UX Foundation para Haptic Framework

Todas as melhorias da estrutura do Android construídas em torno do haptics são orientadas por um conjunto de princípios de UX que estão evoluindo na mesma proporção. Os princípios atuais envolvem a substituição de vibrações vibrantes por hápticas claras e a exploração de hápticas ricas .

Figura 1. Princípios atuais

A tabela a seguir lista todas as APIs hápticas disponíveis.

API	Métodos	Ano adicionado
android.view.HapticFeedbackConstants	CONTEXT_CLICK CLOCK_TICK VIRTUAL_KEY KEYBOARD_TAP LONG_PRESS	Antes de 2016
	KEYBOARD_PRESS KEYBOARD_RELEASE TEXT_HANDLE_MOVE VIRTUAL_KEY_RELEASE	2017 (Android 8)
	CONFIRME REJEITAR GESTURE_START GESTURE_END	2020 (Android 11)
android.View	performHapticFeedback()	Antes de 2016
android.os.Vibrator	vibrar() temVibrador()	Antes de 2016
	hasAmplitudeControl()	2017 (Android 8)
	areAllEffectsSuported() areAllPrimitivesSuported() sãoEfeitosSuportados() sãoPrimitivosSuportados()	2020 (Android 11)
android.os.VibrationEffect	criarOneShot() criarWaveform()	2017 (Android 8)
	EFFECT_TICK EFFECT_CLICK EFFECT_HEAVY_CLICK EFFECT_DOUBLE_CLICK criarPredefinido()	2019 (Android 10)
android.os.VibrationEffect.Composition	PRIMITIVE_TICK PRIMITIVE_CLICK addPrimitive() compor()	2020 (Android 11)
android.media.AudioAttributes.Builder	setHapticChannelsMuted()	2019 (Android 10)

Vibração de zumbido

Desde os pagers e feature phones, as vibrações baseadas em campainha ERM de baixa qualidade, mas com baixo consumo de energia, têm sido usadas como substituto do toque auditivo no modo silencioso . Os componentes de hardware legados que produzem ruídos audíveis altos e desagradáveis ​​podem prejudicar o UX háptico ao fornecer impressões de baixa qualidade (por exemplo, um telefone barato e quebrado).

Limpar háptico

Os hápticos claros suportam a sensação de mudanças discretas de estado (por exemplo, mudanças binárias durante o processo de ligar/desligar). Devido à natureza da affordance discreta , hápticos claros são gerados como uma única entidade (por exemplo, um efeito háptico por um evento de entrada).

O Android visa oferecer haptics claros com sensações fortes, mas nítidas, em vez de sensações que são agitadas ou piegas.

Constantes hápticas predefinidas que são criadas para suportar hápticos claros incluem o seguinte.

Em HapticFeedbackConstants :

• CLOCK_TICK
• CONFIRM
• CONTEXT_CLICK
• GESTURE_END
• GESTURE_START
• KEYBOARD_PRESS
• KEYBOARD_RELEASE
• KEYBOARD_TAP
• LONG_PRESS
• REJECT
• TEXT_HANDLE_MOVE
• VIRTUAL_KEY
• VIRTUAL_KEY_RELEASE

Em VibrationEffect :

• EFFECT_CLICK
• EFFECT_DOUBLE_CLICK
• EFFECT_HEAVY_CLICK
• EFFECT_TICK

Construir um conhecimento comum entre fabricantes de dispositivos e desenvolvedores é fundamental para aumentar a qualidade geral dos haptics no ecossistema Android. Use a lista de verificação básica , avaliação de hardware e CDD . para saber mais sobre a implementação háptica.

Figura 3. Pressionar e soltar.

Háptica rica

Rich haptics é uma categoria crescente de haptics que vai além dos efeitos baseados em impulsos únicos. O Android visa oferecer suporte háptico rico com alta capacidade de composição e ajuste com um nível fino de granularidade. Os casos de uso a seguir são compatíveis com o Android 11 ou inferior.

Figura 4. Háptica rica com textura deslizante

Figura 5. Arrastar e deslizar

Caso de uso 1: textura deslizante

Se um efeito háptico for repetido enquanto o dedo desliza sobre uma superfície de toque (por exemplo, arrastando, deslizando, explorando a superfície com textura háptica fantasma), os efeitos hápticos repetidos são preferencialmente nítidos e sutis.

Se o efeito individual for vibrante em vez de nítido, os intervalos entre as repetições provavelmente serão eliminados. O resultado é um zumbido longo, em vez de vários sinais discretos.

Se a amplitude não for sutil o suficiente, então a energia háptica percebida se acumula através da repetição, resultando em háptica extremamente forte no final da repetição.

Implementando uma textura tátil de superfície simples para gestos de deslizar e arrastar

Use CLOCK_TICK e TEXT_HANDLE_MOVE em HapticFeedbackConstants . Essas constantes predefinem características de repetição e amplitude.

Criando seu próprio efeito

Para criar seu próprio efeito, componha um design unindo sequências de PRIMITIVE_CLICK e PRIMITIVE_TICK em VibrationEffect.Composition . Você pode ajustar as características da escala de repetição e amplitude usando addPrimitive(int primitiveID, float scale, int delay) . O suporte depende do recurso CAP_COMPOSE_EFFECTS da interface Vibrator HAL .

Caso de uso 2: Vibração longa com efeito de facilidade

A vibração longa é uma vibração de amplitude suave que transita de 0 para a amplitude alvo. A vibração longa pode gerar haptics atencionais facilmente perceptíveis. No entanto, uma vibração longa repentina pode assustar os usuários em um ambiente silencioso e geralmente produz zumbidos audíveis. Para gerar uma vibração longa mais agradável, aplique o efeito easy-in no início da vibração longa. Isso produz uma transição de amplitude suave que se desenvolve em direção à amplitude alvo.

Aplicando o efeito easy-in

1. Verifique os recursos de hardware de controle de amplitude com android.os.Vibrator.hasAmplitudeControl() .

   • O resultado deve ser true para produzir efeito de facilidade com amplitude variável.

2. Use VibrationEffect . createWaveform(timings[], amplitudes[], int repeat) .

3. Ajuste a série de timings[] e amplitudes[] para gerar a curva de facilidade, conforme mostrado na Figura 6.

Figura 6. Curva de facilidade de vibração longa

Caso de uso 3: háptica acoplada a áudio

Hápticos acoplados a áudio são padrões hápticos acoplados ao ritmo do áudio para chamar a atenção do usuário.

Háptica acoplada a áudio: benefícios

Para implementar o háptico acoplado ao áudio, combine o háptico claro com vibrações longas. As sensações hápticas fortes, mas curtas, dos hápticos claros fornecem padrões rítmicos discretos. Quando combinado com os altos níveis de estímulos que a vibração longa fornece, isso faz um ótimo trabalho para chamar a atenção do usuário.

É importante considerar os padrões rítmicos das sensações. Se não houver senso de ritmo, o usuário percebe as sensações hápticas como zumbidos aleatórios e tende a ignorá-los.

Figura 7. Exemplo de haptics de par de áudio

Háptica acoplada a áudio: dicas para implementação

A implementação do háptico acoplado a áudio requer uma compreensão básica da reprodução de conteúdo de canais de áudio e háptico. Mantenha as seguintes coisas em mente.

• Use as classes MediaPlayer ou SoundPool .

  • Ativos no formato OGG com uma chave de metadados especial ( ANDROID_HAPTIC seguido por vários canais hápticos) indicam a presença de dados hápticos e reprodução com MediaPlayer e SoundPool .

• Indique o suporte de haptics e reprodução de áudio em audio_policy_configuration.xml .

  • Use um perfil de saída com canal AUDIO_CHANNEL_OUT_HAPTIC_A|B .
  • Para um fluxo de saída com canais hápticos, lembre-se de que os canais hápticos são apresentados como canais extras nos dados.

  Exemplo

  Se a máscara de canal para o fluxo de saída se parece com isso:

  AUDIO_CHANNEL_OUT_STEREO_HAPTIC_A

  Então cada amostra deve ficar assim:

  AUDIO_LEFT_CHANNEL,AUDIO_RIGHT_CHANNEL,HAPTIC_CHANNEL_A

• Alterar AudioAttributes.Builder( ).setHapticChannelsMuted(boolean muted)

  para false para reproduzir o canal háptico.

  • Por padrão, os canais hápticos são silenciados ( true ).
  • Os casos de uso incluem toques e sons de interface do usuário com haptics e feedback síncronos.

• O Vibrator HAL deve implementar suporte de controle externo.

  • Para implementações HIDL , use setExternalControl(bool enabled) generates (Status status) .
  • Para implementações AIDL , use void setExternalControl(in boolean enabled) .

Figura 8. Implementando o háptico acoplado ao áudio

Háptico acoplado a áudio: Gerador háptico

O HapticGenerator é um efeito de áudio introduzido no Android 12 que pode gerar dados hápticos de um canal de áudio e reproduzi-los em tempo real como hápticos acoplados a áudio . O efeito é aplicado ao AudioTrack conforme descrito na Figura 9.

Figura 9. Arquitetura do gerador háptico

Para garantir que o algoritmo do seu gerador háptico gere hápticos de alta qualidade, ajuste o algoritmo de geração ao motor do vibrador do dispositivo ajustando os parâmetros que configuram a cadeia de filtros que aplica às formas de onda de áudio. Esta seção descreve esses parâmetros em detalhes e explica como ajustá-los às suas especificações de hardware.

1. Frequência de ressonância para filtro passa-banda

   A frequência de ressonância do vibrador é a frequência na qual um atuador háptico tem saída máxima. Este parâmetro ajusta um anti-ressonador para achatar parcialmente a função de transferência de resposta, a fim de obter uma largura de banda mais ampla. A estrutura do Android vincula automaticamente esse valor à saída do método Vibrator HAL IVibrator.getResonantFrequency .

   O valor padrão para este parâmetro é 150Hz . Isso pode ser modificado no código aqui .

2. Poder de normalização para envelope lento

   Este parâmetro determina o expoente na normalização parcial (controle automático de ganho). Seu valor padrão é -0,8 , o que significa que 80% da variação da faixa dinâmica é removida por esta etapa de controle de ganho. Isso pode ser modificado no código aqui .

3. Fator Q para filtro de parada de banda

   O fator de qualidade do vibrador (fator Q) é determinado por dois parâmetros:

   • O Zero Q, o fator de qualidade dos zeros no filtro de parada de banda que cancela parcialmente a ressonância.

   • O Pólo Q, o fator de qualidade dos pólos no filtro de parada de banda.

   A razão desses dois valores limita a supressão da ressonância para aumentar as frequências mais baixas e ampliar a resposta do algoritmo. Por exemplo, os valores padrão de 8 para o Zero Q e 4 para o Pole Q produzem uma razão de 2 , limitando a supressão de ressonância por um fator de 2 (6 dB). A estrutura do Android vincula os dois valores à saída do método Vibrator HAL IVibrator.getQFactor .

   Se os valores padrão não levarem em conta o amortecimento da força do motor em seu dispositivo, recomendamos modificar ambos os valores ao mesmo tempo e aumentar ou diminuir ambos. A razão de Zero Q para Pólo Q deve ser maior que 1 . Isso pode ser modificado no código aqui .

4. Frequência de canto para distorção

   A frequência de canto é aplicada por um filtro passa-baixa que suprime a vibração de baixo nível e aprimora os níveis mais altos usando uma distorção cúbica. O padrão é 300Hz . Isso pode ser modificado no código aqui .

5. Ganho de entrada e limite de cubo para distorção

   Esses parâmetros são usados ​​por um filtro de distorção não linear aplicado à forma de onda de entrada que amortece a amplitude dos sinais de frequência mais baixa e aumenta os de frequência mais alta.

   • O valor padrão para o fator de ganho de entrada é 0,3 .
   • O valor padrão para o limite do cubo é 0,1 .

   Recomendamos modificar os dois valores juntos. Eles podem ser encontrados no código aqui .

   Para mais informações sobre a função aplicada por este filtro, consulte a implementação disponível aqui . Para saber mais sobre como esses dois parâmetros influenciam a saída, recomendamos traçar as respostas de frequência dos filtros e observar como as respostas de frequência mudam com diferentes valores de parâmetro.

6. Ganho de saída para distorção

   Este parâmetro controla a amplitude final da vibração. É um ganho final aplicado após um soft limiter que limita as amplitudes de vibração a menos de 1. Seu valor padrão é 1.5 , e pode ser modificado no código aqui . Se a vibração for muito sutil, aumente o valor. Se você ouvir o barulho do hardware do atuador, diminua o valor.