由於具備直觀、軟體靈活以及節省體積與成本等優點，觸控式螢幕正逐漸取代鍵盤。這種轉變帶來了許多益處，也解決了許多人機介面(HMI)問題，但是，由於缺乏用戶使用機械按鈕所具有的觸覺反饋體驗，觸控式螢幕也引發了一些其它的HMI問題。最簡單的解決方案是在觸控式螢幕介面增加觸覺反饋功能，同時最佳化觸控式螢幕和鍵盤特性。
觸控式螢幕已侵蝕了不少的鍵盤市場佔有率。市調公司Venture Development統計報告顯示，2006年觸控式螢幕市場佔有率較2005年的53.8%成長了2.5%，鍵盤市場則下降3.6%，市佔率為26.2%。
事實上，無需統計數據也能體驗到觸控式螢幕市場的成長。它們已廣泛應用在汽車、娛樂場所、消費性電子、工業控制、醫療設備、行動電話、POS系統以及提供從銀行到票據購買等服務的資訊站中。
僅對行動電話市場而言，市調公司Strategy Analytics認為，到2012年將有40%的行動電話會採用某種形式的觸控式感應技術，而目前只有3%。包括蘋果iPhone在內的許多最新手機都 使用了價格相當於鍵盤的大型觸控式螢幕。不過，也有不少業界觀察人士認為，與鍵盤相較，觸控式螢幕還存在不便之處，即缺少觸覺反饋。由於沒有反饋，用戶無 法感知按鍵並確定‘已完成了該動作’。
在一些應用中，缺乏觸覺反饋引起的問題足以阻擋機械開關向數位控制轉換領域發展。目前人們對使用觸控式感應設備的需求非常強烈，設計人員必須瞭解觸覺反饋技術為HMI帶來的價值。
目前觸控式感應技術正在消費性電子領域引發一場革命，三星公司新推出的SCH-W559就是其中一個例子。有別於其它大螢幕產品，SCH-W559採用的技術能使虛擬螢幕按鍵具有真實、自然的感覺，並能為用戶作業提供直覺式確認。
除了能解決現有觸控式螢幕缺少觸覺確認的問題，觸覺反饋還有助於解決以下HMI問題：1. 在陽光直接照射下，難以看清圖形變化；2. 在用戶使用觸控螢幕期間，目標經常模糊不清；3. 當在做其它重要事情時，如開車或問診病人，用戶不可能一直盯著螢幕看，而在周圍環境嘈雜或需要安靜的環境時，用戶也不能依賴聲音提示進行確認或指導。
除了有助於解決這些問題外，一些研究報告指出，HMI中的觸覺反饋還可提供一重要功能。它可量化效率、誤碼率及用戶滿意度等效應。同時，結合觸覺反饋與音視訊功能，也能為這些領域提供額外優勢。
調查顯示，大量資訊可透過觸控傳送，而不僅是簡單的提示。事實上，觸控訊息通道可能非常適合提供特殊類型的資訊，如私有、直接、動態和確認的資訊。
觸控功能可提供高效率次級訊息通道，以支援週邊或潛意識通訊，讓其它的感知功能專注於主要任務。許多研究顯示，用戶很需要HMI中的觸覺反饋功能，因為它有助於提高使用性能，並使用戶獲得更多可控制的感覺。
圖1：帶觸覺反饋功能觸控式螢幕的三星SCH-W559。
工作原理
觸覺反饋技術可用於可攜式或固定設備的觸控式螢幕。不同的產品設計可能採用不同的元件，但基本架構是相同的，均利用觸覺反饋技術對一個或多 個致動器(馬達)施加高速控制。在小型設備中，致動器可能類似於行動電話中使用的小型振動馬達。大型設備則可採用針對各種觸控式螢幕尺寸和重量最佳化過的 致動器。
當用戶按下某個圖形按鈕時，觸覺反饋系統會根據預存的觸覺‘效果’(振動)驅動致動器。致動器的振動可為圖形按鈕提供振動感，讓用戶體驗到按下/鬆開機械按鈕的感覺。系統還能用聲音和顯示變化來同步強化觸覺效果，以形成具吸引力的多種感覺體驗。
透過改變觸覺效果的頻率、波形、振幅和持續時間，可獲得各種響應，支援各種HMI性能：
1. 圖形化按鈕可模擬人們熟悉的上下鍵真實按鈕；
2. 目錄選單可透過編程提供光脈衝感應或確認後推(push-back)響應；
3. 控制電路可根據馬達或風扇的速度、音量、光強度或其它參數調節振動幅度；
4. 捲軸式顯示螢幕可為每個選項提供一個脈衝，並提供特殊振動來指示到達第一個或最後一個選項。
圖2：當用戶觸控圖形按鈕時，觸覺反饋系統可根據預編程的觸覺效果驅動致動器。
觸覺反饋技術
觸覺反饋技術可應用於各種尺寸的觸控式螢幕和數位開關控制面板。該技術已經成功用在許多產品設計中，在亞洲、歐洲和美國市場上，已售出數百萬套採用這種技術的設備。
觸覺反饋系統架構包括：1. 致動器，可以是振動馬達或更大型的用戶定製設計元件；2. 控制軟體，可以安裝在控制板上，也可以嵌入在產品的主微處理器中；3. 觸覺效果庫；4. 用於從主程式呼叫觸覺效果的程式介面。
致動器 必須認真選擇致動器以滿足性能和壽命要求。致動器安裝和控制電路的設計也是觸覺反饋系統的一部份。為了驅動較大的觸控式螢幕，可以選用兩種尺寸的致動器， 這兩種經過最佳化的致動器只需少量位移就能產生很大動力。致動器的類型和數量取決於觸控式螢幕或面板的尺寸、重量和實現方法。致動器的定位和安裝方法非常 靈活，可將觸覺反饋技術整合到各種產品設計中。此外，一些觸控式螢幕可能還需要承載架來實現機械整合。
控制軟體 對中/大螢幕系統而言，業界已開發出支援RS-232或USB通訊的特殊應用電路板。對於USB通訊，可利用USB集線器方便地連接到子系統。如果採用嵌入式方法，還提供了執行時(runtime)可執行程式。
觸覺效果庫 觸覺效果庫包含大量豐富的效果，可以清晰地分辨出各種觸控式螢幕控制和不同的功能。觸覺反饋系統為設計師提供了非常便利的方法來選擇合適的效果，並將它們納入HMI中。
程式介面 針對某些應用，可採用軟體開發套件，這種套件可為設計師提供多種編程功能，包括Windows ActiveX控制、原始程式碼形式的跨平台API以及用戶介面通訊支援。系統中還包括將觸覺反饋增加到主程式的範例程式碼和詳細的描述。
圖3：觸覺反饋系統原理結構圖。
具觸覺反饋功能的HMI
在使用帶觸覺反饋功能的設備時，如果沒有感覺到響應，系統不會記錄用戶的選擇。透過為每種功能提供獨特的觸覺提示，觸覺反饋可用來改進 HMI性能。準確的提示有助於通知用戶作出正確選擇，或警告用戶沒有達到目的。另外，應用程式還允許用戶針對特殊功能在多種觸覺效果中進行選擇，實現個性 化功能。
圖4：觸覺反饋技術可方便地整合到各種產品設計中。
觸覺反饋技術的應用領域包括：
1. 大型和小型家用設備。針對常用設備，觸覺反饋功能可為人們提供熟悉的機械感覺，有助於用戶適應從傳統到現代先進電子控制的轉變。
2. 全球定位/導航系統。透過迅速的觸覺提示，用戶無需等待視覺化響應，可減少查看儀器的時間，將注意力集中在路面狀況上。
3. 遙控。確認型觸覺響應可改進小型按鍵的可用性，特別是在光線較暗的情況下。此外也適合取代一些干擾音樂或視訊效果的聲音提示。
4. 醫療診斷設備。在醫療設備中，聲音提示可能打擾或令病人不安，而觸覺反饋可提供正確無誤的確認資訊，使護士更專注於病人而不是設備。採用最人性化的觸覺感受，觸覺反饋可用來增強自診斷設備的照護感覺。
5. 測試與測量設備。觸覺提示可提高準確性和工作效率，特別是在喧鬧的環境中。
6. 可攜式終端。觸控提供的附加確認有助於用戶完成多個任務，更全面地支援可攜性所帶來的自由行動和各種活動能力，同時支援更快、更準確的數據輸入。
7. 自動服務終端和資訊站。自動服務過程中的觸覺反饋可向用戶提供他們的選擇已經被接收、服務正在處理的直觀確認。透過提供與用戶觸控輸入相匹配的響應，將使用戶獲得更好的控制感覺，提高滿意度，增加自助服務功能的使用率。
8. 遊戲設備、媒體播放器、娛樂系統。透過觸覺反饋增強互動功能，可提供更有趣、參與度更高的用戶體驗。
儘管帶觸覺反饋的觸控式螢幕剛剛開始進入市場，但在改善HMI性能以及向用戶提供更直觀、更吸引人和更滿意的用戶體驗方面，該產品已經顯示出良好的發展前景。
作者：Michael D. Levin
觸覺介面產品部副總裁兼總經理
Immersion公司
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這樣會增加真實觸感，我還蠻拭目以待的!!
在平面(2D)上增加立體(3D)才有的功能!
COOL:~
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