Warum Linearaktuatoren die traditionelle Rumble-Haptik beim Gaming ersetzen

Apr 23, 2023

Seitdem die ersten Konsolen-Controller mit Rumble in die Hände von Gamern gelangten, konnten wir die Welt auf der anderen Seite des Bildschirms buchstäblich spüren. Linearaktoren sind die neueste Entwicklung dieser immersiven Technologie.

Der Rumble-Effekt, den wir alle kennen und lieben, nutzt eine einfache, aber geniale Methode, um Vibrationen im Controller zu erzeugen. Normalerweise gibt es zwei Elektromotoren, einen in jedem Griff, die ein unausgeglichenes Gewicht drehen. Sie sind als Exzenterrotoren bekannt und haben das gleiche Prinzip wie eine unausgeglichene Waschmaschine. Während sich das unausgeglichene Gewicht dreht, wackelt es und bringt den Controller zum Rumpeln. Durch Variation der Drehzahl des Motors können Intensität und Vibrationsfrequenz variiert werden.

Bei modernen Controllern, die dieses Design verwenden, wie zum Beispiel dem unten gezeigten Xbox One-Controller, haben die beiden Rumpelmotoren unterschiedlich große Gewichte.

Dies ermöglicht eine größere Auswahl an Rumpelarten und die Mischung von Rumpelarten. Auch die Motoren selbst sind im Laufe der Jahre viel stärker und präziser geworden, sodass sich das haptische Erlebnis eines modernen Controllers wie der Xbox Series-Controller viel raffinierter und kraftvoller anfühlt als beispielsweise ein PlayStation 2 DualShock-Controller.

VR-Controller, die PlayStation 5 DualSense und die Nintendo Switch Joy-Cons verfügen jedoch nicht über diese Rumpelmotoren. Stattdessen verwenden sie ein Gerät, das als Linearantrieb, auch Linearresonanzantrieb genannt, oder manchmal auch als „Schwingspulenmotor“ bekannt ist.

Ein Linearantrieb hat seinen Namen von der Art und Weise, wie er seine Masse bewegt. Während der herkömmliche Rumpelmotor seine Masse dreht, bewegt ein Linearantrieb seine Masse entlang einer Achse hin und her. Linearantriebe werden üblicherweise danach gekennzeichnet, auf welche Achse sie ausgerichtet sind. Sie werden häufig in Smartphones für haptisches Feedback verwendet.

Linearaktuatoren verwenden eine Schwingspule, die mit der eines Lautsprechers identisch ist. Eine Schwingspule ist im Wesentlichen ein Elektromagnet. In einem Lautsprecher treibt die Schwingspule mithilfe von Magnetismus den Lautsprecherkegel an. Durch Ändern der Frequenz, mit der die Schwingspule den Kegel antreibt, kann Schall in der Luft reproduziert werden.

Bei einem Linearantrieb treibt die Schwingspule eine Feder mit Resonanzfrequenz an. Wenn die Feder mit ihrer Resonanzfrequenz angetrieben wird, bewegt sie eine Masse innerhalb des Aktuators mit maximaler Kraft. Je weiter die Spule von dieser Resonanzfrequenz entfernt betrieben wird, desto weniger effizient wird sie. Linearantriebe können nur innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs angetrieben werden, der um die optimale Resonanzfrequenz der Feder herum zentriert ist. Wenn dieser Bereich zu weit überschritten wird, bedeutet dies, dass die Vibration zu viel Kraft benötigt, um nutzbar zu sein.

Innerhalb dieses Frequenzbereichs können Linearantriebe Schwingungen mit erstaunlicher Detailgenauigkeit nachbilden. Tatsächlich konvertieren Entwickler von Spielen für die Nintendo Switch Audiodateien buchstäblich in Rumble-Dateien für die HD-Rumble-Funktion der Konsole.

Im DualSense-Controller der PlayStation 5 kann der eingebaute Lautsprecher genutzt werden, um die Linearaktoren an den Rändern ihres Frequenzbereichs zu verstärken. Der Lautsprecher wird also verwendet, um sowohl die haptische Vibration zu verstärken als auch hörbaren Klang zu erzeugen.

Es sieht so aus, als ob Linearaktuatoren zur beliebtesten Wahl für haptisches Feedback werden. Unter den Konsolen der aktuellen Generation sind die Konsolen der Xbox-Serie von Microsoft die einzigen Systeme, die über exzentrische Rumpelmotoren verfügen. In der VR-Welt verwenden alle Steuerungen der aktuellen Generation Linearaktuatoren, und in mobilen Geräten sind sie aufgrund ihrer kompakten Größe und ihres geringen Stromverbrauchs die einzige praktische Option.

Wir glauben, dass die Nachfrage nach Linearaktuatoren vor allem von mehr als nur ihren Kosten, ihrer Leistung und den raffinierten Detailvorteilen angetrieben wird. Da die von uns verwendete Software so detailliert und ausgereift ist, ist eine neue Generation haptischer Technologie erforderlich.

Da die Elektronik immer fester wird und weniger bewegliche Teile oder mechanische Komponenten aufweist, sind Linearantriebe die logische Wahl für dünne und leichte Systeme. Obwohl sie nicht mit der Leistung herkömmlicher Rumpelmotoren mithalten können, gibt es doch nichts Schöneres, als zu spüren, wie die Hand in der VR gegen etwas „stößt“, wie Regentropfen durch den Controller fallen oder wann die Beschaffenheit der Straße durch die Hände zu erkennen ist Rennen in einer Simulation.

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