数字技术研究

触觉导航系统的最常见做法是使用触觉带(Tsukada and Yasumura,2004)。范埃坡和范维恩(Van Erp and VanVeen,2001)创造了一种带8个触感式致动器的触觉带，置于用户手腕周围，可用于在人们步行时进行导航。每个致动器的位置代表了不同的方向，与每个目标的距离按照不同的振动触觉节奏进行了编码。前测试验显示，用户可以精确地辨别方向，但对距离的辨别度则不如前者那么有效。

触觉反馈也可以被用于其他方向辨识形式，比如目标搜寻。奥龙-吉拉德等人(Oron-Gilad et al.,2007)将振动触觉线索呈现到手上，将用户带到某个目标前，本例中是指电脑游戏中的对象。每当游戏玩家的手偏离了目标，就会收到触觉反馈。用户研究结果显示，将手上的触觉反馈与视觉反馈相结合，可极其有效地帮助用户捕获目标。

艺 术

触觉模态也被成功地运用于各个艺术领域，比如音乐与交互式艺术装置中。就音乐而言，冈瑟等人(Guntheretal.,2002)曾从跨模态视角研究过触觉合成，在该研究中，作者将触觉反馈与传统的听觉进行了结合。作者创造了一个系统，使得人们得以根据身体表面的致动器来编排与感知音乐的时空格局。身体上放置了13个触感式致动器，其中每个肢体各有3个，下背部还有一个。对该系统的初步测试是在某场表演中，结果发现身体部位非常适合表现触觉音乐，而且可以通过触觉来谱写乐曲。

触觉界面也可以展现为一种交互艺术形式。在SIGGRAPH2010画展中，有一场名为“触点：数字间的触觉交换”的展览。该展览中的展品既包括能对碰触做出反应的听觉与触觉雕塑，还有模拟蛇的自动操作装置，能根据人们对这种装置的把握与碰触而做出翻滚、蠕动、扭曲和挤压等动作(Stedman，2010)。其中有一个名为“你轻柔的触摸”的展品由亨利·考夫曼(HenryKaufman)创作，这是一个拥有大型躯干的交互式红外多点触控显示屏(见图22.7)。当躯干被碰触时，皮肤会移动；当手被移走后，手的痕迹依然留在显示屏上。虽然该设备的输出属于视觉输出，但是因触觉而产生，鼓励人们对物354理碰触结束后依然存在的温度与其他感觉进行思考。

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触觉交互研究的新领域

除了上面所讨论的触觉模态领域外，温度与压力也是我们触觉的组成部分。然而，直到近来，这些因素仍然很少呈现在界面上。

温 度

有关将温度用作反馈的研究非常少。一个原因在于缺乏标准的硬件，一切都需专门定制。温度也属于低频感受，可随同其他反馈形式一同来创造更丰富的移动显示。温度的确具有某些有用的交互属性，比如热意味着危险，因而温度可以用作警示方式。温度还是评估现实世界中的物体类型与材料的重要方法。在儿童游戏中，“更热”与“更冷”可用作某个目标的用法说明，因而温度可用作移动应用中的指引。

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人机交互中有一些关于温度界面的研究，特别着眼于热显示。奥滕斯麦尔和索尔兹伯里(Ottensmeyer and Salisbury,1997)将温度反馈作为PHANToM触觉设备的一部分，来创造更现实的触觉体验。他们提出了温度的一系列用途，包括用于医学模拟。温度也被用于环境计算中——比如，Lovelet(FujitaandNishimoto,2004)使得一名用户能够手持某种设备，将热信息传递到另一个使用Peltier设备的用户身上。

韦塔尔等人(Wettach et al.,2007)开发了一种显示屏，能根据温度来给予指引。某项非正式检测表明，人们可以根据该显示屏找到正确的方向。然而，信息传输有赖于特定的温度值，因而，史蒂文斯指出，这或许并非最有效的办法，因为身体并不是好的温度计(Stevens,1991)。韦塔尔等人(2011)进行了两项研究，探讨了用户如何测得传递到指尖、手掌、前臂背面及上臂背面的冷热刺激。研究人员在静态及移动环境下进行了测定。结果显示，手掌是最敏感的，冷比热更易被感觉到，且更令人感觉舒适；而且变化更快的、更强烈的刺激更容易被人察觉到，但也更令人感觉不舒服。

压 力

压力在交互中的最常见用途是在绘图板中，在这种情况下，增加压力可能会提高线条粗度，模拟了使用真实钢笔画画时的某些情形。这是富有表现力的，可使平面艺术家们的绘画更为精妙。类似的应用还有电子音乐，压力敏感型键盘可对声音施以更多的控制。斯里尼瓦桑和陈(Srinivasan and Chen，1993)使用食指进行了压力研究。参与者需在各种不同条件下(包括麻木的指尖，来检验消除触觉反馈后的效应)控制施加于某个力量感应器上的力量。他们发现，基于压力的界面至少需要有0.01牛顿的分解力才能充分利用人的触觉能力。米宗布奇等人(Mizobuchi etal.,2005)指出，0～3牛顿的力量范围是舒适且可控的，用户可以放心地运用5～6级压力（Ramoset al.，2004；Mizobuchi et al. ,2005)。

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拉莫斯(Ramos)等人针对绘图板的压力输入开展了某些关键性的人机交互研究。他们考察了压力可如何运用到视频编辑等应用中，提议用某套“压力插件”(Ramos et al.，2004)来完成基于压力的缩放、选择等任务。艾拉尼及其同事(Cechanowicz et al.,2007;Shi et al.,2008)考察了如何给鼠标加压来完成桌面交互，以及如何使用多压力传感器。结果显示，用户需施加更多压力时，速度就会变慢；研究还显示，“点击一选择”技巧比按着不动速度更快，尽管按着不动是最为精确的。近来，威尔逊等人(Wilson et al.，2010)研究了作为移动触屏设备一种输入技法的压力。结果显示，触屏设备用户能够区分并运用的压力等级多达10种，而且通过标准菜单进行导航时，准确率更高。

触觉界面的未来

对触觉交互用途的研究已表明其在各种不同应用中的好处，从针对视觉受损者的系统，到移动计算，现有研究已涵盖了非常多的领域。未来的研究可从下面四个领域进行突破。

第一个是将触觉模态与其他模态(视觉、听觉等)相结合，创造多模态或跨模态显示，使用户充分发挥各种感觉官能的作用。比如，众所周知的通过对多模态刺激进行某种组合，可能产生感知错觉。其中最著名的一个研究领域是尺寸或重量错觉(RossandGregory,1970;Murray et al.,1999;van Mensvoort,2002):当拎起两个体积不同而重量相同的物体时，人们会认为稍小的那个物体更重。该领域亟待人们的进一步研究；多种感官一起运用，可以解决许多有趣的交互问题。而且，以模内触觉组合为着眼点的研究还相当匮乏。比如，在触觉界面中综合使用温度与压力，能提高通过触觉模态传输的信息量，或增强刺激物的现实感。在真实世界中，我们会接触到许多种不同的模内感官。比如，当我们牵着爱人的手，我们能感觉到对方手的压力与温度一设想一下，如果你的手机能够模拟这种情形会怎样。

触觉反馈发挥重要作用的第二个领域是多点触控及桌面界面。许多大型触屏计算机使用直接基于手指的多点触控输入手段，可支持用户点击显示器的任意位置。这种配置意味着，用户可在桌面的任意位置使用，不必受到地点的限制。在这些情况下，需要针对不同手指与不同用户给予不同的反馈。将触觉反馈整合到这些界面上，比仅靠视觉反馈更有优势。

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第三个重要的研究领域是三维触觉界面的开发。当前作为输入/输出技术的碰触需要直接接触，无论使用的是触发式致动器还是触敏界面。当前触觉技术的制约意味着：基于接触的交互典型地受限于交互显示器前方或周围这个物理空间。对于大型交互显示屏而言，这意味着只有一部分用户可以进行互动；在拥挤的公共场合，用户必须争抢显示器前的位置。对于屏幕更小的移动显示屏，用户必须随时携带该设备以获取交互内容。然而，近来的技术进步，比如超声与电容性触觉反馈，意味着远距离触觉交互是有可能的。

最后，或许也是最重要的一点，新型触觉技术不断涌现，我们必须研究当前研究成果能否被再创造，甚至运用其他类型的执行器而得以改进。由于技术本身变得越来越便宜、越来越容易获取，我们或许可以确信，触觉界面将成为日常生活的一部分；而移动交互、视力受损者的电子盲文应用、行人导航系统及各种尺寸的多点触控设备将成为精巧的多维触觉反馈的主要特征。

参考文献：

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