手柄

手柄是一种常见的电子游戏机部件，常见的手柄主要由两侧摇杆、十字键、功能键以及肩键等部分构成。

在上世纪60年代，科学家在做实验的期间创造了一些娱乐消遣方式。麻省理工学院铁路模型技术俱乐部的史蒂夫·罗素，在DEC PDP-1小型机上开发了一款名叫《太空大战》的小游戏，为了能更好地操控游戏，科学家利用手边剩余的材料制造出了一个小设备，于是第一个手柄诞生了。

在发展早期，游戏机领域并没有那么广泛，每一款机器也只能特定地玩一款游戏。直到1977年，雅达利2600问世了。不同于以往的游戏机，雅达利2600可以通过改变卡带来运行不同的游戏，不用再依赖于磁带、软盘等存储介质。雅达利2600有一个控制杆和一个按键，手柄更像街机控制器，更便于操作《打砖块》《太空侵略者》这些游戏。

雅达利2600

但是随着时间推移，游戏商家发现雅达利2600更适用于街机类游戏，并不适合其他游戏的操作。于是在1983年，又一个手柄诞生了，它就是任天堂红白机——Famicom。在大小上，Famicom更加小巧便携。在造型上，它的外观有很大改变，从之前的摇杆换成了十字键，右侧还配有AB按键，这一形态几乎适用于当时所有的游戏。而现在的手柄造型，绝大多数也是在它的基础上设计的。

任天堂红白机

之后，任天堂在1991年推出的SFC上做了些改变，在之前右侧AB按键的基础上，又增加了XY按键，并且在手柄上方还多了两个肩键。肩键的设计是利用上了食指，能更复杂地操控游戏。但是在造型外观上并不是很完美，长期使用容易产生疲劳感。于是在1996年，任天堂发布了Nintendo64，其外观形似三叉戟，还配有十字键、AB键、XY键和左右肩键，甚至在背面还多加了一个扳机键。与此同时，任天堂还推出了类比摇杆，它能够模拟360度的方向控制，同时还配有推程设置。

任天堂Nintendo64

随着技术的不断推进，VR在游戏行业中逐渐火热起来。其实，这种技术在以前就已经出现过，只是有些小众。1995年，任天堂发布了一款名为Virtual Boy的设备，它的销量仅不到80万，所以这个发明是业界里公认的失败机器。尽管如此，Virtual Boy的手柄依旧是一次对裸眼3D的尝试。目前，手柄在外观形态上基本趋于稳定，但是在按键布局上主要分为Xbox和PS这两大阵营。

Virtual Boy

Xbox创始人共有4位，即Ted Hase、Ed Fries、Kevin Bachus和Otto Berkes，此外，初代Xbox之父为Seamus Blackley。初代于2001年11月推出，全球销量超过了2400万台，其采用了非对称摇杆架构，外观上有着一上一下的左右摇杆，但这款手柄同时还拥有体型笨重的缺点，基于这个缺点，微软又推出了轻量版手柄。之后，微软又提出“主机+PC”概念，从而推出Xinput。又过了一段时间，Xbox手柄加入了力回馈和震动技术，同时在一些细节上，也有着许多考究，比如摇杆位置、扳机手感以及整体风格上。

初代Xbox主机

微软的Xbox手柄在制作上精度越来越高，在外观设计上还拥有各种定制的手柄。之后，微软在2006年推出XBox360手柄，这个手柄有两个键，分别是rs键和ls键，这两个按键有多种功能，比如在赛车游戏中可以当作油门使用，而在射击游戏中又可以当作扳机键。除此之外，XBox360手柄的按键弹性也很有力度。之后在2013年，微软推出了Xbox的新系列Xbox One，它与之前Xbox 360的手柄相比并没有很大的区别。

微软的Xbox手柄

索尼电子游戏业务创始人为久夛良木健，同时他也是PlayStation之父。1997年，索尼推出了DualShock手柄，最初的DualShock是作为初代PlayStation游戏机的配件发售，到后来，新版本PlayStation游戏机将DualShock控制器作为标配控制器进行发售。DualShock手柄拥有震动功能，可以根据游戏具体情况进行震动。此外，它还有两个能输出模拟信号的摇杆，以及L3/R3按钮。

初代PlayStation游戏机

索尼的PS2手柄DualShock于2000年发布，延续了PS1的对称式摇杆设计，并且在第一人称射击游戏中被玩家熟知。2013年，索尼与微软的Xbox One同期发布了PS4，但是DualShock4的外观与之前相比并没有很大改动。而之后出现的DualSense手柄是PS5主机的无线游戏手柄，其在外观手感以及震动体验上都有所改进。2022年3月底时，Dual Sense在英国电影和电视艺术学院奖（BAFTA）的投票中位居首位。

PS5主机的Dual Sense手柄

手柄的基本原理是将机械运动转化为电信号。玩家在玩游戏时通过操作按键的方式发起信号，而这个信号就是机械运动引发的，随后这个信号传递到内部的印刷电路板中，在此部位可以实现机械运动转化为电信号的过程，之后这个电信号传递到了输出设备中，从而完成了整个运作。同理，一些手柄中配有的电动马达也是这个工作原理，只是将其反过来，把电信号转化为机械运动，进而实现马达的震动。

手柄从外观来看主要分为外部结构和内部结构，一般来说，手柄的外部配有十字方向键、类比摇杆以及其他功能按键。而内部装有一个印刷电路板、多个垫片、电池模块和其他功能模块。有的手柄还会在内部配有电动马达，增加玩家游戏手感，还有些手柄会在方向键外面套一个小方向盘。

提到十字键就不得不提一个人，那就是“十字键之父”横井军平，是他确定了掌机的雏形，诞生于1983年的任天堂红白机就是出自他手。当年的任天堂因为预算不足，最大程度地压缩了红白机的经费，以至于将摇杆换成了费用较低的十字键。除此之外，这款红白机还沿用了于1980年上市的同厂掌机Game&Watch，而Game&Watch也是横井军平的发明。十字键的发明让玩家的游戏体验提升，便携、简单、耐用便成了其代言词，相对于摇杆来说，十字键更不利于损坏，再加上掌机本身扁平小巧的外形，使得摇杆更加突兀，十字键因此就诞生了。其实除了游戏机，在其他产品上也能看见十字键的存在，比如电视机、DVD遥控器、汽车音响等。

任天堂掌机Game&Watch

在最开始的街机机台时代，商家发明了手柄元件之一的摇杆，虽然摇杆只能实现上、下、左、右、左上、右上、左下、右下八个方向的操作，但足以满足当时2D游戏的空间移动需求。随着科技的发展，游戏也进入了3D时代，与此同时一个难题摆在各厂家面前，那就是以往的摇杆不能满足3D游戏的需求，虽然画面呈现的是3D，但本质还是2D游戏，于是就在此时，任天堂推出了一个新概念类比摇杆，它可以实现360度的方向操控，并且还增加了推程设置，不仅在方向上更加灵活，还可以通过推摇杆的力度轻重来下达不同的指令。自此，玩家就可以利用类比摇杆来控制游戏中角色视角以及摄像头镜头方向。

摇杆的内部分为两个开槽的转轴，一个是横向的，一个是纵向的，横向开槽的转轴只能做纵向运动，而纵向的与前者相反，这就实现了两个方向的转动。两个转轴还分别连接到电位器上，这样手柄就能从此部位测定阻值大小，进而可以确定摇杆位置。

绝大部分手柄上装有扳机键，其工作原理大致分为两种，其中一种与滑动变阻器有关。在工程应用中有一个装置叫电位器，扳机键通过连杆连接于电位器上，当扳机键被按动时，电位器上的电阻值也会随之改变。另外一种则采用了霍尔传感器，将磁铁与板机连在一起，在磁铁的电路板上配有能够感应霍尔电压的传感器，这就实现了信号之间的传递，板机的运动转化为磁场大小，再转变为电压信号，最终被手柄所感知。

市面上，有些手柄会在其方向键外部套一个小方向盘，它可以实现与汽车方向盘相似的作用。比如在赛车游戏中，如果使用一般的方向键，就只能做到要么不按要么一下按到底，但是使用小方向盘就可以做到一点一点地转动，也就是说可以控制操作弧度的大小，因此这种设计在赛车类游戏中很实用。

印刷电路板是手柄的中枢结构，是芯片和电子元件进行信息转换和数据处理的重要部位，手柄的其他部位比如扳机键、摇杆都会直接连接在电路板上，完成信息的传递与转化。

垫片位于手柄按键的下方，当玩家按下按键后，垫片会提供舒适的按键手感，松开后便立马回弹。

手柄中常配有的电动马达一般是老式的做旋转运动的马达，其主体是一个电机，并且电机的转子连接于一个配重块，这个配重块通常是半圆柱形，形成了一种不对称的结构。当配重块转动时，转子会给配重块施加一个向心的拉力，而配重块会对转子施加一个反作用力。因此在不断地转动中，转子与配重块之间的相互作用力会通过外壳传导到玩家的手上，从而让玩家感受到不同方向的力，这就是震动感的来源。

模拟手柄是指以声卡上的MIDI/游戏接口作为接口的手柄，它利用了其电路板上的四个按点进行方向控制，在此基础上再设计四个按点用来充当手柄开火的装置。这类手柄按其功能健数的多少可分为两键手柄（有两个功能键，之后以此类推）、四键手柄、六键手柄和八键手柄。这种手柄对于现在游戏来说按键不够用，而且对游戏的支持也很有限。

这种手柄可以说是“Windows时代的手柄”，它是在Windows诞生之后衍生的，其充分利用微软的DirectX技术，从而实现手柄的“可编辑”。玩家可以通过设置程序来实现手柄按键与电脑按键之间的相互联系，当手柄上的按键按下，其在键盘上对应的按键也随之按下。因此这种手柄可以完全取代键盘，玩家只需将手柄上的功能键改变设置，就可以完成游戏在键盘上对应的不同功能键设置。凡是可以用键盘操控的游戏都可以用这类手柄控制，这其中也包括只能用键盘不能用可编程手柄的游戏。除此之外，数字可编程手柄还可以通过自带的按键切换成普通手柄。

20世纪80年代末，新加坡的公司推出了一款声霸卡，与此同时，还推出了第一款使用MIDI接口的游戏手柄，其名为GamePad。从此以后，这种手柄便大范围地普及。MIDI接口手柄采用了声卡的15针插头，相对之前来说可以接收和发送更多的信号。但是Windows系统只能识别两轴四键的手柄，如果想使用多个按键的手柄就要安装相应的驱动程序。MIDI接口手柄的优点就是范围广泛，凡是有声卡的计算机基本上都可以使用这种手柄。

USB接口手柄拥有安装方便、传输速度快、支持热插拔等优点，而MIDI接口手柄却存在着数量不足、传输速度慢、信号精度差等缺点，因此USB接口手柄便诞生了。

PlayStation改制手柄的接口就是并口接口，一般市场上最大众化的手柄都是仿冒这款手柄，因此它们的接口也都是并口接口。这种手柄一般在于小型作坊生产，虽然质量低、手感差，但其价格低廉，以及使用并口的手柄还能做成双打手柄，所以被众多模拟器游戏爱好者所喜爱。

无线手柄在连接方式上，主要包括蓝牙技术与2.4G无线技术两种。

蓝牙技术最初是由电信巨头爱立信公司研发出来的，其名称来自于一个丹麦国王Harald Bluetooth的绰号。蓝牙无线技术在许多领域上都能看到，同时也是移动设备上使用最广泛的无线连接技术。从耳机，鼠标到平板、电脑，甚至有许多共享单车的开锁功能也需要这种技术。蓝牙拥有多个版本，如4.0（2010年6月30日推出）、4.1（2013年12月推出）、4.2版本（2014年12月推出）、5.0（2016年提出）等，其中蓝牙5.0传输速度是4.2LE版本的两倍，上限为24Mbps，而有效工作距离是4.2LE版本的四倍（理论值），距离可达300米。除此之外，采用蓝牙5.0版本的游戏手柄还具有功耗低的优点。

2.4G无线连接技术是一种短距离无线传播技术，市面上有些游戏手柄便采用了这个技术且具有许多优点，例如可双向传播、抗干扰性强、传输距离远（短距离无线技术范围）、耗电少。2.4G无线连接技术的频率范围在2.400～2.527GHz之间，这也是蓝牙和（非5G）Wi-Fi的工作频段。

手柄行业的规模正在不断上涨，根据市场调研在线网发布的2023-2029年中国蓝牙移动游戏手柄行业经营模式分析，2014年中国游戏手柄行业规模达到了14.8亿元，在2015年达到18.6亿元，之后于2016年大幅上涨，达到了25.4亿元，趁此趋势，在之后的2017年、2018年继续上涨，分别达到了28.2亿元、35.3亿元。

2021年新年前后，因疫情影响，许多地方采取“就地过年”政策，在防控疫情的同时，也促使了“悦己消费”的增长，这其中就包括游戏手柄市场。据京东数据，北京地区游戏手柄成交额同比去年农历同期增长了107%。之后在同一年的双十一活动中，知名外设厂商北通蝉联天猫、京东双平台的游戏手柄类销冠，同比增长了52.52%。其中，北通猫妖的诱惑与初音未来限定版销售突破100万，北通宙斯精英手柄占据精英手柄品类第一位，还有北通阿修罗2也获得端游手柄类目第一。在2023年晚8点，京东开启了618活动，其中游戏手柄在28小时内的成交量超过十万。

根据360 Research Reports在2022年10月26日发布的全球游戏手柄行业研究显示，2021年全球游戏手柄市场规模为612.48百万美元，预计在2022年到2027年期间以6.96%的比率增长，到2027年将达到917.12百万美元。

随着时间增长，全球游戏手柄市场规模在不断上涨，根据简乐尚博机构在2023年7月12日的游戏手柄市场调研报告研究分析，2022年全球市场规模约为4330.1百万美元，相比前一年增幅较多。

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[26]游戏手柄市场调研报告:全球规模展望2023-2029.简乐尚博. 2023-07-12[2023-07-28].