由于3C電子產品功能日趨多元，制造商必須尋求各種方法改善人機界面（Human-Computer Interface；HCI），觸控屏幕具直覺化操作與軟件彈性…等特性，及擁有精致外觀與精密封裝的屏幕觸控界面，也因此大受歡迎！然而，上述觸控輸入裝置并未提供按鈕設置、及按下按鈕的觸覺確認機制，因此，在使用者互動及理解上反而造成障礙，影響產品操作效能，甚至于無法理解交易是否完成，相對使操作過程產生了負面影響…

    觸控屏幕技術可以說是3C產品的顯學！自蘋果計算機(Apple)推出iPhone、iPod Touch觸控設計的手機與MP3播放器后，全球掀起一股觸控面板使用風潮，不管是3C產品或是原本就運用大量觸控技術的公用信息站，沒有觸控技術整合似乎已經失去使用便利性。

     即便觸控面板設計能使3C或公用信息站這類電子裝置操作更簡便，但在某些應用場合中，觸控操作過程總是好像少了一點什么感覺？尤其是沒有如實體按鍵、開關的觸感，而缺乏觸覺回饋功能所造成的問題，已足以澆熄業者將機械按鍵轉換為數碼控制的意愿。而上述問題最簡單的解決方法便是加入觸覺回饋功能！

    觸控回饋功能亦稱作「彈力回饋」，可整合至無移動或低度移動的觸控界面中，象是固定式公用信息站、公眾計算機…等設備。以Immersion推出的TouchScreen系統為例，這項技術是透過獨特的反饋機制，使虛擬屏幕或圖形化面板按鈕能擁有如逼真按鍵的觸覺反饋感受，例如，在按下與放開虛擬按鈕時，面板系統會同時產生類似機械式按鈕觸覺，即可改善前述未搭配彈力回饋設計的觸控面板操作問題，更能增加其它使用功能(如按鍵時同時回饋操作音效、回饋反應…等)。

觸覺回饋運作原理　類似機械式按鈕觸感

    為提供觸控面板具觸覺回饋功能，系統組件就必須依賴觸控輸入裝置的質量，但與其基本架構相同，大多透過1個致動器支持高速控制功能。例如，當使用者按下1個屏幕上的虛擬圖形按鈕時，彈力回饋系統即根據預設觸覺效果迅速驅動致動器(制動器產生類似行動電話內的來電震動馬達回饋反應)。

    當使用者觸碰屏幕時，具觸覺反饋技術的觸控屏幕，會將觸按訊號傳送至觸控輸入裝置控制器，該控制器提供被接觸點的屏幕位置信息。這個位置信息將傳送到主控端應用，主控端應用再命令TouchSense控制器執行特定觸覺效果。

    而該致動器震動時，觸控面板的圖形操作界面(User Interface；UI)亦會同時提供圖形按鈕移動觸覺，就像按下與放開的機械按鈕完整操作動作狀態。由于觸控輸入裝置產生震動時，不僅反應速度極快(幾乎即時反饋)，且震動位移幅度相當小，因此，觸覺回饋功能并不會干擾屏幕顯示畫面質量。

    現今，若想讓具觸控操作技術的終端裝置支持1個觸控系統，對于處理器的運作負荷量來說，并不是太沉重的負荷，整合后亦可讓整個觸控流程與反饋反應表現更加順暢、即時，加上觸控輸入技術已十分普遍，市場上已有提供現成致動器的相關解決方案。

    彈力觸控技術的觸控啟動控制功能，其最初開發假設為復制實體按鈕或開關的完整動態反應與效果。然而，人類手指的辨識(體驗)能力實際上并不如想象中高。經過數千小時研究實驗發現，若結合適度加速度，人類手指的神經元能偵測出極微幅的動作。即僅須0.1mm的微小震動動作、加上至少1.5gee的加速度反應，就能提供整個壓按機械按鍵、開關特有的回應手感反應。但1.5 gee加速度的低門檻，并不足以產生最佳觸覺回饋，反而需利用加速度與包含較強刺激的位移設定組合，才能產生更有效的壓按回饋體驗結果。

    關于加速度與位移設定(可參照Immersion A300致動器加速度與時間曲線圖)，透過「相位影像」(phase portrait)具體化。觀察A300加速度與位移相空間行為圖所示，當觸覺技術與觸控界面裝置成功完成電子機械整合后，即可產生相位影像。

    至于觸覺震動或「效果」，整個觸按回饋系統亦可搭配聲音與顯示變化同時出現，甚至可強化觸按體驗的真實性，讓觸控屏幕也能有機械式按鍵、開關才有的壓按感受，創造更吸引人的多重感官經驗。從產生各種機械開關的按壓與推/拉效果，甚至是更復雜的非線性震動運作與模擬，各種觸覺效果皆能利用觸壓感應與致動器獨特的反饋模式被重塑呈現出來。

    例如，呈現觸控屏幕所缺乏的機械壓按感受的致動器，可藉由變更頻率、波型、振幅與效果持續時間…等不同致動條件，讓這些回饋反應亦能支持各式使用者接口要求的不同呈現功能：

●短暫且細微的觸覺效果：可用來協助使用者尋找他們在鍵盤上的對應位置，用途類似計算機鍵盤J鍵與F鍵上的小凸點。

●常用功能按鈕：例如鍵盤上的Enter、Start、Back、Next…等重要按鍵，可提供獨特觸覺反饋，并呈現不易出錯的特殊反饋行為確認機制，同時協助警告使用者已經按錯按鍵！

●快轉與回轉…等控制功能：可依速度增加或減少，產生微幅震動效果。

●拖曳清單卷軸滑桿效果：可在經過每個選項時，搭配滴答聲或止動感覺反饋效果，提供使用者更多的控制手感。

彈性與高效率的整合

    理論上，上述觸按反饋技術可運用在各式尺寸觸控式輸入裝置，甚至整合觸控面板與處理器搭配設計，檢視Immersion目前的相關解決方案，Immersion現僅支持對角線2.5至36.0寸的屏幕與面板應用。

    觀察Immersion系統架構內容，當業者欲設計具觸覺反饋技術的觸控控制功能時，應考慮如下設計關鍵：

●控制軟件：控制軟件可以安裝在1個專屬、或現有的微處理器內，或搭配Immersion提供的控制機板上實現此功能。

●致動器：其實致動器即為現貨供應的偏軸轉動慣量(Eccentric Rotating Mass；ERM)組件，這也可以式Immersion設計的裝置組件。

●觸覺效果組件庫：觸覺效果組件庫事實上是將各式按鍵觸覺效果，逐一轉為數碼化反饋資料，將資料匯整、編碼架構專屬觸感反饋模擬動作資料庫。

●應用程序界面(API)：API(Application Programming Interface)為系統軟件開發，可直接在程序中應用、呼叫各種觸覺效果，借以簡化反饋觸控屏幕設計，讓功能邏輯在產品上更容易完成，并增加開發效能的程序界面設計。

    Immersion即提供3種TouchSense整合套件，此可開發者快速開發各種尺寸觸控輸入裝置原型方案。整合套件中包含致動器樣本、已安裝軟件的控制機板、參考設計概要、機械與電子整合指南與軟件開發套件…等必備工具與文件。

控制軟件：

    在常見的觸控反饋系統設計中，若產品開發者選擇使用電路板設計，則有2種模式可供選擇，包括透過RS-232或USB界面進行連接。如果選擇嵌入型方案(如將控制軟件直接與處理器整合)，則可選擇TouchSense執行時可執行程序。

致動器：

    致動器的尺寸及種類，將影響其可支持的觸控屏幕尺寸，例如小尺寸的行動裝置，可選用體積小巧、功率較低的省電型致動器；大型屏幕(如公眾顯示器、公用信息站…等)觸控反饋設計中，所使用的致動器體積與反饋功率自然不能太低。

    觸控輸入裝置的大小將影響致動器尺寸與規格！根據質量、組裝方法、成本、空間、功耗與觸覺效果呈現細節決定。根據經驗法則，超過9或10寸的觸控式輸入裝置，若想呈現高質量的觸按反饋效果，設計中至少需要1個Immersion橫向致動器，至于小于6寸的觸控式輸入裝置，則應采行ERM慣性致動器，介于7至9寸尺寸的觸控裝置設計，則可選擇上述2種致動器搭配使用，但仍須根據裝置整體功耗、尺寸、功能…等要求進行零組件選擇。

觸覺效果組件庫：

    觸覺效果組件庫包括各種觸壓、觸按反饋效果，是讓使用者能明確分辨各種按鍵控制效果的重要設計內容！這將關系到終端產品的差異化與實用性。觸覺系統可讓研發者透過更便利的方法，實際感受各種效果，然后再選擇最符合特定應用需求的呈現效果，把復雜的觸按反饋設計整合到使用者界面中。觸覺效果組件庫設計時應充分考慮人體觸碰產生的震動波型與生理學反應，并針對常見使用狀況在回饋效果反應進行最佳化設計。

應用程序界面(API)：

    TouchSense API可用來從主應用過程調用觸覺效果。TouchSense軟件開發套件內含大量程序開發選項，包括Windows Active-X控制項、1個原始碼形式的跨平臺API及搭配客制化界面的通訊支持方案。此外，另提供大量范例程序碼，與加入主應用程序中的觸覺回饋功能的全部流程描述也包含在內。

設計的時間與成本

    以TouchSense套件為例，如果開發商品想用最短時間整合觸按反饋效果技術，亦可選擇參考整合流程設計指南，例如，Immersion與整合業者經常共同支持更快的開發原形與搭配系統彈性設計，相關整合設計通常僅需1周或更短時間內即可完成軟/硬件原型開發。
針對不同應用與市場　評估觸覺回饋功能

    針對不同應用與市場，產品開發者應選擇不同觸按回饋功能設計，而觸控屏幕顯示單位及應用實例，則可提供1個最簡單、快速的產品開發途徑，亦能協助廠商評估整合觸覺回饋功能的觸控式屏幕，是否能改善既有產品的操作功能。

    雖然結合觸覺回饋功能的觸控屏幕與數碼控制才剛進入市場，但它們已在改善HCI(Human-Computer Interface)人機操作界面，及提供更直覺、更吸引人與更滿意的觸控經驗。