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DES TEXTURES ÉLECTRONIQUES

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Enquête Des icônes lisses ou rugueuses, des images d'objets dont on peut éprouver la matière : c'est la dernière ambition des écrans tactiles, mis au point dans des laboratoires et des start-up.

DES TEXTURES ÉLECTRONIQUES
Il faudra attendre 2012 pour pouvoir éprouver la texture sur les tablettes.
© PHOTOMONTAGE PASCAL GUITTET

Pointer l'écran pour manipuler une image, obtenir une information, passer à l'étape suivante : pas de problème. Du plus banal des distributeurs de billets au dernier smartphone, les écrans tactiles sont fiables et efficaces. Mais côté sensations, c'est zéro. Pas question de toucher du doigt le degré d'urgence d'un message ou d'une tâche à réaliser, ni d'éprouver la taille d'un fichier, et encore moins la matière d'un produit affiché.

Une lacune sur le point d'être comblée. Le toucher est prêt à faire son entrée dans les interfaces entre l'homme et la machine. Du moins si l'on en croit les industriels. Le centre de recherche Nokia de Cambridge (Grande-Bretagne) a mis au point un prototype du smartphone N900 qui procure des sensations différentes selon l'image ou l'icône que l'on touche du doigt. Toshiba, de son côté, a manifesté son intention d'adopter la technologie de retour tactile d'une start-up finlandaise, Senseg. La PME affirme même avoir deux autres partenaires industriels.

« Les premiers produits seront des tablettes, qui demandent moins d'intégration qu'un téléphone », précise Ville Mäkinen, PDG de Senseg, qui s'attend à une commercialisation des produits au début de 2012. Les laboratoires Disney Research ont eux aussi présenté leur TeslaTouch, une technologie d'écran tactile simulant différentes textures (bois, cuir, papier...), lors du congrès UIST sur les interfaces utilisateur à New York.

Pour réaliser leur prouesse, un brin magique, tous utilisent l'électrovibration. Cette technique de simulation de textures procure des sensations tactiles sans imposer ni mouvement, ni déformation à la surface. Le dispositif, placé sous l'écran, est constitué d'une couche conductrice alimentée par une tension électrique alternative, recouverte d'une mince couche isolante. Quand on passe le doigt sur la surface de l'écran, une force d'attraction intermittente naît entre la peau et la surface, créant une sensation tactile qui dépend de la fréquence et de l'amplitude du signal électrique. Connu depuis longtemps, le phénomène est remis au goût du jour en se couplant avec les interfaces tactiles dernier cri. Notamment, grâce à la technologie des électrodes transparentes qui sont déjà un élément clé des écrans à cristaux liquides.

Coupler effets mécaniques et effets thermiques

Disney Research, qui a travaillé avec des chercheurs de Carnegie Mellon (les deux labos sont basés à Pittsburgh, en Pennsylvanie), a fondé sa démonstration sur une surface tactile MicroTouch de 3M, à laquelle a été ajouté le dispositif d'électrovibration. Son système TeslaTouch a été testé avec une dizaine d'utilisateurs, dans le but de caractériser les sensations perçues en fonction des réglages de tension et de fréquence du signal électrique : surface plus ou moins lisse ou rugueuse, plus ou moins collante, contact agréable ou non, etc. Les testeurs devaient aussi associer la sensation à une matière de référence. Ce qui a permis d'identifier, par exemple, que les basses fréquences imitent mieux les matériaux rugueux (bois, cuir bosselé...), tandis que les surfaces lisses, comme le papier, sont mieux évoquées par les hautes fréquences. « Une part importante de notre travail consiste maintenant à affiner les liens entre signaux et perceptions », souligne Olivier Bau, chercheur chez Disney Research, à Pittsburgh, après avoir fait sa thèse à l'Inria (Saclay, Essonne).

L'électrovibration n'est pas la seule manière de simuler des textures. Le recours à des matériaux piézoélectriques, placés sous l'écran, permet d'engendrer une vibration mécanique. Cette technologie, plus complexe à utiliser, a même déjà donné naissance à des produits. Sony a sorti, il y a plusieurs années, des assistants personnels numériques (PDA) dont l'écran à retour tactile était fondé sur ce principe. Toutefois, « si la technologie piézo convient bien pour simuler un clic ou un presse-bouton, la gamme de sensations qu'elle peut créer est beaucoup moins étendue. De plus, le mouvement de l'écran pose des problèmes de bruit, de vibration, d'étanchéité à la poussière... », affirme Ivan Poupyrev, le responsable du projet TeslaTouch chez Disney. Il est bien placé pour en parler. C'est lui qui, avant de miser sur l'électrovibration, avait développé chez Sony la solution piézo utilisée par le Japonais !

Les interfaces à base d'actionneurs qui font vibrer la surface n'ont toutefois pas dit leur dernier mot. Au CEA, le laboratoire des interfaces sensorielles (LIS) continue d'explorer cette technologie, en particulier sur un projet qui vise à réaliser un équipement de rééducation des personnes hémiplégiques ayant perdu le sens du toucher. Les matériaux piézo sont ici utilisés pour deux fonctions. Dans un premier temps, des capteurs piézo explorent la surface d'un matériau, afin de « scanner » sa texture. Ensuite, ces données sont utilisées pour piloter des actionneurs, piézo eux aussi, placés sous la surface dont on veut simuler la rugosité.

« Si l'on veut reproduire fidèlement un matériau, il faudra coupler les effets mécaniques avec des effets thermiques », reconnaît Moustapha Hafez, qui dirige l'équipe du LIS. Le laboratoire travaille aussi sur des « langages tactiles ». La création de motifs tactiles dynamiques signifierait alors une alerte, une urgence, une interrogation... Et là, comme pour les textures, au-delà des technologies utilisées, le principal défi est sans doute d'arriver à ce que tous les usagers comprennent ou sentent la même chose.

POUR QUOI FAIRE ?

Enrichir l'interface des smartphones Éprouver la matière des créations en CAO Donner une nouvelle dimension aux jeux vidéo Créer des équipements de rééducation

Piézo ou électro ?

Actionneurs piézoélectriques Ils font vibrer l'écran lorsque l'on touche un élément affiché. Avantages : le système fonctionne en statique, sans mouvement du doigt, comme lorsque l'on presse un bouton. Il peut simuler des textures, grâce à des vibrations haute fréquence. Inconvénient : le mouvement mécanique de l'écran rend plus difficiles sa conception et sa fabrication. Électrovibration Une couche conductrice crée une force d'attraction entre la peau du doigt et l'écran. Avantages : phénomène purement électrique, aucun mouvement mécanique. Une grande variété de sensations est possible en variant l'amplitude et la fréquence du signal électrique. Inconvénient : ne fonctionne que lorsque le doigt se déplace sur la surface.

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