포스터치는 어떻게 작동하는가

Force Touch : comment ca marche ?
Anthony Nelzin | 23 avril 2015 | 16:30

새로운 맥북은 12인치 레티나 화면과 초소형 마더보드, 키보드에서부터 "나비" 터치는 물론... 포스터치(Force Touch) 트랙패드로 차별화 돼 있다. 포스터치 트랙패드는 클릭만이 아니라 오에스텐 사용의 새로운 방향을 추가시켰다.


포스터치 트랙패드의 뒷면 도면.맥북 트랙패드의 이 도면은 같은 원칙 하에 맥북 프로에도 해당할 수 있지만, 부품이 다르게 배치돼 있다. (이미지: 본지)



트랙패드는 전통적으로 보드(tremplins)로 디자인한다. 판이 횡축에 고정돼 있고 2/3 혹은 3/4 정도가 들려 있는 구조로서, 판을 클릭할 경우에 약간의 선회를 캡처해낸다. 충격은 컴퓨터 나사가 지탱했지만 요새는 초박형 울트라북에 제한적으로 쓰인다. 이 메커니즘은 단순하고 효율적이지만, 공간을 차지하기 때문에 트랙패드를 깊숙이 클릭할 수 없다.

이런 형식의 트랙패드를 최초로 장착한 노트북이 1994년에 나왔던 애플의 PowerBook 520이다. Cirque 사가 제공했으며 애플은 맥북을 얇게 만들기 위해 아예 기존 트랙패드 방식을 없앴다. 따라서 포스터치 트랙패드는 아예 고정돼 있고 움직일 수 없는 방식이지만... 그렇다고 제스처 인식이 아예 없지도 않다. 그동안 트랙패드는 아이폰이나 아이패드와 유사한 기능 표면으로 수 년간 존재했으며, 손가락들을 사용하는 제스처도 인식할 수 있었다.

다만 물리적인 클릭을 통해 전달하는 터치 인식은 하드웨어와 소프트웨어를 이어주는 역할이며, 입력 장치가 오프라인일 때에도 쓸 수 있기 때문에 맥에서 더 중요하다. 포스터치 트랙패드를 채용함으로써 애플은 트랙패드가 갖는 하드웨어와 소프트웨어 간의 가교를 유지하면서 새로운 센서 덕분에 그 의미를 한층 더 강화할 수 있게 됐다. 우선은 압력 감지 센서다. 이 센서는 네 쌍의 스트레인 게이지로 구성된다.


문자 H형태의 지지대가 총 8개의 스트레인 게이지로 구성돼 있다 (노란색). 이 센서가 포스터치에서 압력을 감지한다. (이미지: 본지)




현미경으로 본 저항선신장계(抵抗線伸長計)라고도 불리는 스트레인 게이지이다. 코일은 수 마이크로미터에 불과하다. 압력 감지는 서킷의 전자 저항을 수정하며, 압력에 따라 스트레인이 늘어날 때 저항도 증가하며 반대일(누를) 때는 저항이 감소한다. 사실 킨들 Voyage에 있는 PagePress의 "버튼"도 같은 기술을 사용한다. (이미지: iFixit)

손가락을 트랙패드에 놓았을 때, 그 자체는 정전식 전기장을 "흔들고", 판 위의 위치가 어디인지 알아낸다. 손가락이 트랙패드를 누르면, 스트레인 게이지를 압박하며 따라서 전기 저항이 줄어든다. 이 저항을 애플이 정한 보정선에 따라 인터프리터 콘트롤러가 압박의 수치를 측정하며, 그에 따라 실제 클릭을 검출한다.


iFixit에 따르면 포스터치 트랙패드의 서킷은 3개의 중요한 칩으로 구성돼 있다. 왼쪽은 아이폰에도 있는 정전 감압 컨트롤러인 Broadcom BCM5976이며, 중앙에는 ST Microelectronics 32F103B6가 있다.이 칩은 128Kb의 프로그램메모리와 20Kb의 SRAM, USB 2.0 인터페이스로 구성된 72MHz ARM Cortex-M3이다.오른쪽은 선형제어기(regulateur lineaire) Linear Technology LT3954이다.

사용자의 의도가 실제로 무엇인지가 아직 남아 있다. 그 역할이 바로 탭틱(Taptic) 엔진의 역할이다. 애플워치의 경우는 선형발동기(actuateur lineaire)를 사용하지만 포스터치 트랙패드는 4개의 전자석으로 구성된다. 전기가 들어와 켜지면 자기장을 만들어내서 작은 금속조각을 움직인다. 초당 십 수 번 반복되면서 이 동작은 들을 수 있지만 건조한 진동을 만든다.


http://files.macg.co/macgupload/1429708919-54458967173975.mp4
맥북 소개 영상에서 발췌



클릭이 아닌 진동이다... 하지만 사용자 두뇌에서는 다르다.마가렛 민스키(Margaret Minsky)의 1995년 논문에 따르면 좌우 진동을 두뇌에서는 상하 진동으로 느낄 때가 종종 있다. 따라서 포스터치 트랙패드는 고정돼 있지만 사용자는 이 진동을 클릭으로 "느낀다". "햅틱 환상(illusions haptiques)"에 대한 또다른 전문가인 빈센트 헤이워드(Vincent Hayward)는 "대단히 단순한 전자기 모터이며 굉장히 영리한 접근"이라 평가했다.


포스터치 트랙패드의 중앙에 놓인 전자석.서로 다른 숫자와 크기가 다른 느낌의 진동을 "조각해낸다".



압력 센서도 탭틱 엔진도 2진법적인 장치는 아니다. 이들은 압력의 다양한 수준을 "감지"하여 역시 다양한 결과로 "느끼게 해준다". 애플은 단순한 클릭만으로 만족하지 않았으며, 클릭의 새로운 형태인 "포스 클릭"도 만들어냈다. 글로 묘사하기는 어려우며 영상을 보는 편이 분명 훨씬 낫다.

http://goo.gl/kKvjDe

이 포스 클릭은 포스터치 트랙패드가 있는 머신의 시스템 환경설정에 있는 트랙패드 섹션에서 사라졌던 세 손가락 드래그 및 태핑의 역할을 살렸다. 그 뿐만이 아니다.

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• 파일 아이콘을 포스클릭할 경우 미리보기가 열린다.
  
• 폴더나 파일 제목을 포스클릭할 경우 제목 수정이 가능해진다.
  
• 독에 있는 애플리케이션을 포스클릭할 경우, 앱 엑스포제와 함께 열려 있는 모든 창을 볼 수 있다.
  
• 웹페이지나 이메일 텍스트를 포스클릭할 경우,위키피디어 링크와 사전 찾아보기가 포함된 컨텍스츄얼 메뉴가 뜬다.
  
• 사파리나 메일에서 링크를 포스클릭할 경우, 미리보기 창으로 웹이 뜬다.
  
• 사파리나 메일의 배송번호를 포스클릭할 경우, 미리보기 창으로 정보가 뜬다.
  
• 주소를 포스클릭할 경우,미리보기 창으로 지도상의 위치가 뜬다.
  
• 날짜를 포스클릭할 경우,캘린더 이벤트를 빠르게 만들 수 있다.
  
• 지도에서 한 장소를 포스클릭할 경우,해당 장소를 마크할 수 있다.
  
• 미리알림에서 알림을 포스클릭할 경우,자세한 내용이 뜬다.
  
• 캘린더의 이벤트를 포스클릭할 경우,자세한 내용이 뜬다.
  
• 캘린더 이벤트에 있는 연락처를 포스클릭할 경우,자세한 내용이 뜬다.
  
• 메일에서 첨부파일을 포스클릭할 경우,주석 기능으로 첨부파일을 수정할 수 있다.
  
• 메시지에서 대화 하나를 포스클릭할 경우,첨부파일의 자세한 내용이 뜬다.
  
• 메시지에서 연락처를 포스클릭할 경우,자세한 내용이 뜬다.
  
• 아이무비의 장면 하나를 포스클릭할 경우, 스타일 메뉴가 뜬다.
  

상당히 기초적인 기능이지만 포스클릭 기능을 애플은 단계별로 넣고 있다.또한 애플은 보다 복잡한 기능의 사례도 보여주고 있으며,개발자들에게 새로운 기능을 만들 자유도 허용해줬다.압력 단계아 따라 예민한 인터페이스를 만들어낼 가능성이 생겼다는 의미다.

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• 미리보기와 메일의 주석 기능에서, 포스클릭은 선을 더 두껍게 만든다.
  
• 퀵타임과 아이무비에서 빨리 감기나 되감기를 포스클릭하면 그 속도가 더 늘어난다.
  
• 지도에서 줌을 포스클릭하면 그 속도가 더 빨라진다.
  
• 사진에서 네비게이션 버튼을 포스클릭하면 속도가 증가한다.
  

http://files.macg.co/macgupload/1429715793-61332948323180.mp4
맥북 소개 영상에서 발췌



탭틱 엔진은 인터페이스에 3차원을 도입했다고 할 수 있다. 화면에 보이는 것을 손가락으로 느낄 수 있기 때문이다. 애플리케이션이 아직은 제한적이지만 애플은 두 애플리케이션에 그 가능성을 잘 보여주고 있다.

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• 아이무비에서 영상 마지막까지 올 때나 처음 시작할 때, 혹은 제목을 영상에 붙일 때의 처음과 끝, 영상을 삭제시 뷰어에 나타나는 배열 가이드를 지날 때 트랙패드가 진동한다.
  
• 사진에서 사진 회전을 할 때 0도를 넘어서는 경우 트랙패드가 진동한다.
  

논문에서 민스키는 조이스틱을 사용하여 8가지의 서로 다른 느낌을 기록했었다. 스크롤링 리스트나 드래그할 때 창의 끝, 혹은 파일 크기에서도 진동을 활용 못 할 바 없지 않을까? 영상 편집자인 알렉스 골너(Alex Gollner)는 소프트웨어와 하드웨어의 차이를 없앨 수 있다면서 "픽셀의 앞날이 평탄치 않으리라"는 말을 했다.

가상의 요소에게도 물리적인 몸을 줄 수 있는 이 메커니즘은 아이폰이나 아이패드에도 나타날 것이며,사용자들은 실제로 보지 않더라도 이 요소를 사용할 수 있을 것이다.게다가 이 기능은 단기적으로 시각 장애인들에게 기적을 일으킬 수도 있다. 아마도 포스터치가 제공할 수 있는 가장 강력한 가능성일 듯 하다.

위민복님이 번역한 글입니다.

http://www.macg.co/materiel/2015/04/force-touch-comment-ca-marche-88510