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2007年1月9日，蘋果CEO喬布斯發布了幾乎顛覆電子產業的一款消費電子產品——第一代iPhone，這款產品最最重要的一個革新就是：丟掉了當時手機行業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，這之后，觸控技術被大肆應用到無數產品中，特別是手機等便攜設備。 屏幕觸控技術被認為是觸覺技術第二個階段（第一個階段是設備振動），然而，距離一代iPhone發布已經過去了整整8年，觸覺技術的第三階段、第四階段究竟何時到來？這些新的技術會帶來哪些新的應用，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品如何超越產品本身局限的一些想法。 消費電子產品制造商經常說，他們希望我們經由其產品而超越只是消費性媒體，他們希望我們能夠與技術有更多真正的“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技術之前，這些技術就推出了。 這些再加上與不斷進步的處理器技術 ，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 ，業內也競相在提供更好的音頻，像是HTC去年成為第一 家實現前向揚聲器（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容都是屬于那種更好的質量。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（confirmation response），但通常有會幾個。 以照明開關的開關為例，我們要感覺到它改變了狀態；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，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有所互動的我們而言， 我們要的是一個真實世界的響應 ，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閉的話） 只不過是一偏軸轉動慣量（Eccentric Rotating Mass，ERM）。 的確，此一技術在摩托羅拉發表以來，它只有些許的改變；當初摩托羅拉以此一技術來讓它的移動電話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。 如果廠家繼續沿著此一方向發展，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備上所該“必須有”的功能。 可以實現什么？ 自從蘋果推出第一代iPhone而加速了朝觸控屏幕設備發展的腳步以來，距今也將近八年了；如今，我們經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。回想一下，在用舊型手機鍵盤發短信，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（整個設備振動）或了不起的第二代（整個屏幕）觸覺反應， 但未來應該有更多可能的發展性。 在過去兩、三年，我們已看見到從現有技術轉向第三代和第四代觸覺系統發展的跡象。這些觸覺系統可針對面板上的特定位置提供客制化的響應，或在第四代反饋的使用情況下，針對多個位置提供響應，根據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正在使用的應用、或他們觸碰的位置而使響應不同，從而實現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 彎曲波觸覺 彎曲波（bending wave）的物理學探討了一片面板的低頻自然共振，它當初是 NXT所開發并也已取得專利的技術，而NXT希望用它來驅動穿過面板的模態波（modal wave），以產生音頻。 該專利現在則是由一家名為Redux Labs的 英國公司所擁有，該公司將此一技術進一步發展和配置，以便可以為任何的觸控面板提供觸覺反應和表面紋理 （surface texture）。Redux已開發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 ，以產生實時、 高度可配置的現實的反應。 這家系統級IP開發公司說，它是與技術無關的（technology agnostic）， 且可整合各式各樣觸控技術的輸入，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用開發出多款展示模塊，包括智能電話、車載信息娛樂系統和控制的開關、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構，包括滑動器和多相位響應（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版本的觸覺反應評估平臺（也是Bullfinch的基礎）， 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。 我們認為這種技術將首先出現在汽車領域，在此一領域中，制造商一直在尋找一種替代性產品，希望可以觸控面板來取代昂貴且容易發生故障的機械開關，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品的制造商，以便加進到智能手機和平板電腦中，在這種應用中，此一技術還可額外替換現有設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將可以幾乎是免費的方式讓這種功能實現。 壓電式觸覺 基于壓電技術（piezo technology）的觸覺反饋是荷蘭公司Aito最近的研發成果。不像其他的觸碰方式，AitoChip技術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。 該技術可以有效地以個別的壓電傳感器來取代每一個按鈕/開關。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。這將為產品設計帶來很大的創作自由度，及很多實現產品差異化的機會。 AitoChip技術 也具有成本低和穩健的特性，因為它不會有因為物理運動所引起的磨損。而壓電技術與生俱來的穩健性意味著用戶界面可做成具有防暴和防水的特性。 這意味著該技術自然是適合家用器具和工業應用，這些領域中的廠商正極力要實現生產時成本要更低的觸控面板，且故障率要比標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上妥協，以換取功能性，所以經常要以昂貴而吸引人的材料來做切口（cutout），以便將開關擺進來。所以，為什么不干脆把壓電盤放在這些表面下方的適當位置即可？ 庫侖效應觸覺 如果你在兩個非導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上磨擦后會黏在身上，電子從頭發上轉移到氣球，使得頭發帶正電，而氣球帶負電，而帶不同性質電荷的兩物體則會相互吸引。 包括芬蘭Senseg和Disney Research的少數幾家公司便利用這種力量來提供觸覺響應，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格，以便在手指與屏幕之間產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，部署這種效應的觸覺系統將需要具有每秒開關10-1000次速率的電場。 這將可建立起一響應的范圍，Senseg表示，該公司的成果可以復制不同的紋理，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 。 雖然這種技術肯定可增加一層互動性，但它只限于消費電子顯示系統，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）？ 結論 如果消費電子產品制造商真得希望我們經由他們的設備而超越消費媒體，且具有真正的互動能力，那么它就需要解決觸碰的問題。先進的觸覺技術可以提供許多的效果，讓你在與技術打交道時，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所帶來的自然的感覺。借著引進先進的觸覺技術，系統制造商就可以提供這種反應，以確保任何人在使用他們的產品，在第一次觸碰時，就會感覺到這才是對的。 來源于：EDN Taiwan |
