Podstawa UX dla interfejsu haptycznego

Wszystkie ulepszenia interfejsu Androida związane z wibracją są oparte na zestawie zasad UX, które ewoluują w takim samym tempie. Obecne zasady zakładają zastąpienie wibracji z szumem jasnymi reakcjami haptycznymi oraz stosowanie bogatych reakcji haptycznych.

Rysunek 1. Aktualne zasady.

W tej tabeli znajdziesz wszystkie dostępne interfejsy API haptycznych:

Interfejs API	Metody i stałe	Rok dodania
android.view.HapticFeedbackConstants	CONTEXT_CLICK CLOCK_TICK VIRTUAL_KEY KEYBOARD_TAP LONG_PRESS	Przed 2016 r.
	KEYBOARD_PRESS KEYBOARD_RELEASE TEXT_HANDLE_MOVE VIRTUAL_KEY_RELEASE	2017 r. (Android 8)
	CONFIRM REJECT GESTURE_START GESTURE_END	2020 r. (Android 11)
android.View	performHapticFeedback()	Przed 2016 r.
android.os.Vibrator	vibrate() hasVibrator()	Przed 2016 r.
	hasAmplitudeControl()	2017 r. (Android 8)
	areAllEffectsSupported() areAllPrimitivesSupported() areEffectsSupported() arePrimitivesSupported()	2020 r. (Android 11)
android.os.VibrationEffect	createOneShot() createWaveform()	2017 r. (Android 8)
	EFFECT_TICK EFFECT_CLICK EFFECT_HEAVY_CLICK EFFECT_DOUBLE_CLICK createPredefined()	2019 r. (Android 10)
android.os.VibrationEffect.Composition	PRIMITIVE_TICK PRIMITIVE_CLICK addPrimitive() compose()	2020 r. (Android 11)
android.media.AudioAttributes.Builder	setHapticChannelsMuted()	2019 r. (Android 10)

Wibracje z buzzerem

Już w przypadku pagerów i telefonów z podstawowymi funkcjami używano niskiej jakości, ale energooszczędnych wibracji generowanych przez osiowo-zwrotne urządzenie mechaniczne (ERM) na bazie dzwonka jako zamiennika dźwiękowego dzwonka w trybie wyciszonym. Stare komponenty sprzętowe, które emitują głośne i nieprzyjemne dźwięki, mogą negatywnie wpływać na haptyczne wrażenia użytkownika, ponieważ zapewniają wyświetlenia niskiej jakości (np. tani, zepsuty telefon).

Wyczyść haptyczne

Czysty haptyczny system powiadomień umożliwia odczuwanie jednoznacznych zmian stanu (np. binarnych zmian podczas włączania i wyłączania). Ze względu na charakter dyskretnej obsługi, wyraźne wibracje są generowane jako pojedyncza jednostka (np. 1 efekt wibracji na 1 zdarzenie wejściowe).

Android ma zapewniać wyraźne wibracje o mocnym, ale czystym brzmieniu, a nie o nieokreślonym lub niewyraźnym.

Wstępnie zdefiniowane stałe haptyczne, które są tworzone na potrzeby przejrzystych haptycznych interakcji, obejmują te elementy:

W 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

W VibrationEffect:

• EFFECT_CLICK
• EFFECT_DOUBLE_CLICK
• EFFECT_HEAVY_CLICK
• EFFECT_TICK

Budowanie wspólnej wiedzy wśród producentów urządzeń i programistów jest kluczem do poprawy ogólnej jakości haptyki w ekosystemie Androida. Aby dowiedzieć się więcej o implementacji haptycznej, skorzystaj z podstawowej listy kontrolnej, oceny sprzętu i CDD.

Rysunek 2. Naciśnięcie i zwolnienie.

Bogaty system haptyczny

Zaawansowane haptyczne to rosnąca kategoria haptyki, która wykracza poza pojedyncze efekty oparte na impulsach. Android ma zapewniać obsługę bogatych haptycznych interakcji z wysoką kompozycyjnością i możliwością dostosowania z wysoką precyzją. Te przypadki użycia są obsługiwane w Androidzie 11 lub starszym.

Rysunek 3. Bogaty efekt dotykowy z teksturą przesuwania.

Rysunek 4. przeciąganie i przesuwanie.

Przypadek użycia 1. Tekstura przesuwająca się

Jeśli efekt haptyczny jest powtarzany, gdy palec przesuwa się po powierzchni dotykowej (np. podczas przeciągania, przesuwania lub eksplorowania powierzchni za pomocą wirtualnej tekstury haptycznej), powtarzające się efekty haptyczne powinny być wyraźne i subtelne.

Jeśli efekt jest raczej szumny niż wyraźny, przerwy między powtórzeniami mogą zostać wymazane. W efekcie słychać jeden długi sygnał, a nie kilka oddzielnych.

Jeśli amplituda jest zbyt mała, wyczuwalna energia haptyczna narasta podczas powtarzania, co powoduje, że na końcu powtórzenia dźwięki haptyczne są bardzo silne.

Wdrożyć haptyczną teksturę powierzchni na potrzeby gestów przesuwania i przeciągania

Użyj właściwości CLOCK_TICK i TEXT_HANDLE_MOVE w HapticFeedbackConstants. Te stałe definiują wstępnie cechy powtarzania i amplitudy.

Tworzenie własnego efektu

Aby utworzyć własny efekt, utwórz projekt, łącząc ze sobą sekwencje PRIMITIVE_CLICK i PRIMITIVE_TICK w VibrationEffect.Composition. Za pomocą addPrimitive(int primitiveID, float scale, int delay) możesz dostosować parametry powtórzeń i skali amplitudy. Obsługa opiera się na funkcji CAP_COMPOSE_EFFECTS interfejsu sterownika HAL wibratora.

Przypadek 2. Długie wibracje z efektem łagodnego włączania

Długa wibracja to płynna amplituda wibracji, która przechodzi od 0 do amplitudy docelowej. Długie wibracje mogą wywołać zauważalne haptyczne sygnały dźwiękowe. Nagła, długotrwała wibracja może jednak przestraszyć użytkowników w cichym otoczeniu, a często powoduje też słyszalne brzęczenie. Aby wygenerować przyjemniejsze długie wibracje, zastosuj efekt łagodnego włączania na początku długich wibracji. Powoduje to płynne przejście do amplitudy docelowej.

Zastosuj efekt łagodnego wejścia

1. Sprawdź możliwości sprzętowe kontroli amplitudy w android.os.Vibrator.hasAmplitudeControl().

   • Wynik musi być true, aby uzyskać efekt łagodnego włączania z zmienną amplitudą.

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

3. Dostosuj serię wartości timings[] i amplitudes[], aby wygenerować łagodną krzywą, jak pokazano na rysunku 5.

Rysunek 5. Długa krzywa łagodnego włączenia wibracji.

Przypadek użycia 3. Reakcje haptyczne połączone z dźwiękiem

Czujniki haptyczne połączone z dźwiękiem to wzorce haptyczne połączone z rytmem dźwięku, aby zwrócić uwagę użytkownika.

Haptyka połączona z dźwiękiem: zalety

Aby zaimplementować haptykę połączoną z dźwiękiem, połącz wyraźne wibracje z długimi wibracjami. Silne, ale krótkie wibracje z jasnych haptycznych zapewniają dyskretne rytmiczne wzorce. W połączeniu z wysoką stymulacją, jaką zapewnia długie wibrowanie, jest to skuteczny sposób na przyciągnięcie uwagi użytkownika.

Należy wziąć pod uwagę wzorce rytmiczne. Jeśli nie ma poczucia rytmu, użytkownik odbiera wibracje jako przypadkowe drgania i zwykle je ignoruje.

Rysunek 6. Przykład pary haptycznej w dźwięku

Reakcje haptyczne połączone z dźwiękiem: wskazówki dotyczące implementacji

Wdrożenie haptyki połączonej z dźwiękiem wymaga podstawowej znajomości odtwarzania treści zarówno w kanałach audio, jak i haptycznych. Pamiętaj o tych kwestiach:

• Użyj zajęć MediaPlayer lub SoundPool.

  • Zasoby w formacie OGG ze specjalnym kluczem metadanych (ANDROID_HAPTIC, po którym następuje liczba kanałów haptycznych) wskazują na obecność danych haptycznych i odtwarzanie za pomocą MediaPlayer i SoundPool.

• W pliku audio_policy_configuration.xml wskaż, czy obsługujesz sygnały haptyczne i odtwarzanie dźwięku.

  • Użyj profilu wyjściowego z kanałem haptycznym.AUDIO_CHANNEL_OUT_HAPTIC_A|B
  • W przypadku strumienia wyjściowego z kanałami haptycznymi pamiętaj, że kanały haptyczne są przedstawiane jako dodatkowe kanały w danych.

  Przykład

  Jeśli maska kanału dla strumienia wyjściowego wygląda tak:

  AUDIO_CHANNEL_OUT_STEREO_HAPTIC_A

  Wtedy każda próbka powinna wyglądać tak:

  AUDIO_LEFT_CHANNEL,AUDIO_RIGHT_CHANNEL,HAPTIC_CHANNEL_A

• Zmień AudioAttributes.Builder( ).setHapticChannelsMuted(boolean muted)na false, aby odtwarzać kanał haptyczny.

  • Domyślnie kanały haptyczne są wyciszone (true).
  • Przypadki użycia obejmują dzwonki i dźwięki interfejsu z synchronicznymi wibracjami i sprzężeniem zwrotnym.

• Interfejs HAL wibratora musi obsługiwać sterowanie zewnętrzne.

  • W przypadku implementacji HIDL użyj setExternalControl(bool enabled) generates (Status status).
  • W przypadku implementacji AIDL użyj void setExternalControl(in boolean enabled).

Rysunek 7. Wdrażanie haptycznych efektów dźwiękowych.

Reakcje haptyczne połączone z dźwiękiem: HapticGenerator

HapticGenerator to efekt dźwiękowy wprowadzony w Androidzie 12, który może generować dane haptyczne z kanału audio i odtwarzać je w czasie rzeczywistym jako haptyczne efekty dźwiękowe. Efekt jest stosowany do AudioTrack, jak pokazano na rysunku 8:

Rysunek 8. Architektura generatora reakcji haptycznych

Ta wizualizacja architektury pokazuje, gdzie generator haptyczny jest stosowany do przychodzącego strumienia audio użytkownika, zanim zostanie wysłany do interfejsu Audio HAL. Generator jest stosowany po tym, jak AudioMixer podzieli dane audio i dane haptyczne, ale przed zastosowaniem innych efektów dźwiękowych. Jego dane zastępują wszystkie wcześniejsze dane haptyczne w strumieniach.

Aby mieć pewność, że algorytm generatora haptycznego generuje haptyczne efekty wysokiej jakości, dopasuj algorytm generowania do wibracyjnego silnika urządzenia, dostosowując parametry konfigurujące łańcuch filtrów, które są stosowane do przebiegów sygnału audio. Z tej sekcji dowiesz się więcej o tych parametrach i dowiesz się, jak je dostosować do specyfikacji sprzętu.

• Częstotliwość rezonansowa dla filtra pasmowego

  Częstotliwość rezonansowa wibratora to częstotliwość, przy której siłownik dotykowy ma maksymalną moc. Ten parametr dostosowuje antyrezonans, aby częściowo spłaszczyć funkcję przesyłania odpowiedzi i w ten sposób uzyskać większą przepustowość. Platforma Androida automatycznie łączy tę wartość z wynikiem metody wibratora HAL IVibrator.getResonantFrequency.

  Wartość domyślna tego parametru to 150 Hz. Możesz ją zmienić w kodzie.

• Moc normalizacji dla Envelope Slow

  Ten parametr określa wykładnik w częściowej normalizacji (automatyczne sterowanie wzmocnieniem). Jego wartość domyślna to -0,8, co oznacza, że 80% zmienności dynamicznego zakresu jest usuwane przez ten krok kontroli wzmocnienia. Możesz to zmodyfikować w kodzie.

• Współczynnik Q dla filtra dolnoprzepustowego

  Współczynnik jakości wibratora (Q) zależy od 2 parametrów:

  • Zero Q, czyli współczynnik jakości zer w filtrze pasmowo-zapornym, który częściowo znosi rezonans

  • Pole Q, współczynnik jakości biegunów w filtrze pasmowo-zaporowym

  Stosunek tych 2 wartości ogranicza tłumienie rezonansu, aby wzmocnić niższe częstotliwości i rozszerzyć odpowiedź algorytmu. Na przykład wartości domyślne 8 dla Q Zero i 4 dla Q Pole dają współczynnik 2, co ogranicza tłumienie rezonansu o współczynnik 2 (6 dB). Platforma Androida łączy obie wartości z wyjściami metody wibratora HAL IVibrator.getQFactor.

  Jeśli wartości domyślne nie uwzględniają tłumienia siły silnika w urządzeniu, zalecamy jednoczesną modyfikację obu wartości, zwiększając je lub zmniejszając. Współczynnik Q 0 do Q Pole powinien być większy niż 1. Możesz to zmodyfikować w kodzie.

• Częstotliwość progowa zniekształceń

  Częstotliwość skrajna jest stosowana przez filtr dolnoprzepustowy, który tłumi wibracje o niskim poziomie i wzmacnia wyższe poziomy za pomocą zniekształcenia sześciennego. Domyślnie wynosi on 300 Hz. Możesz go zmienić w kodzie.

• Próg wzmocnienia wejściowego i próg kostki dla zniekształceń

  Te parametry są używane przez nieliniowy filtr zniekształcający stosowany do sygnału wejściowego. Filtr ten osłabia amplitudę sygnałów o niższej częstotliwości i zwiększa amplitudę sygnałów o wyższej częstotliwości.

  • Wartością domyślną dla współczynnika wzmocnienia wejścia jest 0,3.
  • Wartość domyślna progu w kostce to 0,1.

  Zalecamy zmianę obu wartości. Znajdziesz je w kodzie.

  Więcej informacji o funkcji stosowanej przez ten filtr znajdziesz w implementacji w kodzie.

  Aby dowiedzieć się więcej o tym, jak te 2 parametry wpływają na dane wyjściowe, zalecamy narysowanie odpowiedzi częstotliwościowej filtrów i obserwowanie, jak zmienia się odpowiedź częstotliwościowa przy różnych wartościach parametrów.

• Wyjście wzmocnienia dla zniekształcenia

  Ten parametr określa końcową amplitudę wibracji. Jest to końcowy wzmocnienie, które jest stosowane po łagodnym ograniczniku, który ogranicza amplitudy wibracji do wartości poniżej 1. Wartość domyślna to 1, 5.Możesz ją zmienić w kodu.

  Jeśli wibracje są zbyt słabe, zwiększ ich wartość. Jeśli słychać grzechotanie w układzie wykonawczym, zmniejsz wartość.