Рельєфні кнопки легше натискати на дотик, особливо якщо це кнопки на поверхні контактного екрана (фото Chris Harrison, Scott Hudson).
Поява сенсорних екранів свого часу набагато збагатило взаємодія людини і машин. Однак іноді класичні кнопки під пальцями краще новомодної електроніки. Але як щодо суміщення? Перші прототипи дисплеїв, «намальовані» кнопки яких здатні фізично знаходитесь у скрутному становищі, побудували в інституті Карнегі-Меллона.
Чутливі до дотиків екрани істотно спростили введення даних в цілому ряді областей застосування, однак вони мають один недолік - на дотик неможливо зрозуміти, яку кнопку ви натискаєте. Залишається тільки дивитися. Тим часом існує чимало ситуацій, коли натискати треба наосліп.
Скажімо, під час руху в автомобілі. Так, зараз вже і в легковиках зустрічаються контактні екрани на передній панелі, але жоден розсудливий водій не стане довго копатися в їх меню і підміню, поки авто їде невідомо куди.
Змінити ситуацію міг би дисплей, який комбінує переваги сенсорних екранів (висновок зображень найрізноманітніших кнопок) з «тактильним перевагою» буквально натискає клавішу. Таку систему придумали аспірант Кріс Харрісон (Chris Harrison) та професор Скотт Хадсон (Scott Hudson).
Імітація банкомату за допомогою нового дисплея. Рельєф кнопок на екрані змінюється в залежності від стадії роботи з дисплеєм, що добре видно в нижньому ряду знімків з бічним світлом (фотографії Chris Harrison, Scott Hudson).
Складається цей екран з основи, на якій закріплена прямокутна рамка з одним або декількома ізольованими за допомогою перегородок відсіками. Зверху рамки розташована прозора маска з набором фігурних отворів по формі майбутніх кнопок, і, нарешті, вінчає все шар напівпрозорого латексу.
Рельєф на поверхні нового дисплея виростає завдяки повітряному насосу, який накачує або відкачує повітря з порожнин під кнопками. Відповідно, фігурки, вирізані в масці, або виступають над площиною екрану, або формують западини. Ряд таких кнопок легко визначити на дотик і натиснути потрібну. А саме натискання буде супроводжуватися прогином мембрани, що дає тактильний зворотний зв'язок.
Найпростіший варіант нового дисплея. Тут він показаний без виведення зображень, тільки з включенням рельєфу кнопок. В даному випадку - це поглиблення (насос працює на розрядження). Але ті ж фігури можуть бути опуклими, якщо поміняти відносне тиск під мембраною на плюсове. Для забезпечення прояви фігур латексна плівка наклеєна на маску (клей показаний синім кольором) (ілюстрація і фото Chris Harrison, Scott Hudson).
Для виведення зображень позаду маски є мініатюрний цифровий проектор. А за визначення точок контакту пальців з екраном відповідають інфрачервона камера і ІК-підсвічування, знову-таки розміщені на зворотній стороні.
Причому працює ця система незалежно від режиму кнопок. Коли насос вимкнений - екран залишається плоским, але як і раніше продовжує показувати будь-яку картинку і відчувати дотики користувача.
Більш складний варіант. Клей покриває не всю поверхню маски, тому при включенні кнопок на «вдих» і «видих» рельєф їх різниться (ілюстрація і фото Chris Harrison, Scott Hudson).
Це не перший пристрій, в якому дослідники вирішили скористатися пневматикою для створення рельєфних кнопок. Але це перший приклад апарату, в якому відразу з'єднані три речі: пневматичний «морфинг» поверхні, висновок динамічних зображень і чутливість до дотиків, - стверджує Харрісон. В інших проектах, мовляв, досягалися будь-які дві мети з цих трьох.
Але чому б просто не зробити панель з безлічі справжніх кнопок, кожна з яких була б ще й маленьким дисплейчик? Таке рішення можливо, ось тільки що вийшов апарат в цілому не буде дисплеєм.
Варіант з підкладкою без клею дає цікавий ефект. У режимі розрядження на поверхні з'являються увігнуті кнопки, а в режимі накачування повітря мембрана відділяється від екрану і формує півсферу, на яку можна виводити, наприклад, зображення глобуса (ілюстрація і фото Chris Harrison, Scott Hudson).
А прототипи з інституту Карнегі-Меллона - це саме екрани. Причому здатні з високою точністю визначати точку контакту пальця з екраном (це необов'язково буде середина визначеної маскою кнопки) і видавати відповідну команду.
Кілька пневмокамер всередині дисплея дозволяють управляти опуклістю і втягуванням груп кнопок окремо (фото Chris Harrison, Scott Hudson).
До того ж при включенні пневматичної частини комплексу з'являється можливість організувати ще один канал введення, крім ІК-камери. Саме по собі зміна тиску повітря в відповідь на прогин кнопки тут зчитується спеціальними сенсорами (визначальними це тиск з точністю 3 Паскаля і вимірюють його з частотою 9 герц) і служить додатковим сигналом.
Наприклад, опукла кнопка перемотування треків або сканування радіостанцій може не тільки включати ці функції, але і змінювати швидкість сканування в залежності від ступеня натискання.
Примітивний макет приладової панелі авто в режимі плоского дисплея і в режимі увігнутих кнопок (фото Chris Harrison, Scott Hudson).
Більш того, в тесті були зрівняні опуклі пневматичні кнопки, пневматичні кнопки в увігнутому стані, той же дисплей в режимі «пласка поверхня» і кнопки справжні, «фізичні».
Виявилося, що по зручності використання, зокрема, щодо мінімальної кількості кнопок, які потрібно на дотик перебрати, щоб знайти бажану, опуклі ( «позитивні») клавіші нового пневмодісплея перевершують своїх «негативних» побратимів і плоский дисплей (що можна було припустити). Але також (що стало несподіванкою) опуклі еластичні кнопки сенсорного дисплея виявилися для досліджуваних краще справжніх кнопок!
Варіант дисплея з втягуванням фону і з вмонтованими під латекс прозорими жорсткими кнопками, за рухливість яких відповідає додаткова мембрана всередині пристрою (фото Chris Harrison, Scott Hudson).
Втім, в основних сферах застосування, на які націлений новий екран, компактність - не головне. А це не тільки панелі приладів в авто, але, наприклад, банкомати і торгові автомати, інші стаціонарні пристрої.
Можна, звичайно, побурчати, що еластичні кнопки легко рвуться і тому нестійкі до атакам вандалів. Довговічність системи з рухомими елементами викликає сумніви. Та й про універсальність такого екрану говорити не доводиться - рельєф кнопок визначає жорстка матриця під латексом.
І все ж розробка Харрісона і Хадсона симпатична і перспективна. Хоча б як варіант спеціалізованого дисплея. Так, і ми нічого не сказали про ігри.