Jednou z největších nevýhod dotykových displejů proti klasickým klávesnicím a tlačítkům je nepřítomnost klasické hmatové zpětné vazby po jejich stisku. Každý, kdo již někdy nějaké zařízení ovládal prostřednictvím dotykového displeje, mi jistě dá za pravdu, že dost často si člověk není okamžitě jistý, zda příslušnou ikonu "zmáčknul". Jediná běžná zpětná vazba po stisku ikony na dotykovém displeji je totiž jen optická reakce displeje, tedy nějaká změna v zobrazení, narozdíl od mechanické reakce (změny polohy) po stisknutí mechanického tlačítka. Reakce displeje však nemusí být okamžitá (například prodleva po stisku vlivem zaneprázdnění operačního systému) nebo hned na první pohled patrná (například po stisku klávesy se jen vypíše malé číslo či znak), což výrazně zpomaluje ovládání. Po každém stisku se totiž mozek automaticky chce přesvědčit, že opravdu ke stisku došlo. Navíc pokud z nějakého důvodu software přístroje nezareaguje jak má, což často není neobvyklé, uživatel neví, zda je chyba na jeho straně, tedy zda opravdu správně provedl stisk. Navíc jak ukazují různé testy a výzkumy, lidé mají již od narození danou schopnost vnímat předměty hmatem a hmatové vnímání a zpětnou reakci po nějakém úkonu rukou mozek automaticky očekává. Při ovládání přístroje dotykovým displejem je tak mozek více zatěžován vyhodnocením pohybu a tím se i více unavuje.

Proto začínají někteří výrobci do svých dotykových displejů implementovat hmatovou zpětnou vazbu (tactile feedback system), realizovanou elektromechanickým měničem řízeným softwarem na základě zjištěného dotyku. Jako spolehlivý a malý elektromechanický převodník se hned nabízí piezoelektrický měnič, běžně využívaný jako elektroakustický měnič, nebo malý vibrační elektromotor podobný těm z různých vibračních masážních sedadel a polštářků.

Provedení hmatové vazby

Technologii hmatové zpětné vazby lze použít jak u přenosných, tak u pevně umístěných dotykových displejů. I když konkrétní provedení pak závisí na designu produktu, základní princip a konstrukce je stejná. Základem je jeden nebo více elektromechanických měničů, dle velikosti displeje, které jsou mechanicky spojeny s vrchním krytem displeje a při jejich vybuzení tak vytváří hmatový efekt v podobě vibrací (jako u vibračního režimu vyzvánění mobilního telefonu). Měniče jsou připojené na budiče, které z příslušného elektrického budícího obdélníkového nebo sinusového signálu generují průběh proudu a napětí hodnot vyžadované měničem podle toho, zda má jít o tzv. tvrdou nebo měkkou hmatovou zpětnou vazbu. Spolu s různou frekvencí a různou intenzitou pak lze rozlišovat stisk různých tlačítek například podle jejich důležitosti nebo účelu.

Při realizaci různých grafických posuvníků pak lze s posuvem plynule frekvenci nebo intenzitu vibrací měnit podobně jako při regulaci otáček elektromotorů a realizovat tak plynulou hmatovou zpětnou vazbu například při regulaci hlasitosti zvuku. Při dlouhodobém používání tak již uživatel podle vibrací může okamžitě rozeznat různé situace i bez pohledu na displej. To se hodí například při jeho zhoršené viditelnosti na přímém slunci.

Budící signál pro budiče, obvykle tvořené diskrétními tranzistory nebo nějakým speciálním IO, se nejsnadněji realizuje PWM blokem některého mikrokontroléru případně doplněným jedním či více externími výkonovými tranzistory v případě obdélníkového buzení, nebo PWM blokem s vnějším filtrem, který z obdélníkového signálu vytvoří sinusový nebo jiný průběh. Budič je pak řízen softwarově jádrem MCU a jeho registry po vyhodnocení stisku snímací dotykové plochy displeje. U jednodušších systémů je předprogramovaný třeba jen jeden základní profil vibrací, ale u náročnějších provedení může být v řídícím softwaru mikrokontroléru implementována knihovna více různých průběhů, které jsou pak vybírány dle aktuální volby uživatele (stisku ikony).

V závislosti na tom, zda je již displej od začátku konstruován s hmatovou zpětnou vazbou nebo bez, je modul řízení vibrací již buď součástí řídící desky / řadiče displeje nebo na zvláštní oddělené destičce plošných spojů (DPS). V případě oddělené konstrukce, která se vyskytuje hlavně u větších a velkých displejů je obvykle komunikace hlavní řídící desky displeje a desky zpětné vazby realizována přes USB, případně RS-232, podobně jako u samotné dotykové plochy. Také existují kity pro možnost vestavby hmatové zpětné vazby již do stávajících existujících displejů. Mechanická část tvořená samotným elektromechanickým měničem se vestaví dle návodu a elektrická část s USB rozhraním se připojí do PC. Přes API knihovny nebo i již hotové spustitelné a na pozadí běžící ovladače (drivery) a soubory lze pak hmatovou zpětnou vazbu ovládat z OS Windows. Pro menší displeje se používá jeden měnič, pro větší rozměry obvykle dva měniče připevněné v rámu.

Závěr

Hmatová zpětná vazba je dle mého názoru vynikající věc a já osobně bych ji již standardně implementoval do všech dotykových displejů, protože je to věc, která mi u dotykových displejů proti klasickým tlačítkům vždy scházela. Hmat je velmi citlivý lidský smysl a lze jím člověku, resp. jeho mozku co nejrychleji signalizovat jak kladnou tak i negativní situaci.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovská stránka společnosti Immersion Corporation - www.immersion.com/touchscreen
• Michael Levin: "Integrate tactile feedback into touchscreen HMI", EE Times-Asia, June 1-15, 2007, eetasia.com
• Immersion Corporation: "HAPTICS: Improving the Mobile User Experience through Touch", 2007, www.immersion.com
• Immersion Corporation: "The Value of Haptics", 2007, www.immersion.com