Чтение онлайн

Подобный подход применяется уже довольно давно, причём практически монопольное положение на рынке занимает компания Immersion, продвигающая систему TouchSense. В зависимости от размера и назначения сенсорного экрана используются разные реализации этой технологии. В больших дисплеях (например, в информационных киосках и платёжных терминалах) устанавливаются виброприводы, а в планшетах и смартфонах - миниатюрные пьезоэлементы. На сайте Immersion доступны средства разработки программного обеспечения, предназначенного для тех или иных устройств, а также рассчитанные на различное ПО. Фирменная среда разработки MOTIV Development Platform позволяет автоматизировать создание "отзывчивых" приложений для электроники под управлением операционной системы Android.

Виброприводы или пьезоэлементы в TouchSense устанавливаются непосредственно под экран, но их число ограничено как физическими свойствами экрана, так и размерами самих виброэлементов. В результате имитация обратной связи получается весьма приблизительной. В частности, невозможно ощутить чёткие границы того или иного элемента, выводимого на экран.

Одно из "лобовых" решений проблемы - подложить под экран целый массив миниатюрных пьезоэлементов, как предлагают в швейцарском Политехническом институте Лозанны (EPFL). Амплитуда колебаний микропьезоэлементов составляет лишь около микрона, поэтому при касании экрана пользователь ощущает не их, а тончайшую прослойку воздуха между пальцем и поверхностью дисплея. В результате создаётся стойкая иллюзия, что твёрдый экран представляет собой рельефный объект с различными выделенными объёмными зонами.

В Apple подошли к решению этой проблемы с другой стороны: в одном из патентов, который компания получила в 2012 году, описывается технология имитации нажатия механических кнопок на экране планшета или смартфона при помощи программируемых магнитов и жидких ферромагнетиков. Прикосновение к дисплею в определённом месте активирует соответствующие магниты, притягивающие магнитную жидкость, в результате чего создаётся иллюзия нажатия механической кнопки. Очевидно, что для реализации такого подхода необходим некий мягкий слой с ферромагнетиками, установленный поверх экрана, что никак не сочетается с привычными жидкокристаллическими экранами, защищёнными твёрдым стеклом.

Инженеры стартапа Tactus Technology из Кремниевой долины предлагают свой вариант создания физического объёма на плоском экране. Их дисплей представляет собой многослойный "сэндвич" с жидкой прослойкой между двумя чувствительными слоями, при этом верхний слой экрана - гибкий и эластичный. При помощи микровентилей жидкость перекачивается в нужные места и формирует приподнятые над общим уровнем вполне осязаемые кнопки или другие органы управления.

Похожую схему успешно демонстрируют в действии учёные из Университета Карнеги Меллона, только в их "бутерброде" вместо жидкости используется воздух. На экран с изображением элементов интерфейса натягивается эластичная мембрана, под которую закачивается (или откачивается) воздух, в результате чего верхняя панель дисплея становится рельефной.

Пожалуй, самую интересную и оригинальную технологию гаптических экранов представляет финская компания Senseg. Неслучайно американский журнал Time назвал новую разработку одним из самых перспективных изобретений 2011 года.

Здесь нет ни надувных кнопок, ни вибрирующих участков. Эта система обратной связи, получившая название E-Sense Feel Screen, вообще не предполагает никакой механической реакции на прикосновения. Более того, в Feel Screen вовсе не задействованы естественные рецепторы кожи, ответственные за осязание.

Секрет - в физике, точнее, в электростатике. Согласно закону Кулона, модуль силы взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорционален произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними. Если сформулировать иначе, то из этого закона следует, что два точечных заряда будут тем больше притягиваться друг к другу, чем сильнее будут эти заряды и чем меньше будет расстояние между ними.

Именно на этом принципе основана технология E-Sense Feel Screen. Под сенсорным дисплеем устанавливается массив электродов, управляемых специальным контроллером. Каждый такой электрод был назван тактильным пикселем или, если кратко, тикселем. Управляя силой заряда на тех или иных тикселях, можно имитировать различные текстуры поверхности. Когда электроды взаимодействуют с зарядами в пальцах, они создают сопротивление движению пальцев по экрану в нужных местах либо, наоборот, максимально облегчают скольжение.

В результате длительных исследований и экспериментов удалось добиться не только имитации самых разнообразных текстур на абсолютно плоском и гладком экране, но и создания иллюзии физических границ кнопок и других виртуальных органов управления, включая мнимые вогнутости и выпуклости. Впечатление от физических ощущений значительно усиливается с помощью визуализации объёмных поверхностей и звукового сопровождения, и это считается неотъемлемой частью технологии.

Чтобы превратить обычный сенсорный экран в гаптический, достаточно поменять тачскрин на фирменную панель Senseg Tixel Coating Touch Screen и установить контроллер этой панели. Уже доступны программные интерфейсы для самых популярных платформ, среди которых Google Android, Apple iOS, Microsoft Windows и Linux.

Пока что Senseg демонстрирует лишь прототипы своих "отзывчивых" экранов, но, по словам представителей компании, нет никаких препятствий к немедленному развёртыванию серийного выпуска Feel Screen, а лицензии на новую технологию могут при желании приобрести все серьёзные производители.

Многообразие гаптических технологий говорит о том, что сенсорные экраны с обратной связью - это то, чего действительно не хватает современным смартфонам, планшетам, уличным терминалам и вообще любым устройствам с тачскринами. Природу обмануть невозможно, и именно из-за отсутствия ожидаемой физической реакции так неудобно быстро печатать на виртуальных клавиатурах планшетов или набирать цифры на экране платёжного терминала. Судя по всему, этот факт уже осознали многие производители, так что вполне возможно, что уже в ближайшем будущем "отзывчивые" экраны станут такими же привычными, как и обычные сенсорные дисплеи.

Автор: Дмитрий Вибе

Опубликовано 13 апреля 2012 года

В конце прошлой недели я участвовал в конференции "Планетарий XXI века", проходившей в Ярославле. Весьма признателен организаторам за приглашение: моё детство прошло на Волге, и любая встреча с ней греет мне душу. Но, разумеется, не в том был смысл, чтобы опять поглядеться в тёмно-зелёные воды великой русской реки, а в том, чтобы лишний раз задуматься о путях продвижения науки в массы.

Времена для планетариев вроде бы наступают неплохие (а может быть, дальше будет и ещё лучше). Переоборудуются старые планетарии, новые большие современные "звёздные дома" открыты в Нижнем Новгороде, Ярославле, Новосибирске. После многих лет мучительной реконструкции открыт большой Московский планетарий. Но чем больше становится в стране новых и обновлённых куполов, тем острее встаёт вопрос о том, чем заполнять пространство под ними.

Исторически планетарии задумывались, конечно, как средство демонстрации звёздного неба, увидеть которое "вживую" из крупных городов становится всё труднее даже в ясную погоду. Когда-то давным-давно в ульяновском аэропорту я коротал время до самолёта в беседе с человеком, который отрекомендовался жителем "звёздного городка" — некоего населённого пункта в глубинке, в котором ночное уличное освещение обеспечивается только звёздами. Пусть небо затянуто тучами, пусть фонари и фары светят в глаза — вы заходите в планетарий и перемещаетесь в такой "звёздный городок", над которым сияет именно то звёздное небо, что восхищало Канта. Причём показать в планетарии можно не только и не столько текущее расположение светил, но и вид неба в разные времена года и на разных широтах или, скажем, оперативно продемонстрировать смену фаз Луны или затмения. Варианты в общем богатые, хотя и не безграничные. За пределы показа звёздного неба выйти было очень сложно, разве только сопроводить показ несколькими поясняющими слайдами.

Но это из старых возможностей. Теперь в распоряжении планетариев появилась новая опция — полнокупольная проекция. При помощи набора проекторов можно не просто показывать картинку в какой-то части экрана, но развернуть изображение на всю полусферу. В результате наряду с показами неба большой популярностью стали пользоваться полнокупольные фильмы. А с ними появился и эргономический нюанс. Когда вы смотрите на небо в планетарии, вы испытываете те же трудности, что и при любовании реальным небом. Оно находится вверху, и смотреть на него нужно, запрокинув голову. Хотя в планетариях ставят наклонные или наклоняющиеся кресла, задирать подбородок всё равно приходится. Это не такая большая проблема, пока вы рассматриваете искусственное небо, потому что лектор всегда говорит о чём-то конкретном. Рассказывает о Тельце — вы поворачиваете голову в сторону Тельца, рассказывает о Стрельце — вы поворачиваете голову в сторону Стрельца. Шея работает и потому не так сильно устаёт.