游戏手柄

游戏手柄是电子游戏机的常见部件目前常见的手柄主要由两个侧操纵杆组成、十字键、功能键和肩键。手柄大部分设计为家用游戏机，主要分为左方向键和右功能键，还可以根据其他需要在其他部位增加更多的功能键，满足不同的功能需求。手柄主要通过各种按键与内部印刷电路板连接，将机械运动转化为电信号，从而实现信息传递。手柄在很多领域都有应用，除了常用的游戏行业，还有医疗、军事、人工智能开发等。

随着智能设备的使用越来越多，消费者 游戏机的需求越来越大，手柄行业的规模也越来越大。根据市场研究在线发布的2023年-2029年中国蓝牙手机游戏手柄行业商业模式分析报告显示，2018年中国游戏手柄行业规模增至35家.3亿元。据研究机构程思衡州（YH）据研究统计，2022年全球游戏机市场规模约为330亿元。可见行业发展前景广阔，未来有望持续增长。

诞生

20世纪60年代，科学家们在实验中创造了一些娱乐方式。麻省理工学院铁路模型技术俱乐部的史蒂夫·罗素，在DEC PDP-在一台小型电脑上开发了一个名为《太空大战》的小游戏为了更好地控制游戏，科学家们用手头剩余的材料制作了一个小装置，第一个手柄诞生了。

初期

在发展初期，游戏机的领域并没有那么广泛，每台机器只能玩一个特定的游戏。直到1977年，雅达利2600才问世。与以前的游戏机不同，Atari 2600可以通过更换磁带来运行不同的游戏，因此它不会 我们不必再依赖磁带了、软盘等存储介质。Atari 2600有操纵杆和按钮，手柄更像街机控制器，更容易操作这些游戏。

发展

任天堂红白机

然而，随着时间的推移，游戏商家发现雅达利2600更适合街机游戏，而不适合其他游戏。于是在1983年，又一款手柄诞生了，它就是任天堂红白机——Famicom。Famicom体积更小，更便于携带。在造型上，它的外观变化很大，从之前的摇杆变成了十字键，右侧还配有AB键，适用于当时几乎所有的游戏。而现在的手柄造型，绝大多数也是在其基础上设计的。

功能键和模拟操纵杆

后来任天堂在1991年推出的SFC上做了一些改动在之前右侧AB键的基础上，增加了XY键，手柄上方增加了两个肩部按键。肩键设计为使用食指，可以更复杂的控制游戏。但外观上并不完美，长期使用容易感觉疲劳。于是在1996年，任天堂发布了Nintendo64，看起来就像一个带十字键的三叉戟、AB键、XY键，左右肩键，甚至背面多了一个触发键。同时，任天堂还推出了模拟操纵杆，可以模拟360度方向控制，还配备了按压设置。

至今

随着技术的不断进步，VR在游戏行业也逐渐火热起来。其实这个技术以前也出现过，只是有一些小人物。1995年，任天堂发布了一款名为Virtual Boy的设备，销量不到80万，所以这个发明被业内公认为失败的机器。尽管如此，Virtual Boy的手柄还是裸眼3D的一次尝试。目前手柄在外观上基本稳定，但在按键布局上主要分为Xbox和ps两大阵营。

Xbox手柄

Xbox的创始人有四个，分别是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，全球销量超过2400万台它采用了非对称摇杆结构，外观上有上下左右摇杆，但这个手柄也有笨重的缺点基于这个缺点，微软推出了轻量级手柄。后来，微软提出“主机+PC”概念，从而引入Xinput。过了一段时间，Xbox手柄加入了力反馈和震动技术，同时还有很多精致的细节，比如摇杆的位置、触发感觉和整体风格。

微软 s Xbox手柄在制作上越来越精准，在设计上也有各种定制手柄。后来在2006年，微软推出了XBox360手柄，有两个键，分别是rs键和ls键这两个键有很多功能，比如赛车游戏里当油门，射击游戏里当扳机。另外XBox360手柄的按键弹性也很强。然后在2013年，微软推出了新的Xbox系列Xbox One，和之前的Xbox 360的手柄没有太大的区别。

PlayStation手柄

索尼 的创始人电子游戏的业务是久夛良木健，他也是PlayStation的父亲。1997年，索尼推出了DualShock手柄最初的DualShock是作为最初的PlayStation游戏机的配件出售的后来，新版PlayStation游戏机将DualShock控制器作为标准控制器出售。DualShock手柄具有震动功能，可以根据游戏的具体情况进行震动。此外，它还有两个可以输出模拟信号的摇杆，L3/R3按钮。

索尼 s PS2 DualShock发布于2000年，延续了PS1的对称摇杆设计，在第一人称射击游戏中为玩家所熟知。2013年，索尼和微软 s Xbox One同时发布了PS4，但DualShock4的外观与之前相比变化不大。后来出现的DualSense摇杆是PS5主机的无线游戏手柄，在外观手感和震动体验上都有所提升。2022年3月底，Dual Sense获得英国电影电视艺术学院奖（BAFTA）在投票中排名第一。

基本原理

手柄的基本原理是将机械运动转化为电信号。玩家在玩游戏的时候，通过操作按键发起一个信号，这个信号是由机械运动引起的然后这个信号被传输到内部的印刷电路板，在那里机械运动可以被转换成电信号，然后这个电信号被传输到输出设备，从而完成整个操作。同理，一些装有手柄的电动机也是基于这一原理工作的，但反过来，它们又将电信号转化为机械运动，从而实现电动机的振动。

主要结构

从外观上看，手柄主要分为外部结构和内部结构一般来说，手柄外侧配有十字方向键、模拟摇杆和其他功能按钮。并且印刷电路板安装在内部、多个垫片、电池模块和其他功能模块。一些手柄也将配备一个电动马达在里面，以增加播放器 一些手柄会在方向键外覆盖一个小方向盘。

游戏手柄

外部结构

十字方向键

说到十字键，就不得不提一个人，那就是“十字键之父”横井俊平，他确定了掌机的原型，1983年诞生的任天堂红白机就出自他。当时由于预算不足，任天堂最大程度的缩减了红白机的经费，让摇杆换成了成本更低的十字键。另外，这款红白机还沿用了1980年推出的GameWatch，而GameWatch也是横井俊平的发明。十字键的发明使得玩家 的游戏体验得到了改善，并且便于携带、简单、耐用成了它的背书与摇杆相比，十字键不利于损坏再加上掌机扁平紧凑的外形让摇杆更加突兀，十字键就这样诞生了。其实除了游戏机，十字键在其他产品上也能看到，比如电视机、DVD遥控器、汽车音响等。

类比摇杆

街机最早的时代，商家发明了手柄组件之一的摇杆，虽然摇杆只能实现、下、左、右、左上、右上、左下、右下角有八个方向，但足以满足当时2D游戏的空间移动需求。随着科技的发展，游戏已经进入3D时代与此同时，一个难题也摆在厂商面前，那就是以前的摇杆已经不能满足3D游戏的需求虽然画面是3D的，但本质上还是一款2D游戏这时候任天堂推出了新概念模拟操纵杆，可以实现360度方向控制，增加了按压设置，不仅方向更加灵活，而且通过按压操纵杆可以发出不同的指令。此后，玩家可以使用模拟操纵杆来控制游戏中的角色视角和相机镜头方向。

摇杆内部分为两个槽轴，一个是水平的，一个是垂直的水平开槽轴只能垂直移动，而垂直轴与前者相反，实现了两个方向的转动。两个转轴也分别连接在电位器上，这样手柄就可以从这个位置测出阻力，然后就可以确定摇杆的位置。

大部分手柄都配有触发键，其工作原理大致可以分为两种，其中一种与滑动变阻器有关。在工程应用中，有一种装置叫电位器触发键通过连杆与电位计相连当按下触发键时，电位计上的电阻值也会相应改变。另一种使用霍尔传感器，将磁铁与触发器连接起来磁铁的电路板上装有能感应霍尔电压的传感器，实现了信号之间的传递扳机的运动转化为磁场，然后转化为电压信号，最终被手柄感知。

小方向键

市面上有些手柄在方向键外会有一个小方向盘，可以达到类似汽车方向盘的效果。比如赛车游戏，如果用的是通用方向键，只能按或者不按，但是可以用小方向盘一点一点的转，也就是说可以控制操作弧度，所以这种设计在赛车游戏中非常实用。

内部结构

印刷电路板

印刷电路板PCB是手柄的中枢结构，是芯片和电子元件进行信息转换和数据处理的重要部件使用手柄的其他部分，例如触发键、摇杆会直接连接到电路板上，完成信息的传递和转换。

垫片

垫圈位于手柄按钮的下方当玩家按下按钮时，垫圈会给按钮提供舒适的触感，释放后会立即反弹。

电动马达

通常配备在手柄中的电动机通常是做旋转运动的老式电动机它的主体是一个电机，电机的转子连接一个配重，配重通常是半圆柱形，形成不对称结构。当配重旋转时，转子会对配重施加向心拉力，配重会对转子施加反作用力。因此，在连续旋转过程中，转子和配重之间的相互作用力将传递给播放器 s手穿过外壳，让玩家可以感受到不同方向的力，这就是震动的来源。

模拟手柄

模拟句柄是指声卡上的MIDI/游戏界面作为界面的手柄，利用其电路板上的四个点来控制方向，并在此基础上设计了四个点作为击发手柄的装置。这种手柄根据其功能键的数量可以分为两键手柄（还有两个功能键，以此类推）四键手柄、六键手柄和八键手柄。这种手柄对于现在的游戏来说是不够用的，对游戏的支持也是有限的。

数字可编程手柄

这个手柄可以说是“Windows时代的手柄”它是在Windows诞生之后衍生出来的，它充分利用了微软DirectX技术来实现句柄“可编辑”玩家可以通过设置程序实现手柄上的按钮和电脑上的按钮的交互当手柄上的按钮被按下时，键盘上相应的按钮也被按下。所以这种手柄完全可以代替键盘，玩家只需要改变手柄上功能键的设置，就可以在键盘上完成对应游戏的不同功能键的设置。所有能用键盘控制的游戏都可以用这种手柄控制，包括只能用键盘控制而不能用可编程手柄控制的游戏。此外，数字可编程手柄还可以通过其自带的按钮切换成普通手柄。

有线手柄

80年代末，新加坡一家公司推出了声霸卡，同时也推出了第一款带有MIDI接口的游戏手柄，并命名为GamePad。此后，这种手柄被广泛推广。MIDI接口手柄使用声卡的15针插头，可以比以前接收和发送更多的信号。但是，Windows只能识别带有两个轴和四个键的手柄如果要使用带多个按键的手柄，需要安装相应的驱动程序。MIDI接口手柄的优点是范围广，基本上有声卡的电脑都可以用。

USB接口手柄

USB接口手柄易于安装、传输速度快、支持热插拔等优势，但MIDI接口手柄不足、传输速度慢、信号精度差，于是USB接口手柄诞生了。

并口手柄

PlayStation改装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，所以它们的接口也是并行接口。这种手柄一般都是小作坊生产的，虽然质量低、手感不好，但是价格低，并口手柄还可以做成双打手柄，所以受到很多模拟器游戏爱好者的喜爱。

无线手柄

无线手柄主要包括蓝牙技术和2.两种4G无线技术。

蓝牙技术最初是由电信巨头爱立信开发的，它的名字来源于丹麦国王Harald Bluetooth的一个昵称。蓝牙无线技术在很多领域都可以看到，也是移动设备上应用最广泛的无线连接技术。从耳机鼠标到平板电脑、电脑，甚至很多自行车共享解锁功能，也需要这项技术。蓝牙有多个版本，比如4.于2010年6月30日发布）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，其中蓝牙5.0传输速度是4.上限为24Mbps，有效工作距离为4.Four times that of the 2LE version（理论值）距离可以达到300米。另外采用了蓝牙5.游戏手柄0版还有低功耗的优势。

2.4G无线技术

2.4G无线连接技术是一种短距离无线通信技术，被市面上的一些游戏主机所采用，具有双向通信等诸多优点、抗干扰性强、传输距离远（短程无线技术范围）耗电少。2.4G无线连接技术的频率范围是2.400～2.527GHz之间，这也是蓝牙和（非5G）Wi-Fi的工作频段。

中国

根据市场研究在线网站发布的2023年，手柄行业的规模正在不断上升-2029年中国蓝牙手机游戏手柄行业商业模式分析2014年中国游戏手柄行业规模达到14.8亿元，2015年达到18家.6亿元，然后在2016年大幅上涨，达到25.4亿，趁着这个趋势，2017年、2018年继续上升，达到28.2亿元、35.3亿元。

2021年新年前后，受疫情影响，多地采用“就地过年”政策，在预防和控制疫情的同时，也促进了“悦己消费”增长，包括游戏手柄市场。

国际

根据360  research   reports 2022年10月26日发布的全球游戏手柄行业研究，2021年全球游戏手柄市场规模为612.4800万美元，预计在2022年至2027年间增长65.96%到2027年增长率将达到917.12百万美元。

随着时间的增长，全球游戏手柄市场规模不断攀升根据简乐张伯伦2023年7月12日的游戏手柄市场研究报告，2022年全球市场规模约为4330.100万美元，比上年增加了100万美元。