技术帖：细数人机交互中那些你可能还不了解的Haptic知识点
小艾小为播报中2020-12-18 10:25
作者：爱德华 and 满岛光
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摘要：在我们日常生活中，消费电子产品和工业触摸屏产品越来越普及，触觉反馈已成为用户体验过程中非常重要的因素。如今越来越多的产品及服务体验涉及触觉反馈，而目前关于触觉反馈设计的针对性研究较少，本文涉及触觉反馈原理、触觉反馈系统构建、触觉反馈案例等内容，希望通过技术交流能提供应用于更广泛的触觉反馈设计中，为实现触手可得的生活创造无限可能。
前言
触觉往往伴随着丰沛的情感，从我们出生开始，我们人生中重要的时刻，都是由触觉经验交织而成。这些点点滴滴似乎不受时间影响，永存于记忆中。小时候，在人群中只要死死的抓住爸爸妈妈的手，就不会害怕拥挤的人群车流；和喜欢的人并肩，不经意间触碰到对方的身体，立刻就能感觉到对方的体温和自己的心动。神经生理学家认为，唯有触觉刺激的物理性质（种类、强度、大小）传送至神经系统，经过处理并整合后，情绪才在最后阶段加入触觉认知中。
在过去十几年消费电子发展进程中，人类对于视觉和听觉的需求在不断的突破。然而人类却忽略一个重要的感官维度——触觉，相比人类在视觉听觉方面的造诣，行业对于触觉反馈技术的研究似乎有些滞后。最近几年，触觉反馈技术已延伸到仿真(VR)和电子产品等领域。随着智能硬件系统升级及其软件功能的完善，加速了触觉反馈技术的不断革新，反馈不再仅仅停留在有限的振动提醒层面，而是让消费者感受到交互信息带来的逼真振感和交互乐趣，尤其在虚拟世界(VR)和游戏世界里，视觉以及触觉对沉浸式 VR 和游戏体验至关重要。用户可以通过双手在 VR 世界和游戏世界与物体进行互动， 通过刺激触觉去加深用户与交互内容的情感交流和人性化的体验乐趣。
-01-
| 什么是触觉反馈
1、触觉反馈技术 (Haptics or Haptic Feedback) 就是通过作用力、振动等一系列动作为使用者再现触感；
2、通过硬件与软件结合的触觉反馈机制，模拟人的真实触觉体验和与众不同的个性化触觉反馈；
综合这些定义，Haptic (触觉反馈)，就是借助触觉反馈技术通过触觉体验传递更具有价值且更逼真的信息。
▼ Haptic Vibration & Haptic FeedBack▼
「为了构建一个能为我们传达恰当信息的触觉体验，需要
我们理解人类是如何诠释振动模式」
▼
触觉是身体隐喻
身体隐喻本质上是一个人如何解读一个物理交互的语义。这些隐喻是通过反复学习获得的，触觉本身就是听觉隐喻的镜像。物理振动本身会发出声音，我们的大脑试图通过比较人类的听觉经验来理解这些模式（响度、音调、音色）。
触觉的生理特征
触觉是人体发展最早、最基本的感觉，也是人体分布最广、最复杂的感觉系统。是一切神经通路的基础。这主要与它遍布身体的各个部位，从发展之初就与神经系统是一体的有很大关系，触觉的敏锐度会影响大脑辨识能力、身体的灵活及情绪的好坏。
建立物理隐喻
为了通过触觉体验来建立物理隐喻，我们可以利用强度、锐度和粒度的相互作用向用户传达信息。
强度(Intensity)-感受到的刺激的力度或大小。刺激越强烈，触感体验就越强烈；
★增加强度 为瞬态事件提供明显的触觉反馈，例如，指纹成功或解锁失败。
★降低强度 为中性事件提供补充反馈，例如拖动APP或打开APP。
锐度(Sharpness)-刺激的柔性或刚性。刚性越强，触感体验越清晰；
★提高锐度 以传达重要语义模式反馈，例如虚拟键 Home Key。
★降低锐度 以传达轻微语义模式反馈，例如UI 界面打字场景。
为了丰富交互的信息和传递语义，我们可以通过调整粒度、振幅和锐度，以表示瞬态事件和连续事件等不同内容。
◆粒度-刺激的频率及时间间隔。粒度越小，刺激感知越迅速。
◆振幅-刺激的强度及力度大小。振幅越大，刺激感知越强烈。
◆锐度-刺激的柔性及刚性。锐度越高，刺激感知越清晰。
因此，触觉反馈效果的丰富度可以通过调整刺激的粒度、振幅和锐度来完善瞬态事件和连续事件。
-02-
| Haptic 系统构成
一个成熟的Haptic 系统是由三部分组成，首先：高性能的Haptic Driver IC ，其次：实现独立振动的振动单元（例如：LRA ），再次：实现自定义功能的Haptic接口，由于目前主流尺寸线性马达通常具有窄频响应、启停慢、环境依赖性强等特点，因此需要Haptic Driver IC对线性马达实现精准的控制和校准补偿，另外Haptic Interface在系统中起到传递内容枢纽的作用，包含：UI交互/铃音随振/Game 4D /APP 应用/社交互动等场景。
▼ Haptic 系统组成单元 ▼
-03-
| Haptic应用实例
移动终端设备
随着手机全面屏时代的到来，取消固态的HomeKey已成为一种必然，虽然智能机已增加了模拟视觉的按键特征，但是却没有触觉的特征（“哒哒”的触感），各大智能终端出于对用户体验的重视，力推真实触觉反馈，开始引领智能手机走向线性马达时代，针对不同界面的交互操作进行了不同的振动效果定制，模拟真实的按键操作和振动反馈，在铃音中增加振动旋律，使铃声更具多样性，达到更为立体的多维提醒效果。
▼Homekey振动反馈 ▼
穿戴类产品
触觉反馈应用在穿戴式产品中，通过舒适的接触式提醒，更精细化触觉交互，赋予穿戴类设备更鲜活的生命力，例如手指轻轻旋转表冠，通过线性马达模拟真实的机械齿轮，心跳，呼吸，加速等交互内容，极大丰富了效果体验。
▼智能手表振动反馈▼
沉浸式VR游戏中的触觉体验
头戴设备以及其配件提供的语音、视觉以及触感对沉浸式 VR 体验至关重要，如果要更真实的体验到游戏中场景，营造身临其境的沉浸感，VR 设备就需要配有极佳的触觉体验，比如通过手柄振动为玩家提供真实的触觉反馈。
▼ VR的力量---百步穿杨 ▼
4D 游戏振感，触觉反馈更逼真
更细腻、更灵敏的振感体验，更沉浸，更立体的振动反馈，结合游戏画面和内容以增强触觉反馈的真实性，比如：通过触觉反馈引擎，在游戏中模拟开枪射击，模拟枪械后座力或载具爆炸时的冲击力及其击杀敌人等振动效果带来的游戏乐趣。
▼ 振感立体 ▼
▼ 细腻敏感 ▼
-04-
| 总结
Haptic正逐渐走向我们的日常工作和生活，这项技术已经成为现代科技创新发展的大势所趋。目前已应用在移动终端设备、工业触摸屏、穿戴类设备、VR、PC、汽车工业等领域，这项技术将会更为普及并且衍生出更多突破性乃至开创性的应用，从广义上看，智能终端和电子消费行业所采用的振动马达种类比较多，例如：转子马达（ERM）、线性马达(LRA)和压电陶瓷（Piezo）等等，基于多种类的振动马达产品特性，下一篇我们将会和大家分享振动马达的关键技术指标及其应用差异。
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