Tuntopalaute

Yleistä

Tuntopalaute on lähes poikkeuksetta hyvin paikallista rajoittuen palautteenantopaikkaan ja sen välittömään läheisyyteen. Tuntopalautetta ei kokonaan voida erottaa voimapalautteesta, joka perustuu kehon liike- ja asentoaisteihin. Nämä kaksi palautemuotoa yhdessä lämpöaistin ja kipuaistin välittämien tuntemusten kanssa muodostavat haptisen palautteen, jota somatosensorinen järjestelmä, omasta kehosta tulevia tuntoärsykkeitä kuljettava hermorata, välittää.

Tuntopalaute eroaa kahdesta muusta pääpalautemodaliteetista, näkö- ja äänipalautteesta, lähinnä kahdella tapaa: tuntoa aistivia reseptoreja on joka puolella kehoa, ja reseptorien vastaanottama informaatio on usein yksityistä, muiden tuntemattomissa. Tämä siksi, että tuntoaisti on mekaaninen aisti, joka vaatii aistittavan kohteen koskettamista.

Tuntopalautteen havaitseminen

Tuntoaistimukset vaihtelevat eri ihoalueiden välillä ihokerroksissa sijaitsevien mekanoreseptorien määrän ja yleisyyden mukaan. Esimerkiksi sormenpäissä mekanoreseptoreita on huomattavasti tiheämmässä kuin selässä ja siten sormenpäiden tilallinen erottelukyky on parempi. Myös esimerkiksi ihon paksuus, ikä ja harjoittelu vaikuttavat tuntoaistimusten havaittavuuteen. Yleisesti ottaen ns. karvattoman ihon alueilla (mm. käden sisäpuoli, jalkapohjat, huulet) mekanoreseptoreita on karvaista ihoa tiheämmässä, jolloin myös ihmisen kyky paikallistaa tuntoärsykkeitä näillä alueilla on suurempi. Ihmisen kehon tuntoherkimpiä alueita ovatkin juuri sormenpäät, huulet ja sukupuolielimet. Etenkin tietokoneen osoitinlaitteissa, esimerkiksi tuntopalautehiirissä, tuntopalaute johdetaankin usein juuri sormenpäihin tai kämmeneen. Joissakin tapauksissa tuntopalaute on kuitenkin parempi suunnata esimerkiksi jalkoihin tai kehoon esimerkiksi tasapainoaistia tai suunnan hahmottamista tukevissa sovelluksissa.

Tuntopalautteen tuottaminen

Mekaanisesti tuntopalautetta tuotetaan esimerkiksi erilaisten ihoa koskettavien toimimoottorien (engl. actuator) avulla, joiden toiminta voi perustua esimerkiksi sähkömoottoreihin, paineilmaanan, hydrauliikka, pietsosähköiseen ilmiöön tai solenoideihin. Tuntopalaute tuotetaan usein ihokontaktin avulla, mutta myös esimerkiksi kovaa toistetut matalat äänet ja riittävän voimakas ilmavirta aiheuttavat iholla tuntoaistimuksia, joita voidaan hyödyntää myös palautteena.

Yleisimmin tuntopalautteen tuottamiseen käytetään väriseviä toimimoottoreita, jolloin puhutaan värinä- tai tärinäpalautteesta. Ihminen kykenee luotettavasti aistimaan värinää, jonka taajuus on välillä 20-500 hertsiä tuntoherkkyyden ollessa korkeimmillaan taajuusvälillä 200-250 hertsiä . Taajuuden lisäksi värinäpalautteella tuotetaan erilaisia aistimuksia värinän värähdyslaajuutta (amplitudi), rytmiä tai palautteen kestoa muuttamalla. Tuhatta Hertsiä korkemmat taajuudet ihminen aistii erilaisina pintarakenteina.

Värinäpalautteen lisäksi myös muita mekaanisia menetelmiä on yleisesti käytetty tutkimuskäyttöön tarkoitetuissa prototyypeissä. Esimerkiksi erilaisia paineilma- tai hydrauliikkalaitteita ja solenoideja voidaan käyttää tuottamaan paineaistimuksia ihoon. Näiden lisäksi myös sähköisiä eletrodeja on kokeiltu, mutta niiden tuottamaa palautetta ei vielä olla kyetty saamaan riittävän hallituksi johtuen muun muassa yksilöiden välisistä herkkyyseroista sähköärsykkeille.

Tuntopalaute käyttöliittymissä

Löyhästi määriteltynä ensimmäiset tuntopalautekäyttöliittymät syntyivät samalla, kun ensimmäinen kädellä käytettävä ohjainlaite kehitettiin. Tämä sen vuoksi, että esimerkiksi tietokoneen hiiren nappien painamisesta saadaan tuntoaistin kautta erilaista palautetta riippuen siitä mitä nappia kulloinkin painetaan. Tämä palaute kuitenkin kertoo meille ainoastaan syöttölaitteen toiminnasta, ja sitä kutsutaan tahattomaksi tuntopalautteeksi (engl. accidental tactile feedback) . Käyttäjän näin saama palaute ei ole varta vasten tuotettua eikä sen sisältö siten kerro mitään sovelluksen toiminnasta.

Tietokoneiden ja muiden laitteiden käyttöliittymissä tuntopalautetta käytetään useimmiten yhdessä kahden yleisimmän palautemuodon, näkö- ja äänipalautteen, kanssa. Tuntopalautteen avulla voidaankin esimerkiksi auttaa sokeita ja heikkonäköisiä käyttämään heille muuten hankalia graafisia käyttöliittymiä sekä tukea katse-käsi-koordinaatiota erityisen suurta tarkkuutta vaativissa tehtävissä. Tuntopalautetta hyödyntävät käyttöliittymät ovat kuitenkin lähes aina moniaistisia käyttöliittymiä, sillä pelkän tuntoaistin avulla toimiminen on ihmiselle hankalaa.

Tuntopalautteen suunnittelusta

Liiallinen tuntopalautteen käyttö on yhtä lailla häiritsevää ja ärsyttävää kuin liiallinen äänen käyttö ja esimerkiksi liiallisen altistumisen peliohjainten värinäpalautteelle on epäilty aiheuttavan jopa vakavia tuntoaistinhäiriöitä . Tuntopalautteen suunnittelussa pitääkin miettiä tarkkaan, missä tilanteissa palautteesta on hyötyä ja kuinka paljon sitä on tarkoituksenmukaista tuottaa. Tärkeintä tuntopalautteen käytössä ei aina välttämättä ole sen tuomat parannukset suoritusaikoihin ja tarkkuuteen vaan lisääntyneestä palauteinformaatiosta saadut positiiviset käyttäjäkokemukset.

Tuntopalautetta käytettäessä joudumme tavalla tai toisella opettelemaan ja muistamaan erilaisten palautteiden merkitykset - toisin sanoen palaute täytyy aina koodata jollakin tapaa. Yksinkertaisimmillaan tämä on esimerkiksi lukuarvojen esittämistä vastaavalla määrällä yksittäisiä palautteita. Nykyisillä tuntopalautelaitteilla tämä ei kaikilta osin kuitenkaan ole mahdollista, joten tuntopalautteen käyttöön on pyritty laatimaan erilaisia käyttöohjeistoja.

Tuntopalautelaitteita

Erilaisia tuntopalautelaitteita on kehitelty jo vuosikymmeniä vaikkakin kaupallisia tuotteita ei kuluttajien saatavilla ole ollut kovin kauan. Alalla tehdyissä tutkimuksissa on tähän mennessä käytetty pääosin joko yksittäisiä prototyyppejä tai laitteita, jotka maksavat vielä nykyisin aivan liikaa yleistyäkseen (esim. PHANTOM). Hyvälaatuinen tuntopalaute onkin jo vuosikymmeniä ollut tiedeyhteisöjen yksinoikeus, jonka on useaan otteeseen todistettu olevan hyödyllinen lisä moniin eri tarkoituksiin.

Ensimmäiset tuntoaistia hyödyntävät laitteet, jotka hintatasoltaan ovat tavallisen käyttäjän ulottuvilla, onkin kehitelty tietokonepelejä varten. Esimerkiksi Sony Playstation -pelikonsolille alettiin 1990-puolivälissä markkinoimaan DualShock-peliohjainta, joka kykenee tuottamaan värinäpalautetta kahden ohjaimen sisään asennetun moottorin avulla. Rumble Pak on puolestaan useimmille Nintendon valmistamille pelikonsoleille saatavilla oleva lisälaite, joka tuottaa pelitapahtumiin kytkeytyvää värinäpalautetta. Tunnettuja tuntopalautelaitteiden valmistajia ovat esimerkiksi peliohjaimia ja muita tietokoneen lisälaitteita valmistava Logitech Incorporation ja tuntopalautelaitteisiin ja -ohjelmistoihin erikoistunut Immersion Corporation.