Сегодня на рынке можно встретить десятки различных типов мобильных устройств с сенсорными экранами — смартфоны, автомобильные навигаторы, пульты дистанционного управления, кассовые терминалы и многое другое. Чтобы управлять ими, многие научились ловко постукивать пальцем по экрану и выбирать правильные команды, используя 3D Touch — модную функцию учета силы нажима.

Но сложности остались. Из-за миниатюрных размеров кнопок у виртуальной клавиатуры можно легко промахнуться мимо кнопки, крайне утомительно исправлять ошибки ввода. Скорость реакции приложений на манипуляции с сенсорным экраном часто также оставляет желать лучшего.

Но самое большое неудобство — необходимость визуального контроля при вводе. Это не только трудоемко, но иногда и опасно. Для примера можно назвать ситуацию, когда требуется задать режим кондиционирования воздуха, двигаясь в автомобиле по оживленной трассе и одновременно вводя данные через экран бортового компьютера.

Если для обычной клавиатуры был изобретен слепой метод печати, то найти аналогичный по удобству способ для мобильных устройств пока не удалось. Задача разработки более удобного интерфейса с мобильными гаджетами актуальна и сегодня.

«Осязаемая обратная связь», или NeoSense

Об одной такой разработке, получившую название NeoSense, недавно рассказало издание The Economist. Создатель системы — немецкий производитель автозапчастей Роберт Бош. Суть изобретения — сенсорный экран с «осязаемой обратной связью»,

Идея обратной связи уже находила воплощение в прежних разработках. Она была реализована через визуальные эффекты, подачу звуковых сигналов, подключение вибрации — через них пользователь интуитивно отслеживал свой выбор экранных значков и нажатия на кнопки виртуальной клавиатуры. Бош предложил иное: применять тактильный контакт, используя поверхности с разной текстурой: грубой, гладкой или рифленой с определенным рисунком. Тактильно различая кнопки, пользователь может чувствовать «нужную» кнопку под пальцами без визуального контроля.

Для исключения случайного нажатия кнопок их фиксация при выборе должна происходить только при ярко выраженном нажиме. Принцип срабатывания напоминает работу с механическим рычажком: он срабатывает при нажатии, но остается в прежнем положении при случайном контакте. Должна учитываться также и сила нажатия. Играя с ней, можно изменять, например, скорость перебора музыкальных записей в коллекции или ускорять поиск любимой радиостанции.

Пока система NeoSense находится на стадии разработки, и подробностей о ней сообщается мало. Известно, что там используются два датчика: обычный сенсор касаний и датчик измерения силы нажима. Предположительно Бош сделал следующее: он разместил под экраном некий механизм, создающий определенные вибрации при контакте пальца с экраном. Изменяя тип колебаний, можно задавать определенную текстуру, которая осязаема на ощупь.

Сенсорные технологии для мобильных устройств: история развития

Разработки в области создания сенсорных экранов ведутся с 1960-х, а среди потребительских устройств они появились в 1980-х. Большинство первых разработок относились к резистивному типу. Технология в них была выстроена следующим образом: экран представлял собой стеклянную панель, покрытую гибкой пластиковой мембраной. Пространство между ними заполнялось микроизолятором. На панель и мембрану наносилось резистивное покрытие. При касании пальцем панель и мембрана замыкались в определенной точке, контроллер регистрировал изменение сопротивления и с помощью аналогово-цифрового преобразователя преобразовывал полученные данные в координаты точки прикосновения.

Экраны на резистивной технологии были просты в производстве и имели невысокую цену. Однако точность их измерений была невысокой. Поэтому многие современные устройства выстроены по другой, емкостной технологии. Существует несколько вариантов ее воплощения.

Самый популярный способ — это нанесение под стеклянной поверхностью экрана сетки из тонких токопроводящих волокон на основе прозрачного резистивного материала. Обычно применяют сплав оксида индия и оксида олова. Когда палец касается такого экрана, то появляется утечка тока. Во всех четырех углах экрана расположены датчики, которые регистрируют силу тока. На основе их показаний контроллер вычисляет координаты точки касания.

Достоинство емкостной технологии состоит в том, что с ее помощью легко отслеживать даже едва заметные касания. Она позволяет регистрировать касания сразу несколькими пальцами. Это позволило ввести ряд новый видов манипуляций, например, «изменение масштаба».

Емкостная технология продолжает развиваться и сегодня. В основном развитие касается создания новых конструкций сенсорных экранов и встраивания токопроводящих слоев внутрь самого экрана — это делает их еще тоньше.

Признанным лидером в этом направлении сегодня считают Джеффа Хана и его компанию Perceptive Pixel. Они сумели увеличить сенсорные экраны до гигантских размеров, разработав сенсорные видеостены Magic Wall. В 2012 г. эта компания была приобретена Microsoft. Сейчас там ведется разработка новых систем управления сенсорными экранами. Ходят слухи, что они также занимаются и тактильными эффектами.

Новым этапом для отрасли стало внедрение технологии 3D Touch в смартфонах Apple. Ее назначение — учет силы нажатия на экран. Секрет 3D Touch кроется в размещении под стеклом дополнительного датчика, который может выявлять мельчайшие деформации стекла при нажатии пальцем. Появление 3D Touch позволило Apple разнообразить список отслеживаемых команд. Например, теперь при твердом нажатии на экран при просмотре списка сообщений или почтового ящика смартфон запускает функцию просмотра.

Тактильные эффекты стали реальностью с появлением умных часов Apple Watch. В механизм под названием Taptic Engine компания добавила миниатюрный вибропривод, который создает тактильный отклик через запястье человека. С его помощью смартфон сигнализирует пользователю о событиях, происходящих в Apple Watch, без привлечения внимания окружающих.

Другое направление в развитии емкостных сенсорных экранов — это повышение их чувствительности. Эта задача решается сейчас путем поиска материалов, которые способны заменить привычный сплав оксида индия и оксида олова. Лучшими кандидатами признаны золото и серебро. Эти металлы не обладают необходимой прозрачностью, но решения все равно были найдены. Одно из них — разработка Димоса Поуликакоса из швейцарского университета ETH Zurich. Он строит сенсорные «наностены», имеющие толщину всего 80-500 нм, при которой проводящий слой стал практически невидимым.

Версия для печати