關(guān)鍵詞： 觸覺(jué)技術(shù) , 消費(fèi)電子 , 彎曲波觸覺(jué) , 壓電式觸覺(jué) , 庫(kù)侖效應(yīng)觸覺(jué)

        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(fèi)電子產(chǎn)品——第一代iPhone，這款產(chǎn)品最最重要的一個(gè)革新就是：丟掉了當(dāng)時(shí)手機(jī)行業(yè)普遍使用的實(shí)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(wú)數(shù)產(chǎn)品中，特別是手機(jī)等便攜設(shè)備。
屏幕觸控技術(shù)被認(rèn)為是觸覺(jué)技術(shù)第二個(gè)階段（第一個(gè)階段是設(shè)備振動(dòng)），然而，距離一代iPhone發(fā)布已經(jīng)過(guò)去了整整8年，觸覺(jué)技術(shù)的第三階段、第四階段究竟何時(shí)到來(lái)？這些新的技術(shù)會(huì)帶來(lái)哪些新的應(yīng)用，新的體驗(yàn)？
下面這篇文章將告訴你這方面的最新信息，以及作者對(duì)消費(fèi)電子產(chǎn)品如何超越產(chǎn)品本身局限的一些想法。
消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商經(jīng)常說(shuō)，他們希望我們經(jīng)由其產(chǎn)品而超越只是消費(fèi)性媒體，他們希望我們能夠與技術(shù)有更多真正的“互動(dòng)”。但是，他們的行動(dòng)并非如此。
如果我們以智能手機(jī)或平板電腦為例，我們可以看到大家都在競(jìng)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(jìn)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(jìng)相在提供更好的音頻，像是HTC去年成為第一 家實(shí)現(xiàn)前向揚(yáng)聲器（orward facing loudspeaker）的廠商。
這一切都意味著我們所收看或收聽(tīng)的媒體內(nèi)容都是屬于那種更好的質(zhì)量。但它沒(méi)有互動(dòng)（interaction），只是消費(fèi)（consumption）。
互動(dòng)
對(duì)于任何真正感覺(jué)自然的活動(dòng) ，人腦需要至少有一個(gè)確認(rèn)響應(yīng)（confirmation response），但通常有會(huì)幾個(gè)。 以照明開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)為例，我們要感覺(jué)到它改變了狀態(tài)；聽(tīng)到喀嚓聲，要看到燈亮起來(lái)。如果這些過(guò)程有任何一項(xiàng)延遲或沒(méi)有出現(xiàn)，我們就會(huì)覺(jué)得有些事情不對(duì)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(lái)時(shí)的一秒鐘延遲。
簡(jiǎn)而言之， 對(duì)于想要與這種技術(shù)有所互動(dòng)的我們而言， 我們要的是一個(gè)真實(shí)世界的響應(yīng) ，而這意味著要對(duì)觸覺(jué)（haptics）（touch feedback，觸感反饋）進(jìn)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(guò)市面上所有的智能手機(jī)或平板電腦，可能會(huì)注意到觸覺(jué)（如果它們還沒(méi)有因?yàn)閿_人而關(guān)閉的話） 只不過(guò)是一偏軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（Eccentric Rotating Mass，ERM）。 的確，此一技術(shù)在摩托羅拉發(fā)表以來(lái)，它只有些許的改變；當(dāng)初摩托羅拉以此一技術(shù)來(lái)讓它的移動(dòng)電話Star TAC在來(lái)電或短信進(jìn)來(lái)時(shí)，可以安靜地振動(dòng)。即使是Alexander Graham Bell的振動(dòng)手機(jī)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(fèi)者將會(huì)把觸覺(jué)充其量視為是一種打擾。但它可提供的功能很多，最終，無(wú)論是在智能手機(jī)、一輛汽車或一臺(tái)冰箱，它將會(huì)是任何電子設(shè)備上所該“必須有”的功能。
可以實(shí)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(lái)，距今也將近八年了；如今，我們經(jīng)常會(huì)利用虛擬鍵盤來(lái)鍵入電子郵件和信息。這讓我們失去了對(duì)觸碰所帶來(lái)的細(xì)微的感覺(jué)，也就是我們不再需要全神貫注地注意手指或手的移動(dòng)。回想一下，在用舊型手機(jī)鍵盤發(fā)短信，甚至是在駕駛時(shí)這樣做（這是非法的），因此不能夠往下看時(shí)，但每次所選到的鍵都是對(duì)的，盡管該手機(jī)的T3軟件可能會(huì)選到錯(cuò)誤的選項(xiàng)，把“fancy a pint”變成“fancy a riot”。
雖然手機(jī)制造商一直堅(jiān)持于第一代（整個(gè)設(shè)備振動(dòng)）或了不起的第二代（整個(gè)屏幕）觸覺(jué)反應(yīng)， 但未來(lái)應(yīng)該有更多可能的發(fā)展性。
在過(guò)去兩、三年，我們已看見(jiàn)到從現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)向第三代和第四代觸覺(jué)系統(tǒng)發(fā)展的跡象。這些觸覺(jué)系統(tǒng)可針對(duì)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(duì)多個(gè)位置提供響應(yīng)，根據(jù)用戶按壓得多用力或多長(zhǎng)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(shí)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(jué)，或甚至在他們壓下之前的感覺(jué)。




       
觸覺(jué)技術(shù)
彎曲波觸覺(jué)
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(kāi)發(fā)并也已取得專利的技術(shù)，而NXT希望用它來(lái)驅(qū)動(dòng)穿過(guò)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(guó)公司所擁有，該公司將此一技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和配置，以便可以為任何的觸控面板提供觸覺(jué)反應(yīng)和表面紋理 （surface texture）。Redux已開(kāi)發(fā)出可提供許多效果的鏈接庫(kù)，這些效果可以本地化（localised）至觸控屏幕上特定的點(diǎn) ，以產(chǎn)生實(shí)時(shí)、 高度可配置的現(xiàn)實(shí)的反應(yīng)。
這家系統(tǒng)級(jí)IP開(kāi)發(fā)公司說(shuō)，它是與技術(shù)無(wú)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(jī)械壓電換能器（electro-mechanical piezo transducer）等。 該公司已針對(duì)各種應(yīng)用開(kāi)發(fā)出多款展示模塊，包括智能電話、車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)和控制的開(kāi)關(guān)、及軍用飛機(jī)的駕駛艙控制等。
例如，該公司的Bullfinch智能手機(jī)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(dòng)器和多相位響應(yīng)（在這種情況下，帶有觸碰、推的照相機(jī)按鈕仿真）。

Redux Labs的Bullfinch智能手機(jī)展示模塊

該公司還針對(duì)軍用飛機(jī)完成了多項(xiàng)項(xiàng)目。Redux利用其Bulldog版本的觸覺(jué)反應(yīng)評(píng)估平臺(tái)（也是Bullfinch的基礎(chǔ)）， 讓試飛員在軍用飛機(jī)研制建立時(shí)可以對(duì)以觸覺(jué)反饋來(lái)開(kāi)關(guān)的觸控面板有所體驗(yàn)，這種觸覺(jué)反饋在戴著軍用飛行手套時(shí)也可以感覺(jué)得到。
我們認(rèn)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(lái)取代昂貴且容易發(fā)生故障的機(jī)械開(kāi)關(guān)，同時(shí)還要確保駕駛的安全不會(huì)受到影響。 該公司還把觸角伸向消費(fèi)電子產(chǎn)品的制造商，以便加進(jìn)到智能手機(jī)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(jì)中所使用的微型揚(yáng)聲器，這種揚(yáng)聲器讓時(shí)下的青少年可以在火車上干擾到別人！事實(shí)上，這種具有雙重目的的技術(shù)將可以幾乎是免費(fèi)的方式讓這種功能實(shí)現(xiàn)。




       
壓電式觸覺(jué)
基于壓電技術(shù)（piezo technology）的觸覺(jué)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(lái)以提供觸覺(jué)反饋， 而是將壓電盤（piezo disc） - 或“藥丸（pill）” –當(dāng)作傳感器和致動(dòng)器使用。這可省下對(duì)額外組件的需求，例如振動(dòng)電機(jī)。
該技術(shù)可以有效地以個(gè)別的壓電傳感器來(lái)取代每一個(gè)按鈕/開(kāi)關(guān)。其中涉及到可以忽略不計(jì)的物理運(yùn)動(dòng)，因?yàn)閴弘娊M件會(huì)從施加的壓力產(chǎn)生一個(gè)電壓。這意味著可以以任何材料來(lái)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(jì)帶來(lái)很大的創(chuàng)作自由度，及很多實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化的機(jī)會(huì)。
AitoChip技術(shù) 也具有成本低和穩(wěn)健的特性，因?yàn)樗粫?huì)有因?yàn)槲锢磉\(yùn)動(dòng)所引起的磨損。而壓電技術(shù)與生俱來(lái)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)時(shí)成本要更低的觸控面板，且故障率要比標(biāo)準(zhǔn)的按鈕還要來(lái)得低。此外，它也適用于豪華車市場(chǎng)，這個(gè)市場(chǎng)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(lái)做切口（cutout），以便將開(kāi)關(guān)擺進(jìn)來(lái)。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(kù)侖效應(yīng)觸覺(jué)
如果你在兩個(gè)非導(dǎo)電物體之間建立一電荷差異，則將會(huì)有一股可測(cè)量且會(huì)將它們拉到一起的靜電力（庫(kù)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(huì)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(fù)電，而帶不同性質(zhì)電荷的兩物體則會(huì)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(lái)提供觸覺(jué)響應(yīng)，其做法是以高電壓（大約1千伏）、近零電流電場(chǎng)（near zero current electric field）穿過(guò)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(kù)侖力（見(jiàn)下圖，取材自Senseg的專利申請(qǐng)）。Senseg表示，這增加不到5%的功耗 。

Senseg的庫(kù)侖效應(yīng)觸覺(jué)示意圖

由于靜力很微小，人類難以檢測(cè)到，部署這種效應(yīng)的觸覺(jué)系統(tǒng)將需要具有每秒開(kāi)關(guān)10-1000次速率的電場(chǎng)。
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(huì)讓你感覺(jué)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(dòng)性，但它只限于消費(fèi)電子顯示系統(tǒng)，而且可能會(huì)被認(rèn)為是那令人失望的字眼：小說(shuō)。我們對(duì)一張沙漠的照片是否有必要有沙子的感覺(jué)？或我們只是想找回一種較為相似的感覺(jué)（a more analogue feel）？
結(jié)論
如果消費(fèi)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(fèi)媒體，且具有真正的互動(dòng)能力，那么它就需要解決觸碰的問(wèn)題。先進(jìn)的觸覺(jué)技術(shù)可以提供許多的效果，讓你在與技術(shù)打交道時(shí)，可以比以往平面的屏幕更直觀。
無(wú)論是在手機(jī)上、汽車中或在壁爐擱架（爐灶）上，人們需要一種由真正開(kāi)關(guān)所帶來(lái)的自然的感覺(jué)。借著引進(jìn)先進(jìn)的觸覺(jué)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(shí)，就會(huì)感覺(jué)到這才是對(duì)的。
來(lái)源于：EDN Taiwan