游戲手柄

游戲手柄是電子游戲機(jī)的常見部件目前常見的手柄主要由兩個(gè)側(cè)操縱桿組成、十字鍵、功能鍵和肩鍵。手柄大部分設(shè)計(jì)為家用游戲機(jī)，主要分為左方向鍵和右功能鍵，還可以根據(jù)其他需要在其他部位增加更多的功能鍵，滿足不同的功能需求。手柄主要通過各種按鍵與內(nèi)部印刷電路板連接，將機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)信息傳遞。手柄在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用，除了常用的游戲行業(yè)，還有醫(yī)療、軍事、人工智能開發(fā)等。

隨著智能設(shè)備的使用越來越多，消費(fèi)者 游戲機(jī)的需求越來越大，手柄行業(yè)的規(guī)模也越來越大。根據(jù)市場(chǎng)研究在線發(fā)布的2023年-2029年中國(guó)藍(lán)牙手機(jī)游戲手柄行業(yè)商業(yè)模式分析報(bào)告顯示，2018年中國(guó)游戲手柄行業(yè)規(guī)模增至35家.3億元。據(jù)研究機(jī)構(gòu)程思衡州（YH）據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，2022年全球游戲機(jī)市場(chǎng)規(guī)模約為330億元。可見行業(yè)發(fā)展前景廣闊，未來有望持續(xù)增長(zhǎng)。

誕生

20世紀(jì)60年代，科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)中創(chuàng)造了一些娛樂方式。麻省理工學(xué)院鐵路模型技術(shù)俱樂部的史蒂夫·羅素，在DEC PDP-在一臺(tái)小型電腦上開發(fā)了一個(gè)名為《太空大戰(zhàn)》的小游戲?yàn)榱烁玫乜刂朴螒颍茖W(xué)家們用手頭剩余的材料制作了一個(gè)小裝置，第一個(gè)手柄誕生了。

初期

在發(fā)展初期，游戲機(jī)的領(lǐng)域并沒有那么廣泛，每臺(tái)機(jī)器只能玩一個(gè)特定的游戲。直到1977年，雅達(dá)利2600才問世。與以前的游戲機(jī)不同，Atari 2600可以通過更換磁帶來運(yùn)行不同的游戲，因此它不會(huì) 我們不必再依賴磁帶了、軟盤等存儲(chǔ)介質(zhì)。Atari 2600有操縱桿和按鈕，手柄更像街機(jī)控制器，更容易操作這些游戲。

發(fā)展

任天堂紅白機(jī)

然而，隨著時(shí)間的推移，游戲商家發(fā)現(xiàn)雅達(dá)利2600更適合街機(jī)游戲，而不適合其他游戲。于是在1983年，又一款手柄誕生了，它就是任天堂紅白機(jī)——Famicom。Famicom體積更小，更便于攜帶。在造型上，它的外觀變化很大，從之前的搖桿變成了十字鍵，右側(cè)還配有AB鍵，適用于當(dāng)時(shí)幾乎所有的游戲。而現(xiàn)在的手柄造型，絕大多數(shù)也是在其基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的。

功能鍵和模擬操縱桿

后來任天堂在1991年推出的SFC上做了一些改動(dòng)在之前右側(cè)AB鍵的基礎(chǔ)上，增加了XY鍵，手柄上方增加了兩個(gè)肩部按鍵。肩鍵設(shè)計(jì)為使用食指，可以更復(fù)雜的控制游戲。但外觀上并不完美，長(zhǎng)期使用容易感覺疲勞。于是在1996年，任天堂發(fā)布了Nintendo64，看起來就像一個(gè)帶十字鍵的三叉戟、AB鍵、XY鍵，左右肩鍵，甚至背面多了一個(gè)觸發(fā)鍵。同時(shí)，任天堂還推出了模擬操縱桿，可以模擬360度方向控制，還配備了按壓設(shè)置。

至今

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，VR在游戲行業(yè)也逐漸火熱起來。其實(shí)這個(gè)技術(shù)以前也出現(xiàn)過，只是有一些小人物。1995年，任天堂發(fā)布了一款名為Virtual Boy的設(shè)備，銷量不到80萬，所以這個(gè)發(fā)明被業(yè)內(nèi)公認(rèn)為失敗的機(jī)器。盡管如此，Virtual Boy的手柄還是裸眼3D的一次嘗試。目前手柄在外觀上基本穩(wěn)定，但在按鍵布局上主要分為Xbox和ps兩大陣營(yíng)。

Xbox手柄

Xbox的創(chuàng)始人有四個(gè)，分別是Ted Hase、Ed   potato chips、Kevin   Bach and Otto   Boxer In addition, the father of the first generation of Microsoft game consoles was Seamus Blackley。第一代于2001年11月上市，全球銷量超過2400萬臺(tái)它采用了非對(duì)稱搖桿結(jié)構(gòu)，外觀上有上下左右搖桿，但這個(gè)手柄也有笨重的缺點(diǎn)基于這個(gè)缺點(diǎn)，微軟推出了輕量級(jí)手柄。后來，微軟提出“主機(jī)+PC”概念，從而引入Xinput。過了一段時(shí)間，Xbox手柄加入了力反饋和震動(dòng)技術(shù)，同時(shí)還有很多精致的細(xì)節(jié)，比如搖桿的位置、觸發(fā)感覺和整體風(fēng)格。

微軟 s Xbox手柄在制作上越來越精準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)上也有各種定制手柄。后來在2006年，微軟推出了XBox360手柄，有兩個(gè)鍵，分別是rs鍵和ls鍵這兩個(gè)鍵有很多功能，比如賽車游戲里當(dāng)油門，射擊游戲里當(dāng)扳機(jī)。另外XBox360手柄的按鍵彈性也很強(qiáng)。然后在2013年，微軟推出了新的Xbox系列Xbox One，和之前的Xbox 360的手柄沒有太大的區(qū)別。

PlayStation手柄

索尼 的創(chuàng)始人電子游戲的業(yè)務(wù)是久夛良木健，他也是PlayStation的父親。1997年，索尼推出了DualShock手柄最初的DualShock是作為最初的PlayStation游戲機(jī)的配件出售的后來，新版PlayStation游戲機(jī)將DualShock控制器作為標(biāo)準(zhǔn)控制器出售。DualShock手柄具有震動(dòng)功能，可以根據(jù)游戲的具體情況進(jìn)行震動(dòng)。此外，它還有兩個(gè)可以輸出模擬信號(hào)的搖桿，L3/R3按鈕。

索尼 s PS2 DualShock發(fā)布于2000年，延續(xù)了PS1的對(duì)稱搖桿設(shè)計(jì)，在第一人稱射擊游戲中為玩家所熟知。2013年，索尼和微軟 s Xbox One同時(shí)發(fā)布了PS4，但DualShock4的外觀與之前相比變化不大。后來出現(xiàn)的DualSense搖桿是PS5主機(jī)的無線游戲手柄，在外觀手感和震動(dòng)體驗(yàn)上都有所提升。2022年3月底，Dual Sense獲得英國(guó)電影電視藝術(shù)學(xué)院獎(jiǎng)（BAFTA）在投票中排名第一。

基本原理

手柄的基本原理是將機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。玩家在玩游戲的時(shí)候，通過操作按鍵發(fā)起一個(gè)信號(hào)，這個(gè)信號(hào)是由機(jī)械運(yùn)動(dòng)引起的然后這個(gè)信號(hào)被傳輸?shù)絻?nèi)部的印刷電路板，在那里機(jī)械運(yùn)動(dòng)可以被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后這個(gè)電信號(hào)被傳輸?shù)捷敵鲈O(shè)備，從而完成整個(gè)操作。同理，一些裝有手柄的電動(dòng)機(jī)也是基于這一原理工作的，但反過來，它們又將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。

主要結(jié)構(gòu)

從外觀上看，手柄主要分為外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般來說，手柄外側(cè)配有十字方向鍵、模擬搖桿和其他功能按鈕。并且印刷電路板安裝在內(nèi)部、多個(gè)墊片、電池模塊和其他功能模塊。一些手柄也將配備一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)在里面，以增加播放器 一些手柄會(huì)在方向鍵外覆蓋一個(gè)小方向盤。

游戲手柄

外部結(jié)構(gòu)

十字方向鍵

說到十字鍵，就不得不提一個(gè)人，那就是“十字鍵之父”橫井俊平，他確定了掌機(jī)的原型，1983年誕生的任天堂紅白機(jī)就出自他。當(dāng)時(shí)由于預(yù)算不足，任天堂最大程度的縮減了紅白機(jī)的經(jīng)費(fèi)，讓搖桿換成了成本更低的十字鍵。另外，這款紅白機(jī)還沿用了1980年推出的GameWatch，而GameWatch也是橫井俊平的發(fā)明。十字鍵的發(fā)明使得玩家 的游戲體驗(yàn)得到了改善，并且便于攜帶、簡(jiǎn)單、耐用成了它的背書與搖桿相比，十字鍵不利于損壞再加上掌機(jī)扁平緊湊的外形讓搖桿更加突兀，十字鍵就這樣誕生了。其實(shí)除了游戲機(jī)，十字鍵在其他產(chǎn)品上也能看到，比如電視機(jī)、DVD遙控器、汽車音響等。

類比搖桿

街機(jī)最早的時(shí)代，商家發(fā)明了手柄組件之一的搖桿，雖然搖桿只能實(shí)現(xiàn)、下、左、右、左上、右上、左下、右下角有八個(gè)方向，但足以滿足當(dāng)時(shí)2D游戲的空間移動(dòng)需求。隨著科技的發(fā)展，游戲已經(jīng)進(jìn)入3D時(shí)代與此同時(shí)，一個(gè)難題也擺在廠商面前，那就是以前的搖桿已經(jīng)不能滿足3D游戲的需求雖然畫面是3D的，但本質(zhì)上還是一款2D游戲這時(shí)候任天堂推出了新概念模擬操縱桿，可以實(shí)現(xiàn)360度方向控制，增加了按壓設(shè)置，不僅方向更加靈活，而且通過按壓操縱桿可以發(fā)出不同的指令。此后，玩家可以使用模擬操縱桿來控制游戲中的角色視角和相機(jī)鏡頭方向。

搖桿內(nèi)部分為兩個(gè)槽軸，一個(gè)是水平的，一個(gè)是垂直的水平開槽軸只能垂直移動(dòng)，而垂直軸與前者相反，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)轉(zhuǎn)軸也分別連接在電位器上，這樣手柄就可以從這個(gè)位置測(cè)出阻力，然后就可以確定搖桿的位置。

大部分手柄都配有觸發(fā)鍵，其工作原理大致可以分為兩種，其中一種與滑動(dòng)變阻器有關(guān)。在工程應(yīng)用中，有一種裝置叫電位器觸發(fā)鍵通過連桿與電位計(jì)相連當(dāng)按下觸發(fā)鍵時(shí)，電位計(jì)上的電阻值也會(huì)相應(yīng)改變。另一種使用霍爾傳感器，將磁鐵與觸發(fā)器連接起來磁鐵的電路板上裝有能感應(yīng)霍爾電壓的傳感器，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)之間的傳遞扳機(jī)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)，然后轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，最終被手柄感知。

小方向鍵

市面上有些手柄在方向鍵外會(huì)有一個(gè)小方向盤，可以達(dá)到類似汽車方向盤的效果。比如賽車游戲，如果用的是通用方向鍵，只能按或者不按，但是可以用小方向盤一點(diǎn)一點(diǎn)的轉(zhuǎn)，也就是說可以控制操作弧度，所以這種設(shè)計(jì)在賽車游戲中非常實(shí)用。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

印刷電路板

印刷電路板PCB是手柄的中樞結(jié)構(gòu)，是芯片和電子元件進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理的重要部件使用手柄的其他部分，例如觸發(fā)鍵、搖桿會(huì)直接連接到電路板上，完成信息的傳遞和轉(zhuǎn)換。

墊片

墊圈位于手柄按鈕的下方當(dāng)玩家按下按鈕時(shí)，墊圈會(huì)給按鈕提供舒適的觸感，釋放后會(huì)立即反彈。

電動(dòng)馬達(dá)

通常配備在手柄中的電動(dòng)機(jī)通常是做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的老式電動(dòng)機(jī)它的主體是一個(gè)電機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接一個(gè)配重，配重通常是半圓柱形，形成不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。當(dāng)配重旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)對(duì)配重施加向心拉力，配重會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子施加反作用力。因此，在連續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)子和配重之間的相互作用力將傳遞給播放器 s手穿過外殼，讓玩家可以感受到不同方向的力，這就是震動(dòng)的來源。

模擬手柄

模擬句柄是指聲卡上的MIDI/游戲界面作為界面的手柄，利用其電路板上的四個(gè)點(diǎn)來控制方向，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了四個(gè)點(diǎn)作為擊發(fā)手柄的裝置。這種手柄根據(jù)其功能鍵的數(shù)量可以分為兩鍵手柄（還有兩個(gè)功能鍵，以此類推）四鍵手柄、六鍵手柄和八鍵手柄。這種手柄對(duì)于現(xiàn)在的游戲來說是不夠用的，對(duì)游戲的支持也是有限的。

數(shù)字可編程手柄

這個(gè)手柄可以說是“Windows時(shí)代的手柄”它是在Windows誕生之后衍生出來的，它充分利用了微軟DirectX技術(shù)來實(shí)現(xiàn)句柄“可編輯”玩家可以通過設(shè)置程序?qū)崿F(xiàn)手柄上的按鈕和電腦上的按鈕的交互當(dāng)手柄上的按鈕被按下時(shí)，鍵盤上相應(yīng)的按鈕也被按下。所以這種手柄完全可以代替鍵盤，玩家只需要改變手柄上功能鍵的設(shè)置，就可以在鍵盤上完成對(duì)應(yīng)游戲的不同功能鍵的設(shè)置。所有能用鍵盤控制的游戲都可以用這種手柄控制，包括只能用鍵盤控制而不能用可編程手柄控制的游戲。此外，數(shù)字可編程手柄還可以通過其自帶的按鈕切換成普通手柄。

有線手柄

80年代末，新加坡一家公司推出了聲霸卡，同時(shí)也推出了第一款帶有MIDI接口的游戲手柄，并命名為GamePad。此后，這種手柄被廣泛推廣。MIDI接口手柄使用聲卡的15針插頭，可以比以前接收和發(fā)送更多的信號(hào)。但是，Windows只能識(shí)別帶有兩個(gè)軸和四個(gè)鍵的手柄如果要使用帶多個(gè)按鍵的手柄，需要安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。MIDI接口手柄的優(yōu)點(diǎn)是范圍廣，基本上有聲卡的電腦都可以用。

USB接口手柄

USB接口手柄易于安裝、傳輸速度快、支持熱插拔等優(yōu)勢(shì)，但MIDI接口手柄不足、傳輸速度慢、信號(hào)精度差，于是USB接口手柄誕生了。

并口手柄

PlayStation改裝手柄的接口是并口一般市面上最流行的手柄都是山寨手柄，所以它們的接口也是并行接口。這種手柄一般都是小作坊生產(chǎn)的，雖然質(zhì)量低、手感不好，但是價(jià)格低，并口手柄還可以做成雙打手柄，所以受到很多模擬器游戲愛好者的喜愛。

無線手柄

無線手柄主要包括藍(lán)牙技術(shù)和2.兩種4G無線技術(shù)。

藍(lán)牙技術(shù)最初是由電信巨頭愛立信開發(fā)的，它的名字來源于丹麥國(guó)王Harald Bluetooth的一個(gè)昵稱。藍(lán)牙無線技術(shù)在很多領(lǐng)域都可以看到，也是移動(dòng)設(shè)備上應(yīng)用最廣泛的無線連接技術(shù)。從耳機(jī)鼠標(biāo)到平板電腦、電腦，甚至很多自行車共享解鎖功能，也需要這項(xiàng)技術(shù)。藍(lán)牙有多個(gè)版本，比如4.于2010年6月30日發(fā)布）4.1（于2013年12月推出）4.2版本（于2014年12月推出）5.2016年提出）等，其中藍(lán)牙5.0傳輸速度是4.上限為24Mbps，有效工作距離為4.Four times that of the 2LE version（理論值）距離可以達(dá)到300米。另外采用了藍(lán)牙5.游戲手柄0版還有低功耗的優(yōu)勢(shì)。

2.4G無線技術(shù)

2.4G無線連接技術(shù)是一種短距離無線通信技術(shù)，被市面上的一些游戲主機(jī)所采用，具有雙向通信等諸多優(yōu)點(diǎn)、抗干擾性強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)（短程無線技術(shù)范圍）耗電少。2.4G無線連接技術(shù)的頻率范圍是2.400～2.527GHz之間，這也是藍(lán)牙和（非5G）Wi-Fi的工作頻段。

中國(guó)

根據(jù)市場(chǎng)研究在線網(wǎng)站發(fā)布的2023年，手柄行業(yè)的規(guī)模正在不斷上升-2029年中國(guó)藍(lán)牙手機(jī)游戲手柄行業(yè)商業(yè)模式分析2014年中國(guó)游戲手柄行業(yè)規(guī)模達(dá)到14.8億元，2015年達(dá)到18家.6億元，然后在2016年大幅上漲，達(dá)到25.4億，趁著這個(gè)趨勢(shì)，2017年、2018年繼續(xù)上升，達(dá)到28.2億元、35.3億元。

2021年新年前后，受疫情影響，多地采用“就地過年”政策，在預(yù)防和控制疫情的同時(shí)，也促進(jìn)了“悅己消費(fèi)”增長(zhǎng)，包括游戲手柄市場(chǎng)。

國(guó)際

根據(jù)360  research   reports 2022年10月26日發(fā)布的全球游戲手柄行業(yè)研究，2021年全球游戲手柄市場(chǎng)規(guī)模為612.4800萬美元，預(yù)計(jì)在2022年至2027年間增長(zhǎng)65.96%到2027年增長(zhǎng)率將達(dá)到917.12百萬美元。

隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，全球游戲手柄市場(chǎng)規(guī)模不斷攀升根據(jù)簡(jiǎn)樂張伯倫2023年7月12日的游戲手柄市場(chǎng)研究報(bào)告，2022年全球市場(chǎng)規(guī)模約為4330.100萬美元，比上年增加了100萬美元。