JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise
Guidelines for contributing Technical Papers: download PDF

Mobiltelefonen har en lång historia av förvandlingar bakom sig. Den började som ett klumpigt tillbehör i fordon för röstkommunikation för folk på rörlig fot. Dagens mobiler handlar lika mycket om nytta som nöje. Avancerade modeller tävlar om konsumentens köplust. Om tidiga mobiltelefoner var rena nyttoverktyg, så är dagens snarast en lika viktig del av användarens liv som kläder, mat och pengar.


Ladda ner artikeln här (länk, pdf).

Fler tekniska rapporter finns på etn.se/expert

Förändringen handlar delvis om nya funktioner. Telefonerna värderas efter vilka möjligheter de erbjuder och hur enkelt det är att använda dem. Att gränssnittet bygger på direktmanipulation via ett visuellt gränssnitt av appar och funktioner – via ikoner, skjutreglage och knappar – gör att telefonen känns naturlig och intuitiv.

Den klara färggranna skärmen, de klick­bara ikonerna och även röststyrning med direkt återkoppling, utgör ett användargränssnitt som för användaren naturligt ­korresponderar mot hur hen normalt inter­agerar med omvärlden via sina sinnen.

Men medan hörsel och syn blir rikligt stimulerat finns ett sinne som är eftersatt: känseln. Användare petar på och berör sina telefoner och surfplattor på andra sätt. Det är i sig redan en taktil upplevelse. Men den enda struktur de känner med fingrarna är en uniformt slät glasyta.

Jämför med hur kunden beter sig i kläd- eller möbelaffären. Varorna bedöms instinktivt inte enbart efter hur de ser ut utan också efter hur de känns mot huden, efter sitt material och sin textur – sin formmässiga ytstruktur. En pekskärms yta saknar karaktär. Det uppstår ingen intressant kontakt med hudens känselsinne. Skärmen har en kraftull visuell påverkan genom sin rika färgåter­givning och skarpa upplösning, men det saknas en taktil dimension i användarens inter­aktion.

Detta är en stor missad möjlighet i dagens gränssnitt. Samtidigt finns teknik färdig att ta i bruk som kan ge en nästintill oändlig palett av struktur och ytkaraktär att applicera på skärmglaset. Och på baksidan av telefonen om man så vill. Och på sidorna. Och på andra ytor – som inte ens behöver vara skärmar.

Pekskärmar kan för första gången göras engagerande utan att vara distraherande. Användargränssnitt skulle kunna bli enklare och mer intuitiva genom att mobilen kan användas utan att man tittar direkt på den. Dessutom kan tekniken användas för att uttrycka en distinkt varumärkesprofil. Tekniken ifråga kallas mjukvarudefinierad ythaptik.

Begränsningar i dagens haptiska teknik
Tillverkare av konsumentelektronik är väl medvetna om de taktila tillkortakommandena i sina pekskärmar. De investerar allt mer utveckling i traditionell haptisk teknik i sina mest avancerade smarttelefoner.

Den bygger på vibration. Problemet är att vibrohaptik är begränsad till ett fåtal effekter. Dessutom med begränsade möjligheter till lokalisering och styrning. Och så fungerar den bara på små skärmar.

Fenomenet vibration i sig är inte ens en bra återspegling av hur naturen ”beter sig” vid interaktion med hud. Från födseln lär vi oss via känseln massor om hur världen fungerar, men det sker inte genom att föremålen omkring oss vibrerar, utan genom att de har textur, vikt, tryckmotstånd och andra fysiska egenskaper.

Grundtekniken för motordriven vibration utvecklades så tidigt som 1928 och bygger fortfarande på samma typ av elektromekaniska lösningar. Utbudet av effekter som kan produceras är begränsat till vad som kännetecknar vibration: frekvens, tidsmönster och amplitud.

Det enda som åstadkoms i slutänden är en sorts uniform vibration av hela produkten. Vibrationer har nämligen en tendens att sprida sig och ingen har lyckats med konststycket att lokalisera vibration till ett avgränsat område på skärmen.

Eftersom räckvidd och positionering av taktil interaktion är begränsad på det viset för vibrotaktil teknik, så är dess huvudsakliga användning att fungera som en återkopplingsmekanism som kvitterar beröring av skärmen. Och den återkopplingen är strängt taget lite redundant eftersom handhavandet i sig redan är en taktil händelse. Utökade former av taktilt engagemang, såsom taktil sökning eller navigering, ligger bortom gränsen vad vibrotaktil haptik klarar av.

Ytterligare en utmaning är att vibrotaktil haptik blir exponentiellt svårare att implementera med växande skärmstorleken. Ju större skärm, desto större motor krävs för att generera tillräcklig vibration och desto större och tyngre strukturer krävs för att förankra motorn.

Men trots de inneboende nackdelarna med vibrotaktil haptik, fortsätter OEM:er att försöka att vidareutveckla och förbättra den i telefoner, spelkontroller och andra produkter. Detta signalerar vilken viktig roll haptik uppfattas spela för att fördjupa användarens engagemang och göra upplevelsen mer underhållande.

Så kallad mjukvarudefinierad ythaptisk teknik öppnar nu nya möjligheter att erbjuda taktil interaktion. Det utbud av ytstruktur som kan simuleras är i det närmaste oändligt. Tekniken är enkel att integrera med befintlig pekstyrning och ljud och grafik. Eftersom det är en halvledarteknik går den att implementera i skärmar av godtycklig form och storlek, såväl som på andra ytor, såsom glas- och plasthöljen. Dessutom lider den inte av de mekaniska problem som är förknippade med vibrotaktil haptik. Ythaptik utnyttjar kraft, inte vibration, för att producera den taktila upplevelsen.

Styrd av elektrostatisk kraft
Statisk elektricitet är grunden. Mellan näraliggande ytor går det att skapa en attraherande kraft kallad elektrostatisk adhesion (vidhäftning). Genom att styra spänningen som appliceras på en transparent indiumtennoxidmatris (ITO är samma material som används i pekskärmssensorer) som belagts på skärmens yta, går det att reglera hur starkt användarens fingrar häftar fast vid skärmens yta (se bild 2). Den naturliga friktionskraften mellan finger och glas förstärks och moduleras. På så sätt går det att skapa illusionen av att skärmens släta yta har olika texturer.

Principen för elektroadhesion är känd sedan länge. Det nya är en lösning för att implementera den i såväl vanliga skärmar som diverse andra ytor och material. En intuitiv utvecklingsmiljö används för att definiera skräddarsydda textureffekter i programvara.

Detta är vad som utlovas av TanvasTouch. Det är en produkt från Tanvas för implementering av ythaptik. Den ger konstruktörer finkornig kontroll över skapandet av ytor som känns på olika sätt vid beröring.

Visuellt utseende och taktil känsla inom ett område på skärmen – virtuella tryckknappar, omkopplare, skjutreglage och vridreglage – utformas tillsammans i ett paket. Med hjälp av elektroadhesion kan användaren under fingret uppleva en helt slät glasplatta som en vippbrytare eller känna positionsklick från en ratt som roteras. Eller känna textur med valfri grad av finkornighet.

När och var dessa ythaptiska effekter ska vara aktiva går att konfigurerbara exakt och bestämma dynamiskt. Tanvas verktyg bygger upp ett ”levande haptiskt landskap” under fingret. Ytstrukturen kan exempelvis bestämmas efter fingrets hastighet, position och rörelseriktning. Olika haptiska effekter kan appliceras på olika fingrar och regioner samtidigt. Och hela effektlandskapet kan byggas om dynamiskt lika snabbt som skärmens grafiska innehåll ändras.

En av de grundläggande delarna i TanvasTouch är ett pc-utvecklingsverktyg med programvara, verktyg och informationsmaterial för att låta en gränssnittsdesigner direkt börja skapa ythaptiska effekter. Designern utformar textur och effekter med utgångspunkt från en bild som länkas till skärmgrafik (se bild 3). TanvasTouch genererar därefter automatiskt rätt programkod för en haptik-styrenhet. Koden körs när ett finger passerar över designerns bild på skärmen.

Grafikskärm eller multisensorisk yta?
Att ythaptik numera är en möjlighet skapar en ny frågeställning för alla som tillverkar produkter med skärmgränssnitt: ska inter­aktionen vara rent visuell? Eller ska användaren för första gången få chansen att uppleva en äkta multisensorisk yta där syn, hörsel och känsel samspelar?

Inom produktkategorier som mobiltelefoner finns en naturlig tendens att produkter konvergerar mot att se alltmer likadana ut, allteftersom det uppstår en enighet bland konstruktörer om vad som fungerar. Detta tenderar att urholka skillnaden mellan varumärken – den ena mobilskärmen är idag den andra lik när det gäller grafikprestanda och användarinteraktion.

Den nya dimensionen taktilt engagemang går utöver ljud och grafik. Den skapar utrymme för en radikalt ny typ av differentiering: produkter och varumärken kan utveckla en egen unik taktil varumärkesprofil.

Kreativa OEM-tillverkare kommer att hitta sätt att utnyttja igenkännliga strukturer och yteffekter för att underlätta menynavigering eller för att skapa genvägar till vanligt förekommande responser och kommandon.

Ythaptik erbjuder dessutom möjligheten att förbättra upplevelsen för en ofta försummad användargrupp: blinda och synskadade. Ythaptik kan användas för att utöka möjligheten att läsa av skärmen genom att till exempel göra det möjligt för användaren att upptäcka och identifiera ikoner och andra digitala objekt via beröring när fingret passerar. OEM-tillverkare kan ta hjälp av TanvasTouch för att utforska dessa och andra möjligheter till UI-design för synskadade.

Även användare med vanlig syn kan ha nytta av sådana nyordningar. På platser där man inte kan använda en smartphone normalt, som på en biograf, kan ythaptik – till skillnad från piezohaptik – användas för att styra en telefon med mörk skärm och därmed göra det möjligt att aktivera funktioner och kontrollorgan och upptäcka aviseringar.

Ythaptik berikar gränssnittsupplevelsen
Den teknik för elektroadhesion som skapas med hjälp av TanvasTouch är helt kompatibel med dagens standardpekskärmar och med kommande skärmkoncept som flexibla skärmar (se bild 2). Tekniken kan användas som komplement till alla befintliga metoder att interagera med skärmar, inklusive vibrotaktil haptik, som är en väl fungerande teknik för att kvittera åtgärder som knapptryckningar och vippomkopplingar – kanske som svar på någon ythaptisk effekt.

Värdet i ythaptik består i att tekniken berikar användargränssnittet så att taktil återkoppling blir ett precis lika fundamentalt element i användarinteraktion som visuella signaler från grafik och ljud från högtalare. Det är fullt tänkbart att haptik över tiden ­utvecklas till att bli det primära gränssnittet för personlig elektronik som ersättning för grafik och ljud.

Tack vare TanvasTouch och dess intuitiva kodmiljö är det lika enkelt att designa ytstrukturer och -effekter som att rita en bild. Det betyder att ythaptik är en teknik som nu alla som tillverkar produkter med inbyggd skärm har fått möjlighet att integrera.

MER LÄSNING:
 
 
Pappersmagasinet Nyhetsbrev
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)