下一章描述了各种方法 触觉交互 可用于增强人机界面，我.e. 交互产品的设计. 首先对触觉交互的广泛潜在应用进行一般性讨论, 这一章很快就转到关键的物理方面, 感知和技术问题可能会影响皇冠官网登录利用这种潜在的丰富互动资源的方式. 广泛的研究课题一路访问，并为基础提供建议 设计原则 在任何试图利用某种程度的触觉交互的界面中，都应该考虑到这一点.
20.1介绍
让皇冠官网登录考虑一下为什么皇冠官网登录可能对探索触觉互动感兴趣 设计过程 at all? After all, 在任何给定的界面中，视觉通道不都是最突出的吗? In terms of display and feedback, this is often true; as users we perhaps expect to first see 在皇冠官网登录开始与它们交互之前，皇冠官网登录的可用控件和选项, 类似地，皇冠官网登录可能也期望如此 see 皇冠官网登录采取任何行动的结果. 长期以来，界面设计一直在尽可能地提供额外的强化方法, 与特定 emphasis 皇冠老牌网站听觉反馈的运用. So, 任何给定的动作都可能通过视觉和听觉反馈的组合得到强化, indeed, 在不断扩大的音乐和音频软件市场中, the feedback may be primarily auditory anyway; the music or sound itself. 毫无疑问，这种强大的组合可以实现丰富的显示和反馈形式, 但是把皇冠官网登录从一个带到另一个的交互作用通常会通过 touch.
皇冠官网登录选择和操作这些不同的物理和虚拟对象的方式将是通过移动和触摸的结合 触觉交互. 这也许是事情开始变得有趣的地方，尽管在视觉和听觉反馈方面有大量的研究和良好的界面设计实践, 皇冠老牌网站触觉交互的“好”设计的细节仍然很少. So, 对于皇冠官网登录的第一个问题的第一个答案可能是，就触觉交互可能提供的潜在反馈来源而言，它可能被低估了. 主要的关注点可能过于坚定地固定在“做”而不是“接受”上。. So, 在一个视觉显示已经相当混乱的世界里, 将部分信息转移到听觉通道可能会带来真正的好处, 但也有可能是一些反馈对皇冠官网登录的触觉更直接有意义. 举例来说，选择和定位屏幕上的虚拟推子的动作可能很简单 feel 比任何时候都更有意义 sound.
作者/版权所有人:Daniel Williams提供. 版权条款和许可:cc - at - sa -2(创作共用属性-相同方式共享.0 Unported).
Figure 20.1:有形的例子 交互设计 “做”-“可反应”. 注意信息提示，告诉用户每个块做什么是可视的, 触感是指用户如何采取行动.
作者/版权所有人:Richard Drdul提供. 版权条款和许可:cc - at - sa -2(创作共用属性-相同方式共享.0 Unported).
作者/版权所有人:由Mailer Diablo提供. 版权条款和许可:cc - at - sa -3(创作共用署名-相同方式共享.0).
Figure 20.2 A-B:“接收”的触觉设计实例. 这些不同的纹理在脚下的感觉是不一样的, 这种纹理的变化会告诉盲人(或发短信的)行人什么时候停下来，什么时候注意.
这一论点本身就相当令人信服, 但现在让皇冠官网登录考虑在许多情况和环境中，视觉上占主导地位的显示是不切实际或不可能的. 也许最明显的例子是为盲人用户设计非视觉界面. 这里有许多问题需要考虑，其中一些将在本章的后面出现. 然而，现在的关键点是图形化 用户界面 (GUI)需要使用非视觉手段进行有效的翻译和交流. 这里有一些帮助可以利用, 屏幕阅读器可以使用合成语音来阅读屏幕上的文本或描述结构布局，但如果以用户能够“感受到”控制的方式显示结构组件，岂不是更快、更有信息? 所以，有 非凡的 对于一些计算机用户的需求，从视觉主导的界面显著转移可能是有益的. However, 在各种情况下，对于没有额外个人需求的用户来说，情况可能也是如此. 控制车辆时, 例如, 或操作专业机械, 能够与周围环境保持近乎持续的视觉接触可能更“安全”. Indeed, 现在，车内娱乐系统的控制位置通常在转向柱上，触手可及，无需将视线从路上移开. 在某些情况下, 眼前的环境可能无法提供足够的光线来轻易地看到正在发生的事情. 在极端的情况下 scenarios, 也许某个环境目前处于应急照明之下, 在不那么安全的一端, 也许客厅太暗了一点，用遥控器很难控制家庭影院.
So, 原因有很多, 作为设计师, 皇冠官网登录可能希望探索非视觉交流模式. 皇冠官网登录对这一章的兴趣, though, 是与触觉互动, 稍后，皇冠官网登录将考虑可以利用的各种技术(现有的和新兴的)来实现这一目标. However, 与所有其他形式的交互和反馈一样，存在物理和感知上的限制和界限，这将影响任何新设计的有效性.
20.触摸心理学
开始了解如何将触觉交互成功地集成到人机界面中, 了解人体如何检索和处理有关其周围环境的信息是至关重要的. 这发生在两个层面:身体和知觉. 在物理层面, 皇冠官网登录的周围神经系统使用许多不同类型的神经收集信息，每种神经都对特定的东西敏感 type 的刺激. 周围神经系统收集的所有信息都通过中枢神经系统传递到它的最终焦点:大脑. 正是在这里，信息被解释，然后被采取行动, 正是这个解释的过程构成了知觉层面. 为了本章的目的, 皇冠官网登录将避免进一步讨论人类神经系统的生理构成, 但对于任何考虑在设计环境中探索触觉交互的人来说, 这确实应该成为你推荐的进一步阅读的一部分.
卢米斯和莱德曼(1986)提供了一个有用的概述，通过触摸来解释信息的三个方面，可以统称为 tactual perception. 他们指出，有两种基本而不同的感官共同为皇冠官网登录提供了触觉:皮肤感和动觉. 皮肤的感觉提供了一种对皮肤内感受器刺激的感知, 而动觉提供了身体相对位置的意识(头), torso, limbs etc.). 涉及其中一个或多个的知觉可以被视为 触觉感知 因此，这种知觉有三种形式.
触觉感知 仅仅依赖于皮肤刺激的变化，比如在个人皮肤上描摹图案. 触觉感知 alone means that the individual in question must be static; otherwise the kinesthetic sense will be incorporated.
动知觉 与动觉刺激的变化有关吗. However, 没有皮肤感觉的触觉知觉只能在人为的情况下实现，例如使用麻醉剂来抑制皮肤的作用.
触觉感知 触觉知觉的形式包括触觉知觉和动觉知觉吗, 这就是皇冠官网登录在日常生活中使用触觉来探索和理解皇冠官网登录周围的环境.
个人在任何特定时间对皮肤或动觉收集信息的控制水平导致了以下五种触觉模式, 前三种模式哪里没有控制. 事实上，从这些定义可以看出，在五种模式中，只有最后一种模式， 主动触觉知觉, 在使用触觉交互的界面设计中有真正的意义吗.
触觉感知-皮肤信息单独.
被动动觉知觉-传入动觉.
被动触觉知觉-皮肤信息和传入动觉.
主动动觉知觉-传入动觉和传出复制.
主动触觉感知-皮肤信息，传入动觉和传出复制.
作者/版权所有人:Amanda M. Williams. 版权条款和许可:cc - at - sa -3(创作共用署名-相同方式共享.0).
作者/版权所有人:Amanda M. Williams. 版权条款和许可:cc - at - sa -3(创作共用署名-相同方式共享.0).
Figure 20.3 A-B:振触觉反馈, 如这个原型手套使用, 利用使用者的皮肤感觉.
作者/版权所有人:Maria Ly提供. 版权条款和许可:cc - at - sa -2(创作共用属性-相同方式共享.0 Unported).
Figure 20.4:动觉提供了对身体相对位置的意识
20.3触觉交互的实用性
最终, 任何包含触觉交互的人机界面的设计都必须在设计时考虑到许多相同的问题, 例如, 触觉图, 在这个领域有相当多的研究可供皇冠官网登录参考. 在皇冠官网登录深入考虑这些感知特性之前, 让皇冠官网登录首先快速考虑一下之间的关系 touch and sight.
20.3.视觉vs触觉
皇冠官网登录对视觉的普遍依赖表明，如果皇冠官网登录的触觉和视觉之间发生冲突, 这将是视觉方面成为主导. 这种感官信息的冲突形成了洛克和维克多(1964年)的研究基础，他们使用光学圆柱体给一组实验对象一种视觉印象，即一个实心方形物体实际上是矩形的. 对于实验中的受试者，触觉印象没有改变. 面对这种冲突的受试者通常对大小和形状的判断与那些只面对冲突的对照组成员相似 视觉信息.
However, McDonnell和Duffett(1972)认为Rock和Victor的实验可能存在方法上的缺陷，可能会产生一个 bias 支持远见. 在他们对原始实验的重做中, 受试者被要求检查桌子表面的木块. 为了检查积木的下部，受试者必须摸到桌子下面. 实验对象得到的印象是积木穿过了桌子, 而实际上是用了两块积木来给人这种印象. In effect, 受试者检查的每一块木块都是一对木块，木块的宽度和桌子两侧的突出部分是相同的，但长度可以不同. 采用5对块，差异比为1:1、1.29:1, 1.67:1, 2.2:1和3:1. 在检查了每个块之后, 受试者必须从一组长度没有差异的比较块中选择最匹配的. 该小组的平均分表明，受试者选择了一个比较块，这个比较块是他们的视觉和触觉印象之间的妥协. However, 进一步的研究表明，受试者做出了符合视觉或触觉印象的选择，并且有相当多的反应模式，例如视觉 dominance 不能被认为是重要的.
Heller(1992)还指出，Rock和Victor最初的发现不应该被广泛应用，以至于认为当触觉和视觉之间存在冲突时，视觉总是更主要的感觉. 在海勒的实验中，实验对象被要求探索浮雕字母 P q b d w and m 在镜子里看着他们. 例如，主题应该是探讨这封信 w 在看信的时候 m. 当被要求辨认字母时, 大多数人依赖触摸的反应范围很广, 有的依靠两者之间的妥协，只有一个依靠视觉.
It seems, therefore, 视觉优势和触觉优势不应该被认为是二分法，因为有证据表明，当这两种感觉发生冲突时，它们会相互妥协. 除了, 这种程度的妥协很可能是高度个性化的，也会受到一种或两种感觉适合任务性质的偏见的影响.
20.3.2视觉到触觉映射
Klatzky和Lederman(1987)认为，由于空间分辨率描述的局限性，许多触觉图可能会存在问题, 例如, 被看得很清楚的线条图可能感觉不太好，因为尺度对于这样有限的带宽来说太小了. Klatzky和Lederman还指出，在触觉图形显示的设计中，经常使用一种有根本缺陷的触觉处理模型. 简称为 图像中介模型, “手的功能就像一只急需戴眼镜的流动眼睛”(克拉茨基和莱德曼1987). 所做的假设是，产生的空间图像等同于使用视觉产生的空间图像. However, 这种图像会受到一些因素的影响，比如触觉传感器的低分辨率，以及由于长时间探索“图像”的性质而对内存的需求. 然后，这个图像被传递给视觉系统的图像解释器，从而产生一个心理图像，这可能看起来像是由视力不佳的人在视觉上检查了原始图表.
与这个模型相反, Klatzky和Lederman认为触觉系统有自己的感知系统和解释处理器. 触觉和视觉只是感知的不同方式, 尽管在更高的认知水平上，触觉系统可能会与视觉系统有一些收敛. 也许Klatzky和Lederman最重要的建议是，触觉系统并不是图像的有效中介. 举个例子, 据说，如果一个人被要求想象看着一只猫, 他/她可能会想象出它身体的形状，也许还有皮毛的颜色和图案. However, 如果同一个人被要求想象触摸一只猫, a very different image will result; the softness of its fur and perhaps the warmth of its body.
在Klatzky和Lederman对三维物体的探索中, 记录了一系列的勘探方法. 特别令人感兴趣的是物质维度(e.g. 硬度和纹理)可以快速可靠地提取, 而结构信息提取速度慢，容易出错. 如果假定触觉系统将倾向于以最小的努力产生最大回报的编码机制, 那么，经济系统将有利于基于物质的探索和编码. 一项特别的研究涉及受试者在四个维度上对不同物体进行分类:硬度, 表面粗糙度, 大小和形状. 每个维度有三个变化, 所有可能的组合都包含在整个组中. 实验对象只是被要求将相似的物体放入一个普通的箱子里. 通过检查每个箱子中的对象, 已经证明最突出的方面是可以确定的. 例如, 所有粗糙的东西都在一个箱子里吗, 中等的是粗糙的，中等的是光滑的, 那么表面纹理应该是最显著的维度.
结果因探索条件的不同而不同, 受试者更喜欢硬度或质地的物质尺寸. 当相似性被定义为物体的“感觉”时，这种模式没有改变, 但是当相似度被定义为物体在视觉上相似时人们对结构维度的依赖有了很大的转变. Finally, 当实验对象被允许看到这些物体时, 结构尺寸又是最强的. 尽管这些研究是用三维物体进行的, 这些发现可能同样适用于触觉图设计，尽管只有轮廓和纹理适用. 特别是, 如果一个展示部分是视觉的，但也要加强一些触觉元素, Klatzky和Lederman的发现可能有助于建立如何在视觉和触觉通道之间最好地分配信息.
20.3.3线条符号
也许最简单的触觉对象是代表线条的原始绘制物. 直线和曲线可以被认为是大多数图形表示的构建块, and graphs, maps, 而其他图在构造过程中可能严重依赖于线的使用. 当使用凸起线条作为视觉线条的触觉替代品时，有两个问题很快就会显现出来:
追踪他们有多容易?
区分不同的线宽有多容易?
皇冠老牌网站线的可追溯性, Bentzen和Peck(1979)进行了一项比较研究，该研究解决了用手指描摹哪种风格的线条最容易跟随的问题. 使用了四种线条风格:单线连续(平滑), 双连续的, 单点(粗点)和双点. 之所以选择它们，是因为它们似乎被认为是最常用的四种, 但没有任何证据证明哪种更好. 除了确定哪些行通常最容易跟踪之外, Bentzen还对跟踪在两个特定场景中的影响感兴趣:
行没有交点的显示.
显示哪些行有交点. 粗对平，单对双.
两个显示器是用压花塑料片制作的. 一个简单的显示使用了所有四种线条类型, 没有交集, 都包含一个直角, 一个钝角，一个锐角和一个1的半圆.5in. 它们通过3个3in的直线段和3个1 in的直线段连接.5in. 复杂显示器有四种线条样式，使用相同的跟踪组件, 但每条线都在某一点上与其他三条线相交.
得出的结论是，粗糙线与光滑线的性能没有显著差异，因此在使用触觉图时不是一个真正的设计问题. 单线，粗糙或光滑，更可取的双线(0.相隔25英寸)，用于没有相交线的触觉显示器. 双线和单线没有找到真正的结论, 在十字路口，除了两人，他们的表现都比一人好. This, however, 被认为是所使用的显示器的设计所特有的，因此在这个阶段并不重要. 最后一个观察结果是，一条窄线与双线相交是不可取的特征.
Lederman和Campbell(1983)的一项实验探索了为盲人使用带有有形图形显示的凸起线条. 使用了四种不同的方法来呈现图表.
No-grid 除了主要轴上的抽搐，在主要图形区域没有网格线.
Grid-on-graph - tics以网格格式扩展到主要区域.
Grid-on-overlay 网格是没有网格版本的叠加. 受试者可以不断地将覆盖层向下拉到图形上.
Grid-on-underlay -与网格叠加相反. 在这里，网格是底层部分，图形可以下拉到网格上.
使用了三种线条风格:平滑、大点和小点. 从可追溯性的角度来看, 结果令人鼓舞, 但在图表中，这三种线类型都很接近, 执行任务所花费的时间明显更长，而且这些任务更有可能不准确. 调查人员的一些笔记中提到，当最初用图表呈现时, 一个主题将倾向于探索它的一般格式，如主轴, 符号和标签. 在角落的砂纸正方形被用来检查正方形和主轴的巨大效果, 大手一挥，受试者就能迅速熟悉图形的尺寸和比例. 由于有些人会用双手探索，因此可以观察到个体差异, 而另一些人则倾向于将一只手放在原点上作为参考点. It also appeared that both the no-grid and grid-on-graph formats were preferred to the other options; both seemed to be equally 使用方便.
另一个影响触觉线条辨别能力的因素的探索涉及到一条线比另一条线宽的感知(Berla和Murr 1975)。. In essence, 五种标准线条的粗细分别与一组线条进行比较，其中一半较窄，另一半较粗. 使用的五种标准线粗细为0.1, 0.15, 0.2, 0.25 and 0.3cm wide. The 0.1厘米的线有6条逐渐变窄的线和6条逐渐变宽的线，以0.01cm，而所有其他行使用的步长为0.013cm. 每条直线都近似为0.身高64厘米. 当给出一条标准线和一个变量时，受试者必须指出哪条线最宽. 结果表明，随着标准的增加，个体感知一条线比标准宽所需的额外宽度的百分比下降. 例如，最细的标准线(0.1cm)需要宽20%至48%，而最粗的线(0.3厘米)需要厚11%至27%. 然而，这种趋势并没有继续下去. 当标准线的粗细为0.64cm and 1.27cm时，表现开始下降. 这是由于线宽开始延伸超过平均指尖的宽度，结果是线的两边(或边缘)都不容易被感知. 结果表明, though, 有一组非常有用的高度可区分的线宽，可以安全地使用，线宽的差异将在触觉显示中发挥重要作用.
Nolan和Morris(1971)提出，在任何给定的时间内，只有大约8个触觉线性符号可以被使用，在相似性发生之前，最多可能只有10个. 詹姆斯和吉尔(1975)的一项研究表明，有10个这样可区分的线性符号, 但他们无法超越诺兰和莫里斯的上限.
20.3.4点符号
点符号可能被最好地描述为那些被设计成只需最小限度地移动指尖就能探索的符号. 使用这些符号的一个重要方面是，在与背景的对比中，它们能有多好地被感知. 这通常被称为 图形-背景问题. 其中一个方面是凸起的符号是否比切割的符号更容易识别. 一个假设，即两者之间没有特别的区别已经被测试(诺兰和莫里斯1971年)，与流行的观点相反，它似乎存在 is 一个显著的差异. 盲文读者被要求描摹一个触觉符号，然后从五种可能的符号中找到相同的符号. 这是使用一组凸起的数字和一组等效的切割数字进行的. 诺兰的研究结果表明，事实上，凸起的雕像明显优于切开的雕像. 虽然有增加的错误率与切割符号, 显著的结果是阅读时间需要增加38%左右. 这意味着，如果使用凸起的数字，大多数触觉符号将被更快、更准确地读取.
Lambert和Lederman(1989)对触觉地图符号的相对易读性和意义的研究表明，有三种类型的触觉符号可供使用. 有些符号具有固有的含义，如电话形状, 有些可以暗示一个含义，比如一个尖尖的符号表示停止，有些可以有非常任意的含义，比如用一个正方形来表示一个洗手间. 所使用的符号的大小在0.635cm和1.每边27cm. 这些都是基于之前对盲人的观察和研究. 莱德曼讨论的一个显著特征是, 尽管有些人会立刻喜欢或认出某些符号, 一个符号是否具有内在意义的问题并不是最重要的. 长期使用, 任何符号都将开始暗示特定的含义，因此，任何触觉图的成功实现都将需要皇冠官网登录开销.
20.3.5区域符号
The term 区域的象征 用于描述触觉图中使用纹理或触觉模式来传达信息的区域. 术语触感图案可能意味着一个被切割或凸起的符号覆盖的区域，这些符号可以很容易地被认为是可识别的，并与类似的图案区分开来. However, Lederman(1982)指出，触觉模式感知的一个基本方面是对纹理的感知. 她举了婴儿皮肤光滑的例子, 砂纸的“粗糙度”, 羊绒的“柔软”, 弹性的“弹性”和冰的“滑滑性”. 纹理本身就提供了大量的触觉反馈，皇冠官网登录需要决定一个区域的触觉模式是否与其他区域的模式高度区分.
作者/版权所有人:未知(待定). 版权条款和许可:未知(有待调查). 中“例外”一节 版权条款 below.
Figure 20.5:一些可能的区域触觉符号的例子
Lederman讨论了一些已知的皇冠老牌网站纹理感知的问题，概述了她是如何使用在表面切割有线性凹槽的铝板来研究粗糙度的感知的. 她的研究结果表明，影响粗糙度感知的主要因素是沟槽切割的宽度与其间距的关系. However, 她还表明，施加力是第二个最重要的因素, 其次是手速. 更大的施加力产生的结果显示更高的比例的感知粗糙度, 当手的速度逐渐降低时，这种情况就会出现. 这些发现具有重要意义，因为它们可以在设计适当的触觉图案作为区域符号方面发挥重要作用.
Loomis(1981)描述了一系列影响触觉模式感知的局限性:空间分辨率, 间隔大于分辨率极限的刺激之间的相互作用(干扰), 时间分辨率, 知觉整合和注意力有限.
空间分辨率——这通常与两点界限有关 test 绘图员的指南针的两个点放在一个人的皮肤上，彼此靠得很近. 感兴趣的距离是两个点被视为一体的阈值. 然而，卢米斯将空间分辨率分解为三个进一步的因素. 首先是皮肤的机械性能. 当一个点放在皮肤上时, 皮肤变形的梯度将大大小于刺激的梯度. 其次，有机械波传播的性质. 当一个点被刺激时, 行波产生, 当被其他机械感受器接收时, 导致“模糊”效果. 最后，还有神经组织，这意味着空间分辨率取决于:
密度:皮肤某一特定区域的机械感受单位的密度.
大小和 灵敏度 这些单位.
皮层投射区中代表同一区域的神经元数量.
大间距刺激之间的相互作用 两点界限测试就是一个很好的例子, 但重点是评估两个刺激被视为一个的距离. 有两个这样的刺激出现在相隔很远的身体位置, 比如分开双手, 会在两者之间产生幻觉吗. 另一个幻感的例子发生在快速刺激出现在一个点，然后立即到另一个点. 由此产生的感觉是一系列均匀间隔的感觉从一个位置移动到另一个位置. 皮肤掩蔽也可以发生在一个刺激可以完全被另一个更强的刺激的存在.
时间分辨率 -一个人仍能清楚地感知到两个短暂脉冲分开的最短时间. 卢米斯表示，对此进行的一系列实验已经得出了从2毫秒到40毫秒的估计.
感知集成 -所有这些信息在皮层阶段被使用的方式，即使它到达那里时没有显著的细节损失. 建议是，不像 视觉感知时，来自刺激模式的信息可能无法被识别.
有限的注意力 -即使信息被感知而没有丢失，并被皮层整合, 由于注意力能力不足，个体可能仍然无法感知这种模式. 通过视觉通道, 人们普遍认为，当信息量开始超过他们的处理能力时，人们具有集中注意力的能力. 触觉通道对于这种形式的集中注意力似乎不那么有效.
当涉及到实际应用的触觉模式作为展示的一部分, Lederman和Kinch(1979)对该领域的现有工作进行了回顾. 可以得出的一般结论是，尽管有大约40种易于识别的触觉模式，但最多只有8种可以一起使用. 很难找到八个以上的模式可以作为一个组使用而不产生歧义. 举个例子, 典型的糟糕模式选择是使用相反方向的对角线来表示不同的函数. So, 在图5中所示的12个区域符号的示例集中, 模糊性已经开始出现，以至于某些符号对之间的快速区分将被抑制. Lederman讨论的一个重要影响是在触觉显示中使用高度来提供过滤方法. 符号可以在三种高度中选择一种来表示意义, 通过使用一个横扫的手的动作, 这可以用来过滤掉不需要的信息.
作者/版权所有人:未知(待定). 版权条款和许可:未知(有待调查). 中“例外”一节 版权条款 below.
Figure 20.6:一种用于从乐谱中传达结构信息的触觉覆盖层. 由真空形成的pvc制成, 覆盖显示关键元素，如条, 每页的行数, 重复标记等. 在一个实验系统中使用了类似的覆盖，为盲人提供音乐符号(Challis和Edwards 2000年). 与覆盖层交互将允许用户提取韵律和旋律内容的语音和音频描述.
作者/版权所有人:未知(待定). 版权条款和许可:未知(有待调查). 中“例外”一节 版权条款 below.
作者/版权所有人:未知(待定). 版权条款和许可:未知(有待调查). 中“例外”一节 版权条款 below.
Figure 20.7 A-B:“黄鼠狼”非视觉音乐符号系统的其他叠加例子. Here, each overlay is housed within an Intellikeys touch-sensitive tablet; a device used quite commonly in special needs education.
作者/版权所有人:未知(待定). 版权条款和许可:未知(有待调查). 中“例外”一节 版权条款 below.
Figure 20.8: taxel可以被认为是触觉上的像素. 这里的插图说明了如何使用taxel数组为移动电话创建动态界面.
20.3.6探索策略
Berla(1972)定义了盲人使用触觉图的三个问题领域: legibility, 组织 and 探索策略. 在这三个问题中, 最后一个是特别有趣的，因为它涉及到个人如何采用不同的方法来探索图. 伯拉在这一领域的实验结果表明，一些人会使用单手扫描策略，而另一些人则会使用两只手. 事实证明，那些使用两只手的人比那些只用一只手的人在图表中保持了更好的方向感和位置感. 他认为这是能够用一只手作为参照点的结果. 伯拉确定的策略可以描述为:
Horizontal-unidirectional -手在页面上水平移动，然后返回行首，然后向下或向上移动页面进行下一次扫描.
Horizontal-bidirectional ——一只手沿着一个方向划过书页, 是降低或提高到扫描的下一行，然后扫描整个页面.
不对称水平扫描 -双手放在图的中心，然后向相反的方向向外移动，然后再次回到中心. 然后把手放下或举起到下一个扫描线.
Vertical-unidirectional -手在页面上垂直移动，然后返回到行首，然后向左或右移动到下一行扫描.
Vertical-bidirectional ——一只手垂直地划过书页, 向左或向右移动到下一行扫描，然后垂直扫描整个页面.
周长或“钟面”扫描 -其中一只手沿着图表的整个周长，然后依次向中间移动, 扫描较小的, 内心的周长.
有界搜索 -任意大小的“盒子”由阅读器叠加到图表上. 搜索将被限制在特定的框内.
密度分布扫描 ——用一只手来迅速确定哪些区域可以找到最多的符号. 然后首先探索人口最少的地区.
轮辐扫描 -一只手作为参考点，另一只手从中心向外扫描, 慢慢地在图中移动.
伯拉得出结论，这些策略都有相对的优点和缺点, therefore, 让“理想的”策略很难被采纳. 他还描述了如何将所有这些策略教授给将要使用这些图表的人是最合适的方法. 然后，他们将能够在任何给定的勘探任务中应用最合适的策略. Berla和巴特菲尔德(1977)还提出，在取得重大成功之前，个人可能需要接受如何使用特定类型的触觉图的培训. 在研究中, 他展示了一个学生在区分, 和理解, 如果学生首先接受了线条描摹和特征分析的训练，触觉符号就会增加. 有可能, perhaps, 期望一个人在没有任何经验的情况下简单地理解这种触觉图. 在设计和实现触觉显示时，这是Berla强调的重要领域.
20.3.7盲文符号
盲文系统是一种被视力受损的人广泛使用的读写方法. 1825年，法国盲人路易斯·布莱叶发明了盲文. 每个盲文字符, or cell, 是由六个点组成的吗, 排成长方形，包含两列，每列有三个点.
作者/版权所有人:未知(待定). 版权条款和许可:未知(有待调查). 中“例外”一节 版权条款 below.
Figure 20.9:盲文符号
尽管盲文符号不是触觉图设计的一个组成部分, 每个细胞都是有效的触觉符号, 因此，影响这些细胞的易读性和感知的因素可能会引起人们的兴趣. 一项皇冠老牌网站盲文和模式感知的特别研究研究了盲文细胞是被视为一组单独的点还是轮廓形状. Millar(1985)的一系列实验使用部分轮廓来表示通常用盲文显示的字母. These were not tactile outlines of the ordinary printed letters; instead they were joined up versions of the braille cells. 米勒的研究结果表明，用点状细胞阅读和识别盲文字母的速度要比用连接线快得多. 这意味着小的触觉符号也可能受益于由点的模式而不是轮廓组成.
作者/版权所有人:未知(待定). 版权条款和许可:未知(有待调查). 中“例外”一节 版权条款 below.
Figure 20.10: Millar(1985)用于替代盲文单元格的轮廓形状示例
作者/版权所有人:Christophe Moustier提供. 版权条款和许可:pd(公共领域(公共财产且不包含原始作者的信息)).
Figure 20.11:“总理”一词的木雕盲文代码(法语为“第一”)
20.3.8触觉交互设计原则
在人机界面中包含触觉信息的初步设计原则已经被提出(Challis和Edwards 2000年), 查里斯和爱德华兹2000). 使用音乐符号作为复杂图形信息类型的示例, 开发了一个实验系统，可以使盲人音乐皇冠官网登录者采用非视觉的多模态方法来阅读乐谱. 静态叠加与电阻式触摸板结合使用，创建交互式页面，用户可以“感受”页面布局的结构，然后使用音频和合成语音选择适当的信息检索级别. 研究开始时通过了三项基本原则 映射的一致性, the 高度的使用 and the 静态数据的使用 在研究中还确定了其他原则，以解决诸如 显示尺寸, visual-to-tactile映射, simplicity 符号设计 也许最重要的是 空的空间; this simply introduces areas where the user has no information on where or how to explore. 一个简单但关键的观察结果是，触觉图可能不是这样 look 这很好，而且设计不太可能从过度依赖直接的视觉到触觉映射中受益.
20.4人机界面中的触觉交互
当使用技术来控制触觉交互时, 有三种广泛的方法可以考虑:静态触觉展示, 动态触觉显示和力反馈技术. 每种类型都有明显的优点和限制，交互任务的性质决定了哪种类型最有效. 事实上，Oakley等人. (2000)提出了可以对这些不同技术进行分类的定义, 这是基于受交互影响最大的感觉系统.
触觉-与触觉有关.
本体感觉-皇冠老牌网站身体状态(包括皮肤)的感觉信息, 动觉和前庭感觉.)
前庭-与头部位置、加速和减速的感知有关.
动觉-意思是运动的感觉. 与起源于肌肉、肌腱和关节的感觉有关的.
皮肤的:用于修饰或说明皮肤本身或作为感觉器官的皮肤. 包括压力，温度和疼痛的感觉.
触觉的:用于修饰皮肤的感觉, 但更具体地说，是压力的感觉，而不是温度或疼痛.
力反馈-有关机械生产的信息感知的人类运动系统.
20.4.1静态和动态触觉显示
在哪里永久展示是合适的, 交互式信息显示, 例如, 或者是专用设备上的控制, 然后在适当的触摸响应表面上叠加一个静态覆盖层.g. resistive, capacitive, infrared, 声波或力传感)将是实用的，同时如果需要，提供精细的细节水平. 与此形成鲜明对比的是, 动态显示可以提供更高的灵活性，因为界面不“绑定”到特定的布局. 可刷新的盲文显示器在某种程度上提供了这种灵活性, 但目前可用的技术规模还不足以创造出具有实用分辨率的触觉符号.
作者/版权所有人:未知(待定). 版权条款和许可:未知(有待调查). 中“例外”一节 版权条款 below.
作者/版权所有人:Sebastien Delorme提供. 版权条款和许可:cc - at - sa -3(创作共用署名-相同方式共享.0).
Figure 20.12 A-B:盲文显示
例如, 达到画一条不间断的线的感觉, 要求分辨率为20 dpi (Fricke and Bahring 1992), Fricke 1997). 即使在这个分辨率下, 一个20英寸乘15英寸的显示区域需要120英寸,000个元素, 然而，对角线仍然会让人感觉断裂. 假设这种技术可以实现更高和更准确的分辨率, 技术必须更小. Each of these elements would need to be controlled separately; the system would have to be capable of addressing 120,000个单独的元素, 但也非常快. 这种规模的机械技术目前还不具备, 即使是最基本的技术也是非常昂贵的. 海德堡触觉视觉替代系统(Maucher et al 2000)已经探索了这个复合问题的另一种解决方案，该系统通过使用虚拟显示区域(将taxels视为视觉像素的触觉对应物)大大减少了所需的taxels数量。. 要做到这一点, 48 such taxels have been mounted on a carriage that is moved across the larger display area that would have required 2600 taxels; still a very low resolution in terms of overall definition.
20.4.2触觉显示技术
部分原因是由于电脑游戏市场的迅速扩张和人们对虚拟环境的普遍兴趣, 人们负担得起的力反馈和触觉技术已经有一段时间了(力反馈操纵杆, “rumble-pads”, 振动触觉小鼠等.). 基于与SensAble Technologies的Phantom系列力反馈设备开发的类似技术, 像Novint Falcon这样复杂的游戏设备正被用于在电脑游戏中提供丰富而身临其境的物理存在感. 提供三个自由度, 一个由马达控制的手臂用来传递像后坐力这样的感觉, 不同程度的冲击或阻力可能会以玩家手持的控制装置的形式出现, 例如, 枪还是球棒. 幻影设备也类似, 就像猎鹰可以控制用户的手或四肢一样, 创建丰富多样的虚拟纹理和其他效果. 记住, haptics implies a combination of both tactile and kinesthetic feedback; however, 这里描述的设备在触觉层面上并没有提供太多的反馈. 在这个意义上, 虚拟显示领域内的触觉感知不太可能是活跃的，因此不符合前面提供的定义. 在这种程度上， 有用性 这种显示的关键在于其动态特性，而不是可以实现的丰富的触觉交互.
作者/版权所有人:Lapsus Antepedis提供. 版权条款和许可:cc - at - sa -3(创作共用署名-相同方式共享.0).
Figure 20.13:一对黑色的诺文猎鹰坐在桌子上，手枪和球握把附件
基于他们最初的力量反馈和振动触觉反馈游戏设备, Immersion公司目前正在生产多致动器控制器，旨在为智能手机和“平板电脑”上无处不在的触摸屏界面带来触觉交互。. 设计用于放置在屏幕区域的后面或周围, 多达16个执行器可编程，以产生各种振动效果，可以加强用户的行动. 按屏幕上的按钮, 例如, 是否可以附带一个效果，以某种方式通知用户操作已经完成. Again, 这是有用的反馈, 而且显示的动态特性为界面带来了相当大的灵活性, 但是用户, 例如, will not be able to feel outline or detailed texture in the way that a static display can offer; the 'display' as such is still predominantly visual.
版权条款和许可:pd(公共领域(公共财产且不包含原始作者的信息)).
Figure 20.14:电子游戏设备可以有效利用力反馈，为游戏玩法带来身临其境的品质. 这些范围从振动“隆隆”垫，模拟碰撞和冲击波的example, 到更多的物理互动，从一个力反馈操纵杆，就像图中所示的(来自微软的响尾蛇力反馈专业版)，手可以被控制和移动, 也许是为了暗示对障碍的抵抗, 或者射击时产生的后坐力.
作者/版权所有人:由HAPTION提供. 版权条款和许可:cc - at - sa -3(创作共用署名-相同方式共享.0).
Figure 20.15:更复杂的力反馈系统(如由Haption制造的系统)可用于为虚拟环境带来丰富的触觉强化.
作者/版权所有人:Chris Desmond美国海军提供. 版权条款和许可:pd(公共领域(公共财产且不包含原始作者的信息)).
Figure 20.16: 虚拟现实 (VR)降落伞教练. 学生们戴着VR眼镜，悬挂在降落伞上, 然后通过一系列计算机模拟场景来皇冠官网登录控制它们的动作. 当学生拉起控制降落伞的立管时，计算机接收学生发出的信号. VR教练还会教机组人员如何在不同的天气条件下以及设备可能出现故障时操作降落伞.
20.5未来发展方向
很明显，目前的技术还不能促进动态触觉显示，提供同样丰富的细节和对比，皇冠官网登录与皇冠官网登录周围的物体在日常生活中体验. 然而，尽管如此，这将是一个明显的最终目标在上下文中 增强现实 或者虚拟环境, 也许还有一些更容易实现的目标，这些目标仍将发挥重要作用. 为视障用户获取信息一直是皇冠官网登录讨论的一个重要内容, 很明显，一个真正动态和丰富的触觉显示可以为这一领域带来相当大的好处. 例如, 电子书现在很普遍, 但是电子书怎么样呢?用户可以通过盲文和触觉图进行探索和互动? 类似的技术会有其他更主流的用途吗? 在个人层面, 我的背景是技术和音乐, 尽管我对虚拟合成器和音乐环境有相当大的热情, 比起触屏，我仍然更喜欢触摸和实际控制的“感觉”. 在这种情况下, 哪个对我更有用, 一个丰富多彩的图形界面，没有有意义的触觉交互，或者一个简单的图形显示，让我触摸和感觉控制? After all, 两者都将控制和产生相同的声音输出, 这将永远是我最关心的问题. 实际上，我想我可能会从两者中受益. 那么，皇冠官网登录离拥有这种身临其境的动态触觉显示还有多远呢? 皇冠官网登录之前考虑过机械部件的大小如何在控制和分辨率方面产生限制, 但随着对凝胶像素的探索，这一领域已经有了重大突破. 直径只有300微米, 这样的像素会对来自优质光源的热量做出反应，并缩小到原来高度0的一半.5mm; the pixel also becomes opaque such that the change is quite visible. 实验显示器包含超过4000个这样的像素，每平方厘米内约有297个像素，这样就可以实现高分辨率的触觉图形. However, 与标准LCD显示器相比，刷新率仍然较慢, 例如, 但一本典型的电子书也是如此. 这仍然是一项新兴技术, 但如果完全开发的话，很容易就能创造出皇冠官网登录刚刚考虑过的触觉电子书. 如果同样的技术可以进一步增强，使用户能够进行输入, 那么，这真的可以成为在各种新颖的触觉界面中实现丰富的触觉交互的门户.
20.6在哪里了解更多信息
本章所引用的大部分信息都来自于对视觉受损用户获取信息的非视觉方法的研究，这一点可能并不令人惊讶. 尽管人们对主流设备中触觉交互的应用非常感兴趣，但由于对触觉交互的研究，已经建立了相当多的知识体系 可访问性 通过新技术. 有许多会议在更广泛的残疾相关主题中讨论非视觉互动，其中包括:
会议 人机交互 还应列入作为进一步资料的潜在来源:
也有一些期刊偶尔会提到触觉互动的概念，尽管可能是在更广泛的互动范围内. 这些包括:
视力损害与失明杂志
Perception
Digital Creativity
技术与残疾
国际艺术与技术杂志
计算机音乐杂志
20.7参考
Bentzen、比莉·路易斯和 Peck, Alec F. (1979): 影响触觉图形线条可追溯性的因素. In视力损害与失明杂志, 73 (7) pp. 264-269
Berla, Edward P. (1972): 触觉显示扫描与解释中的行为策略与问题. In《皇冠官网登录》, 66 (6) pp. 277-286
Berla, Edward P. and 巴特菲尔德——劳伦斯·H. (1977): 触觉特征分析:盲人形状识别与地图形状定位的训练. In 特殊教育杂志, 11 (3) pp. 335-346
Berla, Edward P. and Murr马文·J. (1975): 盲童主动触觉辨别线宽的心理生理功能. In 知觉与心理物理学, 17 (6) pp. 607-612
Challis， Ben(2002):设计交互式触觉图表. In: Miesenberger, Klaus, Klaus约阿希姆和 Zagler沃尔夫冈·L. (eds.) ICCHP 2002 -计算机帮助有特殊需要的人-第八届国际会议2002年7月15日至20日，奥地利林茨. pp. 559-561
Challis, Ben and Edwards——阿利斯泰尔D. N. (2000):触觉交互的设计原则. In: 第一届触觉人机交互国际研讨会论文集 2000. pp. 17-24
Challis, Ben and Edwards——阿利斯泰尔D. N. (2000):黄鼠狼:音乐表示法的非视觉呈现系统. In: 第六届计算机帮助有特殊需要的人国际会议论文集. ICCHP 2000 2000.
Fricke，约尔格和 Baehring，赫尔穆特(1993): 为盲人用户设计触觉图形I/O平板电脑，并将其整合到个人电脑系统. In 微机应用杂志, 16 (3) pp. 259-269
Fricke，约尔格和 Bahring, H. A. (1992):盲人用户的图形输入/输出平板电脑. In: 第三届残疾人计算机国际会议论文集 1992.
Fricke, J. and Edwards——阿利斯泰尔D. N. (2000):基于调制电磁辐射的触觉显示器. In:第六届计算机帮助有特殊需要的人国际会议论文集. ICCHP 20002000.
Heller，莫顿A. (1992): 形式知觉中的触觉优势:视觉与本体感觉. In Perception, 21 (5) pp. 655-660
James, G. A. and Gill, J. M. (1975): 盲人触觉面线符号辨识能力的初步研究. In 美国盲人基金会研究简报, 29 pp. 23-31
Klatzky罗伯塔·L. and Lederman, Susan J. (1987):物体在记忆中的表现:视觉和触觉的对比视角. In: Gruneberg, M. M., Morris, P. E. and Sykes, R. N. (eds.). 记忆的实践方面:当前的研究和问题. Wiley
Lambert, L. M. and Lederman, Susan J. (1989): 潜在地图符号的易读性和意义的评估. In 视力损害与失明杂志, 83 pp. 397-403
Lederman, Susan J. (1982):触觉对纹理的感知. In: Schiff，威廉和 Foulke艾默生(编辑).). 《皇冠官网登录》. 剑桥大学出版社
Lederman, Susan J. and Campbell, J. I. (1983): 有形的线形图:评价和一些系统的探索策略. In 视力损害与失明杂志, 77
Lederman, Susan J. and Kinch, Denise H. (1979): 视觉障碍者的触觉地图和图形的纹理. In 视力损害与失明杂志, 73 (6) pp. 217-227
Loomis, Jack M. (1981): 触觉模式知觉. In Perception, 10 (1) pp. 5-27
Loomis, Jack. M. and Lederman, Susan J. (1986):触觉感知. In: Boff——肯尼斯·R. (ed.). 《皇冠官网登录》. 纽约:约翰·威利父子
Maucher托尔斯滕, Schemmel、约翰内斯及 Meier， Karlheinz(2000):海德堡触觉视觉替代系统. In: 第六届计算机帮助有特殊需要的人国际会议论文集, ICCHP 2000 2000.
McDonnell, Paul M. and Duffett，詹姆斯(1972): 视觉和触觉:重新思考两种感觉之间的冲突. In 加拿大心理学杂志, 26 (2) pp. 171-180
Millar，苏珊娜(1985): 通过触摸来感知复杂的图案. In Perception, 14 (3) pp. 293-303
Nolan, Carson Y. (1971): 凸起和切割触觉图形的相对易读性. In 视障人士教育, 3 (2) pp. 33-36
Nolan, Carson Y. and Morris, June E. (1971): 盲童触觉符号的改进:1964年6月1日—1969年2月28日:最终报告. 美国盲人印刷厂
Oakley, Ian, McGee，玛丽莲·罗斯， Brewster，斯蒂芬A. and Gray, Philip D. (2000):把感觉放在“外观和感觉”中. In: Turner, Thea, Szwillus, Gerd, Czerwinski, Mary, Peterno，法比奥和 Pemberton， Steven(编辑).)ACM CHI 2000计算系统中的人为因素会议论文集 2000年4月1日至6日，荷兰海牙. pp. 415-422
Richter，安德里亚斯和 Paschew，格奥尔基(2009): 高集成度聚合物MEMS在人工皮肤中的光电热控制. In 先进材料, 21 (9) pp. 979-983
Rock，欧文和 Victor，杰克(1964): 视觉与触觉:两种感觉之间的实验冲突. In Science, 143 (3606) pp. 594-596
