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Force Touch : comment ça marche ?

Anthony Nelzin-... | | 16:30 |  25

Le nouveau MacBook se distingue par son écran Retina 12 pouces, sa minuscule carte-mère, son clavier à touches « papillon »… et son trackpad Force Touch. Un trackpad qui ne clique pas, mais ajoute pourtant une nouvelle dimension à l’utilisation d’OS X.

Schéma de l'envers du trackpad Force Touch. Ce schéma correspond au trackpad du MacBook : celui du MacBook Pro fonctionne selon le même principe, mais les composants sont arrangés différemment. Image MacGeneration.
Schéma de l'envers du trackpad Force Touch. Ce schéma correspond au trackpad du MacBook : celui du MacBook Pro fonctionne selon le même principe, mais les composants sont arrangés différemment. Image MacGeneration.

Les trackpads sont traditionnellement conçus comme des tremplins : le pavé est fixé sur un axe transversal, placé aux deux tiers ou aux trois quarts de la hauteur. Le clic correspond à la butée du pavé sur un capteur après une légère rotation, dont l’amplitude pouvait être réglée par une vis sur les anciens ordinateurs, mais est maintenant limitée par la finesse extrême des ultrabooks. Ce mécanisme est simple et efficace, mais il empêche de cliquer haut sur le trackpad, et prend de la place.

Apple — dont le PowerBook 520 de 1994 était pourtant le premier ordinateur portable doté d’un trackpad du genre, fourni par Cirque — s’en est tout simplement débarrassé pour affiner encore son MacBook. Le trackpad Force Touch est donc une surface fixe et immobile… mais pas insensible pour autant. Les trackpads sont en effet dotés depuis des années de surfaces capacitives similaires à celles de l’iPhone ou de l’iPad, sur lesquelles on peut réaliser des gestes à deux, trois, voire quatre doigts.

Reste que la sensation tactile procurée par un clic physique permet de maintenir le lien entre matériel et logiciel, d’autant plus important sur Mac que le dispositif de pointage y est déconnecté du dispositif d’affichage. Avec son trackpad Force Touch, Apple n’a pas seulement cherché à maintenir ce lien : elle l’a renforcé, grâce à l’apport de nouveaux capteurs. Le premier d’entre eux est un capteur de pression, composé de quatre paires de jauges de déformation.

Un support flexible en H porte huit jauges de déformation, regroupées par paires, qui rendent le trackpad Force Touch sensible à la pression. Image MacGeneration.
Un support flexible en H porte huit jauges de déformation (en jaune), regroupées par paires, qui rendent le trackpad Force Touch sensible à la pression. Image MacGeneration.
Les jauges de déformation, aussi appelées extensomètres à fils résistants, vues au microscope. Les spires mesurent à peine quelques micromètres d’épaisseur. Leur déformation sous la pression modifie la résistance électrique du circuit : lorsqu’elles sont étirés, la résistance augmente ; lorsqu’elle sont compressées, la résistance diminue. Les « boutons » PagePress du Kindle Voyage utilisent la même technologie. Image iFixit.
Les jauges de déformation, aussi appelées extensomètres à fils résistants, vues au microscope. Les spires mesurent à peine quelques micromètres d’épaisseur. Leur déformation sous la pression modifie la résistance électrique du circuit : lorsqu’elles sont étirés, la résistance augmente ; lorsqu’elle sont compressées, la résistance diminue. Les « boutons » PagePress du Kindle Voyage utilisent la même technologie. Image iFixit.

Lorsque le doigt se pose sur le trackpad, il « trouble » le champ électrique de la grille capacitive, ce qui permet de déterminer sa position dans le plan du pavé. Lorsque le doigt appuie sur le trackpad, il comprime les jauges de déformation, dont la résistance électrique diminue. Une courbe d’étalonnage établie par Apple permet aux contrôleurs d’interpréter cette résistance comme une valeur de pression, et ainsi de détecter un éventuel clic.

Le circuit du trackpad Force Touch comprend trois puces d’importance, selon iFixit. À gauche, le contrôleur de la grille capacitive Broadcom BCM5976, que l’on retrouve aussi dans les iPhone. Au milieu, le contrôleur ST Microelectronics 32F103B6, une puce ARM Cortex-M3 à 72 MHz accompagnée de 128 Ko de mémoire programme, de 20 Ko de SRAM, et d’une interface USB 2.0. Enfin à droite, un régulateur linéaire Linear Technology LT3954.
Le circuit du trackpad Force Touch comprend trois puces d’importance, selon iFixit. À gauche, le contrôleur de la grille capacitive Broadcom BCM5976, que l’on retrouve aussi dans les iPhone. Au milieu, le contrôleur ST Microelectronics 32F103B6, une puce ARM Cortex-M3 à 72 MHz accompagnée de 128 Ko de mémoire programme, de 20 Ko de SRAM, et d’une interface USB 2.0. Enfin à droite, un régulateur linéaire Linear Technology LT3954.

Reste à confirmer à l’utilisateur que son intention a été comprise : c’est le rôle du Taptic Engine. Alors que celui de l’Apple Watch utilise un actuateur linéaire, celui du trackpad Force Touch est composé de quatre électroaimants. Alimentés en électricité, ils produisent un champ magnétique qui provoque le déplacement d’une petite pièce métallique. Répétée plusieurs dizaines de fois par seconde, l’opération produit une vibration sèche et audible.

Extrait de la vidéo de présentation du MacBook.

Une vibration qui n’est pas un clic… sauf dans le cerveau de l’utilisateur. En travaillant sur sa thèse en 1995, la chercheuse Margaret Minsky s’est aperçue que le retour de force latéral était souvent interprété comme un retour de force vers le bas. Le trackpad Force Touch est statique, mais l’utilisateur « sent » la vibration comme un clic. « C’est un moteur électromagnétique très simple et très malin » explique Vincent Hayward, autre spécialiste des « illusions haptiques ».

Les électroaimants occupent une place centrale dans le trackpad Force Touch. Leur nombre et leur taille différente permet de « sculpter » des vibrations — et donc des sensations — différentes.
Les électroaimants occupent une place centrale dans le trackpad Force Touch. Leur nombre et leur taille différente permet de « sculpter » des vibrations — et donc des sensations — différentes.
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25 Commentaires

avatar Lidiani 23/04/2015 - 16:39 via iGeneration pour iOS

Super article, ça serait super d'en avoir du même acabit sur d'autres technologies :)

avatar iDanny 23/04/2015 - 16:41 via iGeneration pour iOS

Trop classe le composant qui a la forme du logo MacG ^^

avatar oomu 23/04/2015 - 16:41

très intéressant.



avatar phoenixback 23/04/2015 - 16:53 via iGeneration pour iOS

Dingue le fait de sentir des texture serait juste fou.

avatar r e m y 23/04/2015 - 16:55 via iGeneration pour iOS

Article très intéressant et qui donne envie d'avoir ce forcetouch sur d'autres MacBookPro ainsi que sur le trackpad bluetooth!

avatar Gilnelki 23/04/2015 - 16:59 via iGeneration pour iOS

Ça serait vraiment bien le trackpad BT avec le force Touch, avec une mise à jour sur l'iMac pour avoir les réglages dans les préf système.... Comme sur les nouveaux MacBook (pro)

avatar TomSupraBoy 23/04/2015 - 17:30 via iGeneration pour iOS

Yes, super article MacG ! Merci :)

avatar Domsware 23/04/2015 - 17:59

Merci pour ce bel et instructif article.

J'aurai une question : est-ce que le retour haptique se produit sous les doigts, au niveau du contact ou bien toujours au même endroit, plus général ?
Parce que si la position du retour et sa force peuvent être définis alors on peut faire des trucs incroyables avec !

avatar tete2noeud 23/04/2015 - 18:06 via iGeneration pour iOS

@Domsware :
Au niveau du contact ;)

avatar Domsware 23/04/2015 - 18:18 (edité)

Merci. Est-ce que cela veut dire que le retour peut se déplacer ? Par exemple commencer sur la gauche pour finir à droite ?

avatar tete2noeud 23/04/2015 - 18:04 via iGeneration pour iOS

J'utilise ce trackpad depuis un bon mois sur le MacBook Pro 13", et j'en suis très content. Vivement de nouveaux "effets haptiques" comme ceux que l'on peut retrouver sur iMovie. On sent bien que Yosemite n'a pas été "pensé" pour ces nouvelles interactions, et que le meilleur reste à venir. Enfin j'espère !

avatar Vanton 23/04/2015 - 18:20 via iGeneration pour iOS

Pour l'avoir testé, c'est vraiment bluffant le retour haptique sur ces trackpads. Le clic forcé par exemple on a vraiment le sentiment que le trackpad s'enfonce un peu plus quand on force. On a beau savoir que c'est une interprétation totalement fantaisiste faite par notre cerveau, c'est troublant tant ça semble réaliste.

Seulement... J'ai le sentiment que c'est vraiment sous exploité. Que ça aurait mérité de se pencher dessus des années pour en faire une vraie révolution comme le tactile a pu l'être sur iPhone. Il aurait fallu modifier profondément OS X pour en tirer parti pleinement. C'est un peu décevant de ne pas avoir été plus loin.

avatar The3DCie 23/04/2015 - 19:43

@ Vanton :
Peut-être n'est-ce que le début de ce qu'Apple a prévu de faire faire à ce composant ?

Après tout le développement des différents gestes sur les trackpads (quand même très nombreux désormais si on compare avec le début...) montre que les améliorations suivent au fur et à mesure !

En tout cas c'est prometteur pour la suite. :)

avatar JLG01 25/04/2015 - 12:47 via iGeneration pour iOS

@Vanton :
Il faut un début à tout.
Il faut aussi que les développeurs s'en saisissent vraiment, ce qui n'est possible qu'en connaissance de cause et d'expérience.
De plus, le mécanisme net s'en le encore énorme et mérite certainement une évolution.

avatar _lol_ 23/04/2015 - 20:09

ça peut permettre de faire plein de choses géniales pour les malvoyants ?

avatar Ginger bread 23/04/2015 - 20:21 via iGeneration pour iOS

Sympa à lire

avatar Sébastien Royer 23/04/2015 - 21:58 via iGeneration pour iOS

Il paraît évident que Force Touch et le Taptic Engine se retrouveront sur la prochaine génération d'iPhone ! Apple semble vouloir le démocratiser sur ses appareils.

avatar Hideyasu 23/04/2015 - 22:34 via iGeneration pour iOS

Super article, ce système est bluffant sur le MacBook en tout cas !

avatar colossus928 24/04/2015 - 01:37 via iGeneration pour iOS

L'avenir est passionnant.

avatar Arth 24/04/2015 - 06:23 via iGeneration pour iOS

C'est pour ce genre d'innovations audacieuses que j'aime Apple :)

Merci pour cette article très pédagogue !

avatar poco 24/04/2015 - 08:19 (edité)

Merci MacG pour cet article

avatar Arseur 24/04/2015 - 09:42 (edité)

Brillant article, merci MacG !

Je rêve d'un clavier tactile avec un retour de ce type, personnellement.

avatar françois bayrou 24/04/2015 - 11:06

Quelque chose doit m'échapper, mais vous dites que Apple a choisi d'abandonner l'ancienne techno entre autres parce qu'elle prends de la place.
Mais les bobines des électro-aimants ne prennent-elles pas plus de place ? Le dispositif a l'air assez volumineux, sur la vidéo.
Sinon les possibilités offertes sont très intéressantes.
@arseur, +1 pour le clavier force touch.
Ils finiront par virer les touches du clavier pour avoir un énorme trackpad force touch, et pourquoi pas, un écran tactile force touch !

avatar Milouze 24/04/2015 - 14:44

L'idée de _lol_ est à creuser, ça pourrait transformer le trackpad en lecteur de braille.

avatar johnios 25/04/2015 - 08:44

Quelle est la durée de vie de ce type d'éléments ?