多點(diǎn)觸控技術(shù)
Ipod Touch
[前言]
觸控技術(shù)我們并不陌生，早就有了。銀行的取款機(jī)大多是觸摸屏，很多醫(yī)院、圖書館等的大廳都有這種觸控技術(shù)的電腦。而支持觸摸屏的手機(jī)、MP3、數(shù)碼相機(jī)也很多。觸控技術(shù)，用手指代替了鍵盤、鼠標(biāo)，既顯示除了最大的人性化，又在特定的場合減少了鼠標(biāo)、鍵盤的空間。但是這些已經(jīng)存在的觸控屏幕都是單點(diǎn)觸控，也可以說是電阻式觸控。他的缺點(diǎn)主要是只能識別和支持每次一個(gè)手指的觸控、點(diǎn)擊。
今年微軟在大談多點(diǎn)觸控的應(yīng)用前景，即將發(fā)布的Windows 7（Vista的升級產(chǎn)品）將全面支持多點(diǎn)觸控技術(shù)。多點(diǎn)觸控技術(shù)是一場觸控技術(shù)方面的革命，說白了就是屏幕將能識別你的五個(gè)手指同時(shí)做的點(diǎn)擊、觸控動(dòng)作。我們知道一個(gè)手指可能只能做點(diǎn)擊的動(dòng)作，可是五個(gè)手指衍生出的動(dòng)作將是很多很豐富的。很遺憾現(xiàn)在市面上還沒有見到這種多點(diǎn)觸控的電腦，據(jù)說惠普做了一款能支持兩個(gè)手指動(dòng)作的觸控屏幕。
iPhone為什么這么熱銷，關(guān)鍵就是它的多點(diǎn)觸控屏技術(shù)，這個(gè)對于其他手機(jī)廠家來說是很致命的。蘋果公司已經(jīng)為多點(diǎn)觸控技術(shù)申請了兩個(gè)專利。
多點(diǎn)觸控技術(shù)并不是那么容易實(shí)現(xiàn)的，它是從硬件到軟件的一個(gè)有機(jī)的整體，可以說是一個(gè)系統(tǒng)工程。
[原理解析]
Jefferson Y Han演示多點(diǎn)觸控技術(shù)
在2006年的Siggraph大會(huì)上，紐約大學(xué)的Jefferson Y Han教授向眾人演示了他的最新成果，其領(lǐng)導(dǎo)研發(fā)的新型觸摸屏可由雙手同時(shí)操作,并且支持多人同時(shí)操作。利用該技術(shù)，Jefferson Y Han在36英寸×27英寸大小的屏幕上，同時(shí)利用多只手指(姆指似乎還無法感應(yīng)到)，在屏幕上畫出了好幾根線條。與普通的觸摸屏技術(shù)所不同的是，它同時(shí)可以有多個(gè)觸摸熱點(diǎn)得到響應(yīng)，而且響應(yīng)時(shí)間非常短——小于0.1秒。
受抑內(nèi)全反射技術(shù)原理
多點(diǎn)觸控技術(shù)的核心是FTIR(Frustrated Total Internal Reflection)，即受抑內(nèi)全反射技術(shù)。如圖2所示，由LED(發(fā)光二極管)發(fā)出的光束從觸摸屏截面照向屏幕的表面后，將產(chǎn)生反射。如果屏幕表層是空氣，當(dāng)入射光的角度滿足一定條件時(shí)，光就會(huì)在屏幕表面完全反射。但是如果有個(gè)折射率比較高的物質(zhì)(例如手指)壓住丙烯酸材料面板，屏幕表面全反射的條件就會(huì)被打破，部分光束透過表面，投射到手指表面。凹凸不平的手指表面導(dǎo)致光束產(chǎn)生散射(漫反射)，散射光透過觸摸屏后到達(dá)光電傳感器，光電傳感器將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘�，系統(tǒng)由此獲得相應(yīng)的觸摸信息。
由于多個(gè)觸點(diǎn)同時(shí)響應(yīng)，新型觸摸屏充分釋放了人手的控制潛力。不再像鼠標(biāo)那樣，一只手僅能夠操作一個(gè)點(diǎn)，而多點(diǎn)觸控技術(shù)是一種具有高度自由性的真正的多點(diǎn)控制界面。
[鏈接]
Media Mirror Media Mirror是一個(gè)交互式視頻系統(tǒng)，具有200多個(gè)頻道的直播有線電視頻道，能夠相互協(xié)作，實(shí)時(shí)全方位地反映站在該系統(tǒng)之前的人的情況，就像鏡子一樣。我們可以看到，該系統(tǒng)將人類無情地分割開，而同時(shí)，系統(tǒng)本身也反映了社會(huì)的需求。這個(gè)系統(tǒng)簡單地喚起了人們對全方位媒體的超強(qiáng)感覺。
MoCap融合傳感器 通過捕獲各種生理現(xiàn)象，比如呼吸，來獲取更多的活動(dòng)信息。
高速低成本的對象追蹤 利用具有板上信號處理功能的下一代CMOS圖像傳感器，在100美元成本內(nèi)實(shí)現(xiàn)每秒1000幀以上的對象追蹤器。
HeliOS項(xiàng)目 輔導(dǎo)多名工程類學(xué)生進(jìn)行Senior Design課題設(shè)計(jì)。Senior Design是R/C直升機(jī)中的自治導(dǎo)航系統(tǒng)。
微軟:Surface電腦
今年5月，《華爾街日報(bào)》的“D:All Things Digital”會(huì)議上，微軟演示了一種Surface Computing(表面計(jì)算)技術(shù)，并由此組建了一個(gè)Surface平臺，無需鼠標(biāo)和鍵盤，只用雙手和觸摸屏，就能即時(shí)、交互地輕松管理自己的數(shù)字內(nèi)容。
圖3 Surface電腦
所謂Surface平臺，就是一個(gè)表面安裝了30英寸大小顯示器的工作臺，該顯示器的分辨率為1024×768，刷新率為60Hz。內(nèi)部硬件包括3GHz的Pentium 4處理器、2GB內(nèi)存、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)桌面獨(dú)立顯卡、電源、立體聲揚(yáng)聲器、紅外照明燈等。成像部分則由五個(gè)重疊的攝像頭和一個(gè)短焦廣角DLP投影儀組成，鏡頭距離桌面大概半米。
該工作臺可以直觀地顯示各種數(shù)字內(nèi)容，用戶只需伸出手指，就能輕松瀏覽各種圖片、音樂、視頻文件。該工作臺可以接收多個(gè)觸摸輸入信號，支持多人同時(shí)操作，最多可以十幾個(gè)人一起分享。
如果是在餐館，一旦有了這樣的Surface，就餐者再也不需要拿著菜單翻來翻去，輕輕一點(diǎn)就能得到想要的飯菜或飲料。
Surface電腦除了使用多點(diǎn)觸控技術(shù)外，在其他方面還有所擴(kuò)展。例如，Surface可以讀取條形碼，從而提供更多信息，用戶只要把酒瓶放在桌子上，就能得到產(chǎn)地等各種相關(guān)信息。
微軟CEO鮑爾默表示：“有了Surface，人們就可以借助更直觀的方式與科技進(jìn)行交互。這將是一個(gè)價(jià)值數(shù)十億美元的新領(lǐng)域。我們可以想象，在不久的將來，平面計(jì)算技術(shù)將普遍深入人們的生活，從桌面到走廊無處不在。Surface是實(shí)現(xiàn)這一夢想的第一步�！�
蘋果:iPhone
今年1月10日，蘋果公司總裁兼CEO史蒂夫·喬布斯隆重推出了蘋果公司的第一款手機(jī)產(chǎn)品iPhone。1984年，正是史蒂夫·喬布斯偏執(zhí)狂地堅(jiān)持用鼠標(biāo)代替部分鍵盤的功能，才使得鼠標(biāo)在電腦與人的溝通中扮演重要的角色。
當(dāng)下流行的智能手機(jī)，都被認(rèn)為不夠人性化。因?yàn)椋@些手機(jī)的用戶界面40%被鍵盤占據(jù)，且控制按鈕固定不變。如果把這些鍵盤取消，就可以得到一個(gè)巨大的屏幕。因此，iPhone最具有革命性意義的仍是用戶界面。
其實(shí)用觸摸屏和手寫筆取代鍵盤在手機(jī)界，尤其是PDA手機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)不是新鮮事了，但喬布斯認(rèn)為“誰也不喜歡用手寫筆”。他的解決方案是，用手指取替一切。蘋果公司專為iPhone開發(fā)出利用觸摸屏進(jìn)行操作的多點(diǎn)觸控用戶界面：用手指在屏幕上輕輕一點(diǎn)，就可進(jìn)入特定菜單；在手機(jī)畫面上一直移動(dòng)手指，可以滾動(dòng)圖片或點(diǎn)中音樂的多個(gè)圖標(biāo)；可以同時(shí)用兩個(gè)手指操作，用來縮放畫面。除了這些基本控制外，iPhone還擁有智能輸入鍵盤，它集成了QWERTY虛擬鍵盤，通過點(diǎn)擊多觸點(diǎn)的屏幕輸入。這款QWERTY虛擬鍵盤可以讓用戶輕松應(yīng)付多信息的接收、發(fā)送。由于采用了這種觸摸鍵盤，有效地防止了其他智能手機(jī)QWERTY鍵盤按鍵誤碰的錯(cuò)誤。
圖4 蘋果推出的無鍵盤手機(jī)iPhone
除了用手指“完全接觸”輸入指令和信息外， iPhone還裝有3種傳感器，可檢測機(jī)身的加速度、手機(jī)與使用者頭部的接近過程以及周圍的光線。這些功能都應(yīng)用在用戶界面中。例如，在用戶打電話將手機(jī)靠近耳邊時(shí)，顯示器上的顯示內(nèi)容就會(huì)自動(dòng)消失，在減少了耗電量的同時(shí)，還可防止出現(xiàn)因使用者面部接觸觸摸屏而造成的錯(cuò)誤輸入。用戶界面中還有自動(dòng)判斷屏幕方向的功能。喬布斯在演示相冊功能時(shí)，無論手機(jī)是豎放還是橫放，iPhone都能自動(dòng)調(diào)節(jié)用戶界面，使畫面迅速調(diào)整到正向位置，方便用戶觀看。
多點(diǎn)觸控的出現(xiàn)是鼠標(biāo)出現(xiàn)后用戶控制界面的又一次全新升級，這種全新的用戶界面通過創(chuàng)新的軟件支持和超大的多點(diǎn)觸控屏幕，能夠通過手指輕松控制一切：通過Cover Flow滑動(dòng)選擇專輯，手指點(diǎn)擊圖片和E-mail，任意縮放網(wǎng)頁局部。通過多點(diǎn)觸控技術(shù)，iPhone可以如此簡單地控制一切操作。
長久以來，人們一直只習(xí)慣用鼠標(biāo)來操控電腦畫面，這導(dǎo)致多點(diǎn)觸控技術(shù)無法在科技產(chǎn)品中獲得完整的運(yùn)用。在理論上，利用手指直接在屏幕上進(jìn)行操作遠(yuǎn)比使用鼠標(biāo)要來得更為精確。雖然這會(huì)讓使用者耗費(fèi)更多的動(dòng)作及體力，卻能夠在操控過程中獲得更多的樂趣。另外，目前有許許多多的3D影像或者是影像處理軟件接口，在操控的過程中設(shè)計(jì)過于復(fù)雜，必須要搭配鼠標(biāo)及鍵盤一并使用，甚至許多操作方式也依賴直覺及經(jīng)驗(yàn)，才能獲得最佳的操控方式。因此，多點(diǎn)觸控技術(shù)，有望取代目前所使用的鍵盤、鼠標(biāo)，將進(jìn)一步體現(xiàn)出人性化操控接口的未來趨勢。
