示了手機設計基于人機工程學的新成果。

iPhone與用戶最頻繁的硬件交互，當屬生物識別。其作為用戶隱私和財產的第一道防線，是iPhone基于人機工程學的設計的重中之重。與其他手機品牌不同，蘋果在生物識別上有著獨特的追求，iPhone 11 Pro系列沒有搭載指紋識別，而是使用3D結構光技術在解鎖手機和進行交易驗證時進行人臉識別。人臉識別并不是什么新鮮概念，早在安卓4.0時其底層就有基于RBG攝像頭的人臉識別功能，但是安全性很低。蘋果早在2013年開始就斥資數億美元收購以Prime Sense公司為代表的與3D成像、結構光技術相關的技術型企業，目的在于打造一個交互簡單方便、安全級別滿足支付級的人臉識別系統。

2017年iPhone X推出，蘋果公司將其人臉識別系統正式發布，命名為Face ID。Face ID

識別的具體過程如下：

①啟動前置TrueDepth相機鏡頭，Ambient light sensor（環境光度感應器）開始偵測周圍環境亮度是否足夠，如果不足，Flood illuminator（紅外線）照明模組將被啟動。

②Dot projector （點陣投影器）將3萬個不可見光測繪點投射在用戶臉部上，透過Proximity sensor （近距離傳感器）來測量深度。

③Infrared camera （紅外線攝影機）接收讀取測繪點，組成紅外線影像，傳送并存放于CPU內的Secure Enclave安全模塊。下次進行解鎖時，會在讀取影像的同時于Secure Enclave安全模塊的內容進行比對。

從技術的角度看，Face ID非常復雜，但對于用戶而言，Face ID錄入和識別過程其實非常簡單。錄入時只需將頭部對面屏幕旋轉幾個角度即可，整個過程不超過一分鐘;識別時只需將面部正對屏幕即可，時間基本不超過1秒。比起指紋識別，不僅在錄入和識別上有著安全和速度上的優勢，更在硬件上有著交互和空間上的優勢。一般來說，論是屏外還是屏內指紋，其識別模塊都至少需要一個拇指大小的空間擺放;而實現Face ID的硬件，僅需要屏幕劉海的一部分空間即可。Face ID具體反映到人機工程學，其應用場景大致有兩種：

①解鎖屏幕。

按下鎖屏鍵——面對屏幕——從屏幕底部向上滑動——進入主界面。這就是iPhone 11 Pro系列手機解鎖屏幕的大致過程，不僅非常的迅速，而且很符合用戶對解鎖手機的一貫感覺。

②支付、交易驗證

支付頁面點擊確認支付——彈出人臉識別認證請求窗口——點擊確認請求——完成支付。這是iPhone 11 Pro系列手機通過人臉識別完成支付驗證的過程，與指紋識別相比，多了點擊確認請求的步驟，少了按壓指紋的過程，不用考慮手指的干濕和潔凈與否，只需將面部完整地露出，在不戴口罩的條件下，識別效率大大提高。

Face ID的低學習成本能夠使用戶很快地習慣這個新的解鎖方式，從結果上看，它已經成功地在iPhone上替代了指紋識別。蘋果對結構光技術的應用，不僅在消費級生物識別領域里立下了一塊新的里程碑，更為手機的人機交互方面帶來了長足的創新。

iPhone 11 Pro系列產品不僅闡釋了“以人為本”的人機工程學設計的重要性，更反映了人與機的設計方式與方向。通過分析iPhone 11 Pro系列產品在機身與屏幕尺寸、材料工藝和硬件交互三個方面的人機工程學設計，更深入地了解了蘋果公司基于Retina視網膜顯示標準的尺寸制定準則、對加工工藝的新追求和對生物識別新方式的探索。