CN103034430B - 虚拟触觉回馈方法及其电子装置 - Google Patents
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Abstract
一种虚拟触觉回馈方法及其电子装置。虚拟触觉回馈方法包括多个步骤。控制显示面板显示电子书。控制触觉致动器产生虚拟触觉(haptic/tactile)回馈以表现出该电子书的纸张材质。当电子书被显示时，检测触控面板上的推曳输入。推曳输入包含用于该电子书的翻页的多个触碰点。回应于这些触碰点的位置，控制触觉致动器调整虚拟触觉回馈的强度以表现出电子书的翻页。
Description
技术领域
本发明涉及一种虚拟触觉回馈方法及其电子装置，特别是涉及一种用以提供电子书的虚拟触觉回馈方法及其电子装置。
背景技术
随着科技发展，现今的信息浏览界面已经从传统的书籍转为数字书籍。因应数字书籍的潮流，出版商也陆续推出电子书服务，以满足使用者需求。
电子书的服务，例如是指藉由在平板计算机等行动装置上设置触控式显示屏幕，并经由触控式显示屏幕显示电子书的阅读界面。经由这样的界面，使用者能以触碰输入的方式，如推曳，来完成电子书的翻页操作。
然而，一般的触控式显示屏幕并无法提供明显的虚拟触觉回馈。举例来说，当使用者进行触碰输入时，指尖或触控笔并无法明显地感受到接触的感觉，这会造成使用者难以得知是否有正确地完成碰触输入、亦不晓得触碰了多少次。也就是说，触控式显示屏幕并无法让使用者从屏幕的表面上感受到有碰到电子书的实体感觉。因此，配备有触控式显示屏幕的电子装置一般是通过显示画面的更改所造成的视觉回馈，来让使用者得知触碰的结果。此种作法所能提供的触觉回馈有限，且可能将会造成使用者在视觉上的负担。如此，将会降低电子装置的操作方便性。
发明内容
本发明涉及一种虚拟触觉回馈方法及其电子装置，使用触觉致动器来提供虚拟触觉(haptic/tactile)回馈，让使用者在触控面板的表面上感受到电子书的纸张质感或重量，与营造翻阅电子书时模拟触摸真实物体的感觉，从而提高电子装置的操作方便性。
根据本发明的一方面，提出一种虚拟触觉回馈方法，包括多个步骤。控制显示面板显示电子书。控制触觉致动器产生虚拟触觉回馈以表现出该电子书的纸张材质。当电子书被显示时，检测一触控面板上的推曳输入。推曳输入包含用于该电子书的翻页的多个触碰点。回应于这些触碰点的位置，控制触觉致动器调整虚拟触觉回馈的强度以表现出电子书的翻页。
根据本发明的一方面，提出一种电子装置，用于虚拟触觉回馈。电子装置用于虚拟触觉回馈，包括处理模块、显示面板、及触控面板、及触觉致动器。显示面板连接至处理模块，触控面板连接至处理模块，并连接至显示面板而形成一触控显示屏幕。触觉致动器连接至处理模块。处理模块控制显示面板显示一电子书。处理模块控制触觉致动器产生虚拟触觉回馈以表现出电子书的纸张材质。处理模块在电子书被显示时检测触控面板上的推曳输入。推曳输入包含用于该电子书的翻页的多个触碰点。处理模块更回应于这些触碰点的位置，控制触觉致动器调整虚拟触觉回馈的强度以表现出电子书的翻页。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并结合附图详细说明如下。
附图说明
图1绘示依照本发明一实施例的虚拟触觉回馈方法的流程图。
图2绘示依照本发明一实施例的电子装置的方块图。
图3A绘示为图2的电子装置所呈现的电子书的一例的示意图。
图3B绘示为图3A的电子书的区域L的放大示意图。
图4A绘示图3A的电子书的分区的一例的示意图。
图4B绘示图4A的电子书的各区域与虚拟触觉回馈的强度的关系曲线一例。
附图符号说明
200：电子装置
210：处理模块
220：显示面板
230：触控面板
240：触觉致动器
250：储存单元
252：电子书应用程序
254：效果库
256：虚拟触觉应用程序界面
DI：推曳输入
EB：电子书
P1：触碰点
R1：预设范围
S1、S2：侧边
S110～S140：流程步骤
V1～V3：区域
具体实施方式
以下揭示虚拟触觉回馈方法及其电子装置的实施例。在一些实施例中，虚拟触觉(haptic/tactile)回馈的提供能让使用者在触控面板的表面上感受到电子书的纸张质感或重量，与营造翻阅电子书时模拟触摸真实物体的感觉，从而提高电子装置的操作方便性。
请参照图1，其绘示依照本发明一实施例的虚拟触觉回馈方法的流程图。此控制方法包括多个步骤。于步骤S110中，控制一显示面板显示一电子书。于步骤S120中，控制一触觉致动器产生虚拟触觉回馈以表现出电子书的纸张材质。于步骤S130中，当电子书被显示时，检测一触控面板上的一推曳输入。推曳输入包含用于该电子书的翻页的多个触碰点。于步骤S140中，回应于这些触碰点的位置，控制触觉致动器调整虚拟触觉回馈的强度以表现出电子书的翻页触感。
虚拟触觉回馈的提供用来让使用者在触控面板的表面上感受到电子书的纸张质感和重量。随着推曳输入的完成，触觉致动器可调整虚拟触觉回馈的强度以表现出翻阅电子书时模拟触摸真实物体的感觉，如此，便能提高电子装置的操作方便性。再者，虚拟触觉回馈的提供能降低使用者对于视觉的仰赖，并增加使用者经验。
请参照图2，其绘示依照本发明一实施例的电子装置的方块图。电子装置200例如是电子书阅读器、或其它能提电子书服务的电子装置如平板计算机、手持式电子装置、或智能型手机。于此例中，电子装置200包括一处理模块210、一显示面板220、一触控面板230、一触觉致动器240、及一储存单元250。
处理模块210用以进行各种运算程序。处理模块210包括微处理芯片或其它具运算能力的处理器。处理模块210操作性地连接至显示面板220、触控面板230、触觉致动器240、与储存单元250。处理模块210用以检测触控面板230所受的触碰而对应地控制显示面板220的显示信息，以提供视觉回馈。处理模块210更用以检测触控面板230所受的触碰而对应地驱动触觉致动器240，以产生虚拟触觉回馈。
显示面板220用以显示各种信息。显示面板220例如是电子纸(electronicpaper，ePaper)显示面板、电子墨水(electrophoretic ink，E-Ink)显示面板、发光二极体(Light Emitting Diode，LED)的液晶(liquid crystal)显示面板、有机发光二极体(Organic Light Emitting Diode，OLED)显示面板、主动矩阵有机发光二极体(Active Matrix Organic Light Emitting Diode，AMOLED)显示面板。于一些实施例中，显示面板220也可和触控面板230可整合为一超级(super)AMOLED。然本发明亦不限于此。显示面板220亦可为其它能用来提供视觉回馈的均等装置。
触控面板230例如是电阻式、电容式、光学式、音波式、或其他形式的触控面板。触控面板230的触控区与显示面板220的显示区相互对应，以实现视觉回馈。触控面板230例如是覆盖于显示面板220上，或嵌入于显示面板220中。触控面板230连接至显示面板220而形成一触控显示屏幕。
触觉致动器240用以产生虚拟触觉回馈。触觉致动器240例如是基于压电式的震动器、振动式的马达、产热式的致动器、或偏轴转动惯量(EccentricRotating Mass，ERM)致动器。触觉致动器240所能产生的回馈例如包含震动回馈、震动触觉(vibrotactile)回馈、或热能回馈。但本发明亦不限于此。虚拟触觉回馈也可以依据其他形式的触觉致动器而有不同的实施态样。于实作中，触觉致动器240的虚拟触觉回馈可用来模拟出颗粒(grains)的感受，使颗粒的材质(texture)有不同等级，如从柔滑到粗糙、从尖锐到滑顺。
储存单元250用以储存各种系统软件与信息。储存单元250例如可储存电子书应用程序252、效果库(effect library)254、虚拟触觉应用程序界面(Application Programming Interface，API)256、或其它控制软件。电子书应用程序252可提供电子书的阅读或浏览界面。效果库254，也可称为触觉效果元件库，其是将各式触觉效果逐一转为数字化回馈资料的资料库。效果库254将资料汇整、编码以架构或模拟专属的触感回馈，如模拟电子书的纸张材质的触觉回馈。虚拟触觉API 256可在电子书应用程序252中应用以从效果库254呼叫各种触觉效果。
请同时参照图1、图2、图3A及图3B。图3A绘示为图2的电子装置所呈现的电子书的一例的示意图。图3B绘示为图3A的电子书的区域L的放大示意图。现以图3A的电子书为例，并结合图2的电子装置将图1的流程图进一步说明如下。
于步骤S110中，处理模块210控制显示面板220显示电子书。举例来说，如图3A所示，电子书EB是指一种传统纸质图书的替代品，可使用额外的电子设备阅读器来阅读，如个人计算机、电子书阅读器、或电子辞典。
于一些实施例中，电子书是以双页浏览模式而被呈现。举例来说，如图3A所示，电子装置200提供双页浏览模式来呈现电子书EB，以供阅览全书排版与跨页。于其他例中，电子装置200也可提供其他浏览模式，如单页浏览模式，以供使用者逐页阅读电子书内容。
于步骤S120中，处理模块210控制触觉致动器240产生虚拟触觉回馈以表现出电子书的纸张材质。举例来说，如图3A所示，电子书EB的纸张材质例如是从柔滑到粗糙、从尖锐到滑顺的纸张材质。
于一些实施例中，为了表现出电子书EB的纸张材质，触觉致动器240可产生各种类型的用户可编程波形，包括：正弦波、梯形波、方波、或脉冲波形。这样的触觉致动器240例如可用于驱动压电负载，以获得用户定制的触感。
于另一些实施例中，为了表现出电子书EB的纸张材质，触觉致动器240可使用不同强度的虚拟触觉回馈。举例来说，较强的虚拟触觉回馈可用来表现出粗糙或尖锐的纸张材质，而较弱的虚拟触觉回馈可用来表现出滑顺或柔滑的纸张材质。
兹以一例说明如何以虚拟触觉回馈的强度来表现纸张材质。请参照表一。
表一
于表一中，有索引值与粗糙值的字段。粗糙值的定义为愈靠近铜版纸的纸张其粗糙度愈光滑，而愈靠近道林纸的纸张其粗糙度愈粗糙。粗糙值愈大者触觉回馈的强度愈高，以反映出其粗糙度。各种纸张种类以索引值来代表对应的粗糙值。表一所示的粗糙值与索引值之间的关系如是存放在效果库254中，以供查询或检索。
于步骤S130中，当电子书被显示时，处理模块210检测触控面板230上的一推曳输入。举例来说，如图3A所示，推曳输入DI可包含当使用者的手指在触碰触控面板230后保持不放，并沿某个方向推曳或滑动所导致的多个触碰点。
于一些实施例中，处理模块210可藉由推曳输入DI的触碰点的位置来判断推曳输入DI是否用于电子书的翻页。更详细来说，由于一般书本的翻页或换页通常是由使用者触摸页面的一侧边然后推向其对侧，因此，为了判断推曳输入DI是否为用于翻页的输入，可先在电子书的书页边缘定义一预设范围R1来代表翻页区。于此定义下，处理模块210可先以一最小面积来判断触碰点是否成立或有效，再判断有效的触碰点的位置是否落在翻页区，藉以判断使用者是否有意图进行翻页。当触碰点的点触面积与触控面板230上的翻页区的重迭度都够大时，则判定使用者有翻页的意图，而判定此时的推曳输入是用于翻页。
举例来说，如图3A所示，处理模块210计算推曳输入DI的一触碰点P1于触控面板230上所导致的一接触面积。处理模块210更计算接触面积相对于触控面板230在电子书EB的侧边S1附近的预设范围R1的一重迭比例。预设范围R1代表翻页区，其宽度例如但不受限地占触控面板230总宽度的10％。重迭比例例如是以下两面积之间的比值：接触面积、以及接触面积涵盖在预设范围R1内的重迭面积(斜线绘示)。处理模块210更在接触面积大于一阈值且重迭比例大于一预设比例时，判定推曳输入DI是用于电子书EB的翻页。例如，当接触面积的总面积大于0.5平方公分，且重迭比例大于70％时，则可判定此时的推曳输入DI是用于电子书EB的翻页。
于步骤S140中，回应于触碰点的位置，处理模块210控制触觉致动器240调整虚拟触觉回馈的强度以表现出电子书的翻页触感。
从一般书本的翻页触感来看，使用者的手指在一开始碰触书本页面边缘时会有比较强烈的触感，而触感会随着翻页的过程逐渐减弱。为了表现出这种翻页的触感，可使虚拟触觉回馈的强度随着触碰点的位置改变而逐渐降低。
以图3A为例，针对双页浏览模式呈现的电子书EB，虚拟触觉回馈的强度在电子书EB的两侧边S1与S2较强，中间较弱。如此，虚拟触觉回馈的强度可随着触碰点的位置逐渐远离侧边S1而逐渐降低，以表现出电子书的翻页触感。
现以一例进一步说明虚拟触觉回馈的强度是如何受到调整。请参照图4A及图4B。图4A绘示图3A的电子书的分区的一例的示意图。图4B绘示图4A的电子书的各区域与虚拟触觉回馈的强度的关系曲线一例。于图4A所示的例中，电子书EB在两侧边S1与S2之间可区分为多个区域，如区域V1～V3。区域V1～V3中虚拟触觉回馈的强度调整方式互不相同。
如图4A所示，当推曳输入DI被推至电子书EB的区域V1时，此时的触碰点会落在电子书的区域V1。回应于落在电子书的区域V1中的触碰点，处理模块210控制触觉致动器240降低虚拟触觉回馈的强度。如图4B所示，假设纵轴的零点是从电子书EB的侧边S1起算，则区域V1(CD区间)内的纵轴位置x与虚拟触觉回馈的强度f(x)之间的关系曲线C1例如但不受限地是f(x)＝cosx。
如图4A所示，当推曳输入DI被推至电子书EB的区域V2时，此时的触碰点会落在电子书的区域V2。回应于落在电子书的区域V2中的触碰点，处理模块210控制触觉致动器240停止降低虚拟触觉回馈的强度。如图4B所示，假设纵轴的零点是从电子书EB的侧边S1起算，则区域V2(BC区间)内的纵轴位置x与虚拟触觉回馈的强度f(x)之间的关系曲线C2例如但不受限地是f(x)＝k，k为介于0与1之间的常数。
如图4A所示，当推曳输入DI被推至电子书EB的一区域V3时，此时的触碰点会落在电子书的区域V3。回应于落在电子书的区域V3中的触碰点，处理模块210控制触觉致动器240提高虚拟触觉回馈的强度。如图4B所示，假设纵轴的零点是从电子书EB的侧边S1起算，则区域V3(AB区间)内的纵轴位置x与虚拟触觉回馈的强度f(x)之间的关系曲线C3例如但不受限地是f(x)＝1/cosx。
上述是的关系曲线C1、C3是以余弦函数为例做说明，然本发明亦不限于此。实作中应可采用其他线性式、非线性式、或使用者定义的函式来实现纵轴位置x与虚拟触觉回馈的强度f(x)之间的关系曲线。
于一些实施例中，触觉致动器240所产生的虚拟触觉回馈的强度可随着推曳输入的推曳速率而改变。例如，触觉致动器240所产生的虚拟触觉回馈的强度可随着推曳输入的推曳速率的增加而增加，或随着推曳输入的推曳速率的减小而减小。如此，触觉致动器240便会回应于高速率的推曳输入而产生强烈的虚拟触觉回馈，以增加电子书的触感真实性。
于一些实施例中，处理模块210可基于以下函式控制触觉致动器240产生虚拟触觉回馈：
Z＝((Zmax*Pr/100)+Zf*S) 函式A
其中，Z代表虚拟触觉回馈的强度；
Zmax代表虚拟触觉回馈的最大强度；
Pr代表该电子书的纸张材质；
Zf代表该推曳输入被推向该对侧而落在该触控面板的一预设区域时的虚拟触觉回馈的强度；及
S代表该推曳输入的推曳速率。
由上述函式A可知，处理模块210可依据三个输入参数Pr、Zf、和S，来决定其输出参数Z。输出参数Z例如是输入至虚拟触觉API 256而反应在虚拟触觉回馈的强度。输入参数Pr可从表一的粗糙值字段中决定。输入参数Zf则可依据图4B中的关系曲线来决定。输入参数S则可基于推曳输入的至少二个触碰点的时间与距离来计算得知。
如此，输入参数Pr能用来调整虚拟触觉回馈的强度，以表现出电子书的纸张材质触感。输入参数Zf能用来调整虚拟触觉回馈的强度，以表现出电子书的翻页触感。输入参数S能用来调整虚拟触觉回馈的强度，以增加电子书的触感真实性。
于一些实施例中，函式A可进一步修正如下：
Z＝min(Zmax，((Zmax*Pr/100)+Zf*S)) 函式B
其中，min(a，b)代表a与b的最小值。如此，函式B所算出来的Z值将会被限定在最大值Zmax。凡超出Zmax的Z值，即以Zmax来代替。
上述说明是以用于电子书的翻页的推曳输入为例。此外，当推曳输入DI并不是用于电子书的翻页时，可能表示推曳输入DI的触碰点的位置并非落在翻页区、或未达成翻页区的作动标准。此时，处理模块210会使用纸张材质的索引值来从效果库254中取出对应的材质信息，如表一所列举的粗糙值(虚拟触觉回馈的强度数值)，并通过触觉致动器240产生触觉回馈。如此，便能让使用者在触控面板的表面上感受到电子书的纸张质感或重量。
本发明上述实施例的虚拟触觉回馈方法及其电子装置，使用触觉致动器来提供虚拟触觉回馈，让使用者在触控面板的表面上感受到电子书的纸张质感和重量，与营造翻阅电子书时模拟触摸真实物体的感觉，从而提高电子装置的操作方便性。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明。本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围是以本发明的权利要求为准。
Claims (14)
1.一种虚拟触觉回馈方法，包括：
控制一显示面板显示一电子书；
控制一触觉致动器产生虚拟触觉回馈以表现出该电子书的纸张的材质；
当该电子书被显示时，检测一触控面板上的一推曳输入，该推曳输入包含用于该电子书的翻页的多个触碰点；以及
回应于这些触碰点的位置，控制该触觉致动器调整虚拟触觉回馈的强度以表现出该电子书的翻页；
其中该触觉致动器的虚拟触觉回馈是基于以下函式而被产生：
Z＝((Zmax*Pr/100)+Zf*S)
其中，Z代表虚拟触觉回馈的强度；
Zmax代表虚拟触觉回馈的最大强度；
Pr代表该电子书的纸张的材质；
Zf代表依据这些触碰点的位置所决定的虚拟触觉回馈的强度；及
S代表该推曳输入的推曳速率。
2.如权利要求1所述的虚拟触觉回馈方法，其中调整虚拟触觉回馈的强度的步骤包括：
回应于一落在该电子书的一第一区域的触碰点，控制该触觉致动器降低虚拟触觉回馈的强度。
3.如权利要求2所述的虚拟触觉回馈方法，其中在降低虚拟触觉回馈的强度的步骤后，调整虚拟触觉回馈的强度的步骤还包括：
回应于一落在该电子书的一第二区域的触碰点，控制该触觉致动器停止降低虚拟触觉回馈的强度。
4.如权利要求3所述的虚拟触觉回馈方法，其中在停止降低虚拟触觉回馈的强度的步骤后，调整虚拟触觉回馈的强度的步骤还包括：
回应于一落在该电子书的一第三区域的触碰点，控制该触觉致动器提高虚拟触觉回馈的强度。
5.如权利要求1所述的虚拟触觉回馈方法，其中该触觉致动器所产生的虚拟触觉回馈的强度是随着该推曳输入的推曳速率而改变。
6.如权利要求5所述的虚拟触觉回馈方法，其中该触觉致动器所产生的虚拟触觉回馈的强度是随着该推曳输入的推曳速率的增加而增加。
7.如权利要求1所述的虚拟触觉回馈方法，还包括：
计算该推曳输入的一触碰点于该触控面板上所导致的一接触面积；
计算该接触面积相对于该触控面板在该电子书的一侧边附近的一预设范围的一重迭比例；以及
当该接触面积大于一阈值且该重迭比例大于一预设比例时，判定该推曳输入是用于该电子书的翻页。
8.一种电子装置，用于虚拟触觉回馈，该电子装置包括：
一处理模块；
一显示面板，连接至该处理模块；
一触控面板，连接至该处理模块，并连接至该显示面板而形成一触控显示屏幕；以及
一触觉致动器，连接至该处理模块；
其中，该处理模块控制该显示面板显示一电子书，该处理模块控制该触觉致动器产生虚拟触觉回馈以表现出该电子书的纸张的材质，该处理模块在该电子书被显示时检测该触控面板上的一推曳输入，该推曳输入包含用于该电子书的翻页的多个触碰点，该处理模块更回应于这些触碰点的位置，控制该触觉致动器调整虚拟触觉回馈的强度以表现出该电子书的翻页；
其中该处理模块是基于以下函式控制触觉致动器产生虚拟触觉回馈：
Z＝((Zmax*Pr/100)+Zf*S)
其中，Z代表虚拟触觉回馈的强度；
Zmax代表虚拟触觉回馈的最大强度；
Pr代表该电子书的纸张的材质；
Zf代表依据这些触碰点的位置所决定的虚拟触觉回馈的强度；及
S代表该推曳输入的推曳速率。
9.如权利要求8所述的电子装置，其中回应于一落在该电子书的一第一区域的触碰点，该处理模块控制该触觉致动器降低虚拟触觉回馈的强度。
10.如权利要求9所述的电子装置，其中回应于一落在该电子书的一第二区域的触碰点，该处理模块控制该触觉致动器停止降低虚拟触觉回馈的强度。
11.如权利要求10所述的电子装置，其中回应于一落在该电子书的一第三区域的触碰点，该处理模块控制该触觉致动器提高虚拟触觉回馈的强度。
12.如权利要求8所述的电子装置，其中该触觉致动器所产生的虚拟触觉回馈的强度是随着该推曳输入的推曳速率而改变。
13.如权利要求12所述的电子装置，其中该触觉致动器所产生的虚拟触觉回馈的强度是随着该推曳输入的推曳速率的增加而增加。
14.如权利要求8所述的电子装置，其中该处理模块计算该推曳输入的一触碰点于该触控面板上所导致的一接触面积，计算该接触面积相对于该触控面板在该电子书的一侧边附近的一预设范围的一重迭比例，并在该接触面积大于一阈值且该重迭比例大于一预设比例时判定该推曳输入是用于该电子书的翻页。
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