让触屏界面更容易使用表面触觉技术
文章作者:Craig Shultz
软件定义的表面触觉技术使具有触摸界面的显示设备更容易使用和更直观。
手机已经经历了漫长的转型之旅。最早的产品被称为汽车电话，是一种实用的语音通信工具。图1）.如今，最新的高端智能手机是欲望的对象以及功能性电子设备。如果是早期的手机作为用户只有在必要时才会使用的工具，最新的手机是用户生活中必不可少的一部分，就像衣服、食物和金钱一样。
图1上世纪80年代的AEG Telecar CD 452汽车电话是一种实用工具，对消费者没有多大吸引力。资料来源:克里斯托Vittoratos,维基共享
这种转变当然与功能有关:今天的手机之所以受人珍视，是因为它们能让用户做这些事，而且它们让用户做这些事很容易。通过图标、滑块和按钮，手机应用程序和功能的直接视觉界面使与设备的交互感觉自然和直观。色彩鲜艳的显示屏、一系列触摸感应图标以及对语音指令的即时响应，都符合人类与世界互动的本能感官模式。
虽然用户的视觉和听觉受到了智能手机UI的充分刺激，但另一种感官——触觉却没有得到很好的满足。当用户触摸手机、平板电脑、自助支付终端或其他设备的屏幕时，这是一种触觉体验，但感觉是扁平、统一的。
观察消费者在服装店或家具店的浏览，你会发现他们评估商品的标准不仅是外观，而且是感觉——一种对所提供的不同质地和材料的本能反应。相比之下，触屏的感觉是没有个性的，并诱导没有触觉联系的感觉。
如今，手机屏幕通过丰富的色彩和精确的分辨率带来了强大的视觉冲击，但用户与屏幕内容互动的触觉维度却缺失了。
这是用户交互设计实践中错过的机会。That’s because technology that is ready for deployment today can provide an almost infinite palette of textures and surfaces rendered on the flat glass cover of a touchscreen display—as well as on the back and sides of the phone where the fingers grip—and on a wide range of other surfaces not tied to a display.
触摸界面首次可以啮合而不会分散注意力。它可以使设备更容易且更直观，因此用户可以在不直接看的情况下操作它。它可以传达一个独特的品牌性质。这是软件定义的曲面触觉域。
今天触摸效应的限制
消费设备制造商已经意识到用户对当今触屏的触觉接触较弱。在最新的高端智能手机中，越来越多的工程努力被投入到传统的振动触觉技术的实施中。
问题在于，振动触觉天生就受限于它所能产生的有限范围的效果、控制和定位这些效果的有限范围，以及能够实现这些效果的小尺寸显示器。振动现象本身并不能反映人们对世界的自然触觉反应。人类从出生起就通过触摸了解世界，而不是因为事物振动。这是因为东西有质地、重量、抗压力和其他物理特性。
事实上，电机驱动振动的基础技术早在1928年就已经发展起来了。不过，振动触觉技术是一种机电技术;它所能产生的影响范围仅限于振动。振动的频率、时间模式和振幅可以被修改，但最终，唯一能产生的感觉是一种全球振动。
由于振动容易传播，试图只在触摸屏的一部分定位振动是无效的。由于振动触觉技术所能提供的触觉反应的范围和位置是如此有限，它的主要用途是作为一种反馈机制，以确认屏幕上的触摸。但即使是这种反馈也是多余的，因为操作触屏本身就是一种触觉事件。更广泛的触觉参与形式，如触觉搜索或导航，超出了振动触觉的能力范围。
此外，随着屏幕尺寸的增加，振动触觉的实现变得指数级的困难。显示器越大，电机所需产生的振动就越大。
尽管振动触觉技术有其固有的缺陷，但oem们仍在努力加强其在手机和游戏控制器等产品上的运作，这表明了触摸技术在深化用户与电子设备的接触以及让用户体验更刺激方面的至关重要的作用。
然而，现在，软件定义的表面触觉技术提供了一种不同的方式来提供触觉接触。它提供了几乎无限范围的精确渲染表面纹理。它很容易与触摸感应用户控制、音频和图形效果集成。由于它是一种固态技术，它可以在任何尺寸和形状的显示屏上实现，也可以在其他表面，如玻璃或塑料外壳上实现。此外，它没有任何与振动触觉相关的机械问题，因为它使用力而不是振动来产生触觉。
表面触觉技术
表面触觉技术是基于电粘附原理而工作的。通过控制施加在透明铟锡氧化物(ITO)基质上的电压，可以增加手指与表面的附着力(ITO是放置在显示玻璃表面的触摸屏传感器的材料)。图2）.这可以放大和调节手指和光滑玻璃之间自然产生的摩擦力，从而产生一系列纹理的感觉。
图2在标准显示组件中的电粘接基表面触觉的实施仅在盖玻片上仅需要添加图案化的ITO层。来源：Tanvas
电粘连原理已知很长一段时间。什么是新的能够嵌入能力在标准显示器组件的表面和各种其他表面和材料上产生纹理。这使产品设计人员能够在直观的软件开发环境中创建独特的自定义纹理效果。
这就是表面触觉的前景。这项技术可以让设计师对其创造的触摸表面的感觉进行细粒度的控制。屏幕上的着陆区域、虚拟按钮、开关、滑块或拨盘的视觉外观和感觉可以设计为一个单一的平台。在平板玻璃上，用户的手指可以感受到拨动开关，点击表盘，以及从颗粒到细的各种纹理。
而这些表面触觉效果提供给用户的方式是高度动态和可配置的。这些效果构成了手指的触觉景观，可以根据手指运动的速度、位置和方向进行多样化。不同的触觉效果可以同时服务于不同的手指/区域，整个效果景观可以随着屏幕图形内容的变化而动态变化。
使表面触觉成为现实的一个不可或缺的元素是桌面开发工具包，它包含所有的软件，工具，和培训，以使用户交互设计师开始创建表面触觉效果。纹理和效果被认为是可以链接到显示图形(图3）.软件自动将设计师创建的图像转换为在表面触摸控制器中执行的代码，因此当手指经过屏幕表面时，图像就会呈现为纹理。
图3软件定义的表面触觉被设计为图像TanvasTouch开发工具包。来源:Tanvas
继续阅读EDN US：多感官的表面
克雷格·舒尔茨是Tanvas的高级电气工程师和触觉设计师，他领导着触觉体验团队。
相关文章: