iPhone誕生已有8年，觸覺技術(shù)何時為消費電子帶來“真正的互動”？

關(guān)鍵詞： 觸覺技術(shù) , 消費電子 , 彎曲波觸覺 , 壓電式觸覺 , 庫侖效應(yīng)觸覺

        2007年1月9日，蘋果CEO喬布斯發(fā)布了幾乎顛覆電子產(chǎn)業(yè)的一款消費電子產(chǎn)品——第一代iPhone，這款產(chǎn)品最最重要的一個革新就是：丟掉了當(dāng)時手機行業(yè)普遍使用的實體鍵盤，取而代之的是讓人驚艷的觸控屏技術(shù)，這之后，觸控技術(shù)被大肆應(yīng)用到無數(shù)產(chǎn)品中，特別是手機等便攜設(shè)備。
屏幕觸控技術(shù)被認為是觸覺技術(shù)第二個階段（第一個階段是設(shè)備振動），然而，距離一代iPhone發(fā)布已經(jīng)過去了整整8年，觸覺技術(shù)的第三階段、第四階段究竟何時到來？這些新的技術(shù)會帶來哪些新的應(yīng)用，新的體驗？
下面這篇文章將告訴你這方面的最新信息，以及作者對消費電子產(chǎn)品如何超越產(chǎn)品本身局限的一些想法。
消費電子產(chǎn)品制造商經(jīng)常說，他們希望我們經(jīng)由其產(chǎn)品而超越只是消費性媒體，他們希望我們能夠與技術(shù)有更多真正的“互動”。但是，他們的行動并非如此。
如果我們以智能手機或平板電腦為例，我們可以看到大家都在競相提供更高質(zhì)量的畫面；例如，Samsung S5 具有全高分辨率的1920×1080像素之屏幕（密度為432 ppi），而Samsung Galaxy Tab Pro 8.4則配備了2560 x 1600的像素的屏幕，而4K屏幕也即將推出。甚至在我們還在考慮LED / AMOLED/ Super AMOLED/ Super AMOLED Plus技術(shù)之前，這些技術(shù)就推出了。
這些再加上與不斷進步的處理器技術(shù) ，像是HTC One M8的亞洲版本采用的就是一顆2.5GHz的四核Snapdragon801處理器。 而且，在一定程度上 ，業(yè)內(nèi)也競相在提供更好的音頻，像是HTC去年成為第一 家實現(xiàn)前向揚聲器（orward facing loudspeaker）的廠商。
這一切都意味著我們所收看或收聽的媒體內(nèi)容都是屬于那種更好的質(zhì)量。但它沒有互動（interaction），只是消費（consumption）。
互動
對于任何真正感覺自然的活動 ，人腦需要至少有一個確認響應(yīng)（confirmation response），但通常有會幾個。 以照明開關(guān)的開關(guān)為例，我們要感覺到它改變了狀態(tài)；聽到喀嚓聲，要看到燈亮起來。如果這些過程有任何一項延遲或沒有出現(xiàn)，我們就會覺得有些事情不對勁。就是此一原因，很多人討厭緊湊型的熒光燈節(jié)能燈泡和它要亮起來時的一秒鐘延遲。
簡而言之， 對于想要與這種技術(shù)有所互動的我們而言， 我們要的是一個真實世界的響應(yīng) ，而這意味著要對觸覺（haptics）（touch feedback，觸感反饋）進行投資；但可悲的是，這卻是制造商投資不足之處。
如果你玩過市面上所有的智能手機或平板電腦，可能會注意到觸覺（如果它們還沒有因為擾人而關(guān)閉的話） 只不過是一偏軸轉(zhuǎn)動慣量（Eccentric Rotating Mass，ERM）。 的確，此一技術(shù)在摩托羅拉發(fā)表以來，它只有些許的改變；當(dāng)初摩托羅拉以此一技術(shù)來讓它的移動電話Star TAC在來電或短信進來時，可以安靜地振動。即使是Alexander Graham Bell的振動手機也是使用幾乎相同的技術(shù)。
如果廠家繼續(xù)沿著此一方向發(fā)展，那么消費者將會把觸覺充其量視為是一種打擾。但它可提供的功能很多，最終，無論是在智能手機、一輛汽車或一臺冰箱，它將會是任何電子設(shè)備上所該“必須有”的功能。
可以實現(xiàn)什么？
自從蘋果推出第一代iPhone而加速了朝觸控屏幕設(shè)備發(fā)展的腳步以來，距今也將近八年了；如今，我們經(jīng)常會利用虛擬鍵盤來鍵入電子郵件和信息。這讓我們失去了對觸碰所帶來的細微的感覺，也就是我們不再需要全神貫注地注意手指或手的移動?；叵胍幌拢谟门f型手機鍵盤發(fā)短信，甚至是在駕駛時這樣做（這是非法的），因此不能夠往下看時，但每次所選到的鍵都是對的，盡管該手機的T3軟件可能會選到錯誤的選項，把“fancy a pint”變成“fancy a riot”。
雖然手機制造商一直堅持于第一代（整個設(shè)備振動）或了不起的第二代（整個屏幕）觸覺反應(yīng)， 但未來應(yīng)該有更多可能的發(fā)展性。
在過去兩、三年，我們已看見到從現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)向第三代和第四代觸覺系統(tǒng)發(fā)展的跡象。這些觸覺系統(tǒng)可針對面板上的特定位置提供客制化的響應(yīng)，或在第四代反饋的使用情況下，針對多個位置提供響應(yīng)，根據(jù)用戶按壓得多用力或多長而變化。
這意味著使用者可以根據(jù)正在使用的應(yīng)用、或他們觸碰的位置而使響應(yīng)不同，從而實現(xiàn)了觸控屏幕鍵盤的仿真，讓用戶可以有直接放在鍵盤上的感覺，或甚至在他們壓下之前的感覺。




       
觸覺技術(shù)
彎曲波觸覺
彎曲波（bending wave）的物理學(xué)探討了一片面板的低頻自然共振，它當(dāng)初是 NXT所開發(fā)并也已取得專利的技術(shù)，而NXT希望用它來驅(qū)動穿過面板的模態(tài)波（modal wave），以產(chǎn)生音頻。
該專利現(xiàn)在則是由一家名為Redux Labs的 英國公司所擁有，該公司將此一技術(shù)進一步發(fā)展和配置，以便可以為任何的觸控面板提供觸覺反應(yīng)和表面紋理 （surface texture）。Redux已開發(fā)出可提供許多效果的鏈接庫，這些效果可以本地化（localised）至觸控屏幕上特定的點 ，以產(chǎn)生實時、 高度可配置的現(xiàn)實的反應(yīng)。
這家系統(tǒng)級IP開發(fā)公司說，它是與技術(shù)無關(guān)的（technology agnostic）， 且可整合各式各樣觸控技術(shù)的輸入，包括電容式觸控、壓敏油墨（pressure sensitive ink）、和電 - 機械壓電換能器（electro-mechanical piezo transducer）等。 該公司已針對各種應(yīng)用開發(fā)出多款展示模塊，包括智能電話、車載信息娛樂系統(tǒng)和控制的開關(guān)、及軍用飛機的駕駛艙控制等。
例如，該公司的Bullfinch智能手機展示模塊（如下圖照片所示），可提供許多的紋理結(jié)構(gòu)，包括滑動器和多相位響應(yīng)（在這種情況下，帶有觸碰、推的照相機按鈕仿真）。

Redux Labs的Bullfinch智能手機展示模塊

該公司還針對軍用飛機完成了多項項目。Redux利用其Bulldog版本的觸覺反應(yīng)評估平臺（也是Bullfinch的基礎(chǔ)）， 讓試飛員在軍用飛機研制建立時可以對以觸覺反饋來開關(guān)的觸控面板有所體驗，這種觸覺反饋在戴著軍用飛行手套時也可以感覺得到。
我們認為這種技術(shù)將首先出現(xiàn)在汽車領(lǐng)域，在此一領(lǐng)域中，制造商一直在尋找一種替代性產(chǎn)品，希望可以觸控面板來取代昂貴且容易發(fā)生故障的機械開關(guān)，同時還要確保駕駛的安全不會受到影響。 該公司還把觸角伸向消費電子產(chǎn)品的制造商，以便加進到智能手機和平板電腦中，在這種應(yīng)用中，此一技術(shù)還可額外替換現(xiàn)有設(shè)計中所使用的微型揚聲器，這種揚聲器讓時下的青少年可以在火車上干擾到別人！事實上，這種具有雙重目的的技術(shù)將可以幾乎是免費的方式讓這種功能實現(xiàn)。




       
壓電式觸覺
基于壓電技術(shù)（piezo technology）的觸覺反饋是荷蘭公司Aito最近的研發(fā)成果。不像其他的觸碰方式，AitoChip技術(shù)不需要額外的組件來以提供觸覺反饋， 而是將壓電盤（piezo disc） - 或“藥丸（pill）” –當(dāng)作傳感器和致動器使用。這可省下對額外組件的需求，例如振動電機。
該技術(shù)可以有效地以個別的壓電傳感器來取代每一個按鈕/開關(guān)。其中涉及到可以忽略不計的物理運動，因為壓電組件會從施加的壓力產(chǎn)生一個電壓。這意味著可以以任何材料來做出這種迭加的面板，例如：金屬、碳纖維、木材（wood）、塑料、或皮革等。這將為產(chǎn)品設(shè)計帶來很大的創(chuàng)作自由度，及很多實現(xiàn)產(chǎn)品差異化的機會。
AitoChip技術(shù) 也具有成本低和穩(wěn)健的特性，因為它不會有因為物理運動所引起的磨損。而壓電技術(shù)與生俱來的穩(wěn)健性意味著用戶界面可做成具有防暴和防水的特性。
這意味著該技術(shù)自然是適合家用器具和工業(yè)應(yīng)用，這些領(lǐng)域中的廠商正極力要實現(xiàn)生產(chǎn)時成本要更低的觸控面板，且故障率要比標(biāo)準的按鈕還要來得低。此外，它也適用于豪華車市場，這個市場中的制造商被迫要在美學(xué)上妥協(xié)，以換取功能性，所以經(jīng)常要以昂貴而吸引人的材料來做切口（cutout），以便將開關(guān)擺進來。所以，為什么不干脆把壓電盤放在這些表面下方的適當(dāng)位置即可？
庫侖效應(yīng)觸覺
如果你在兩個非導(dǎo)電物體之間建立一電荷差異，則將會有一股可測量且會將它們拉到一起的靜電力（庫侖力）。就是這股力量讓小朋友的橡膠氣球在頭發(fā)上磨擦后會黏在身上，電子從頭發(fā)上轉(zhuǎn)移到氣球，使得頭發(fā)帶正電，而氣球帶負電，而帶不同性質(zhì)電荷的兩物體則會相互吸引。
包括芬蘭Senseg和Disney Research的少數(shù)幾家公司便利用這種力量來提供觸覺響應(yīng)，其做法是以高電壓（大約1千伏）、近零電流電場（near zero current electric field）穿過就嵌在屏幕表層下方的網(wǎng)格，以便在手指與屏幕之間產(chǎn)生一股可以控制的庫侖力（見下圖，取材自Senseg的專利申請）。Senseg表示，這增加不到5%的功耗 。

Senseg的庫侖效應(yīng)觸覺示意圖

由于靜力很微小，人類難以檢測到，部署這種效應(yīng)的觸覺系統(tǒng)將需要具有每秒開關(guān)10-1000次速率的電場。
這將可建立起一響應(yīng)的范圍，Senseg表示，該公司的成果可以復(fù)制不同的紋理，甚至讓手指 黏住和幾乎停止；Disney Research指出他們的技術(shù)會讓你感覺到圖形用戶界面中界面元素的特性 。
雖然這種技術(shù)肯定可增加一層互動性，但它只限于消費電子顯示系統(tǒng)，而且可能會被認為是那令人失望的字眼：小說。我們對一張沙漠的照片是否有必要有沙子的感覺？或我們只是想找回一種較為相似的感覺（a more analogue feel）？
結(jié)論
如果消費電子產(chǎn)品制造商真得希望我們經(jīng)由他們的設(shè)備而超越消費媒體，且具有真正的互動能力，那么它就需要解決觸碰的問題。先進的觸覺技術(shù)可以提供許多的效果，讓你在與技術(shù)打交道時，可以比以往平面的屏幕更直觀。
無論是在手機上、汽車中或在壁爐擱架（爐灶）上，人們需要一種由真正開關(guān)所帶來的自然的感覺。借著引進先進的觸覺技術(shù)，系統(tǒng)制造商就可以提供這種反應(yīng)，以確保任何人在使用他們的產(chǎn)品，在第一次觸碰時，就會感覺到這才是對的。
來源于：EDN Taiwan