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触控技术2014(3/3):创新突破

创新突破

有了之前触控技术信息流循环的概念,我们现在可以通过对信息流元素的分析来推测下一步触控技术的发展方向。

信息流要素之一:参与者

在第二章的分析中,我们指出触控信息流参与者包括两类:机器,人。现在我们需要更加具体的针对参与者进行分析。

更多的参与者

触控技术的蓬勃发展极大地依赖智能手机、平板电脑等个人便携设备。这些产品在最初设计的时候就是针对一个人单独使用的情况,一个具有代表性的触控指标触控点数。目前为止大部分的触控设备都以10点触控作为标准的触控点数。但是当触控技术作为一种人机交互技术出现在超大尺寸显示设备上时,使用场景发生了极大的变化,有更多的人会同时操控一款设备,此时单纯的10点触控已经无法满足需求,需要更多点数的触控支持。

好在触控点数的增多目前在技术上并没有太大的困难。一些超大尺寸触摸屏产品如微软的Perceptive Pixel已经可以支持超过10点触控。3M公司也多次展出了支持多人同时操作的40点触控超大一体机。不过究竟要支持多少点操作最合适目前还没有定论。可以确定的是要支持的点数越多成本就越高,所以在超大尺寸触控应用还没有特别明确的时候,恐怕只能通过与客户的不断沟通来确定触控点数与价格之间的平衡点了。

不再是陌生人

目前的触控技术还不能解决的问题是机器无法识别当前的触控操作属于哪个个体。它不知道是谁摸的!如果这个功能实现的话,在应用端可以有更多的模式,例如一款只有你才能操作的手机,它不需要锁屏密码,因为其他人没有你的授权是无法操作的,是不是很酷?

信息流要素之二:信息种类

当前的触控技术已经可以非常准确的捕捉到你触摸的位置坐标,支持悬浮触控(Hover)的设备甚至可以在一定距离内捕捉到触控平面外部z轴方向上的距离。但是这些足够了吗?知道的越多,能做的就越多。

触摸压力

触摸是人做出的动作,每一次触摸都不可避免的伴随着触摸压力的大小变化。但是当前的触控技术还没有普及这一功能。

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瑞典的FlatFrog公司推出的基于光波导技术中宣称可以实现1024级压力感测,而实际上他们是通过间接测量接触面积的大小来计算触控压力的。苹果公司在Apple  Watch产品中通过在显示屏周围设有许多微小电极来实现压力感应,其原理现在尚不清楚,效果也有待验证。不过可以肯定的是压力感测的技术一定是触控技术未来必备的功能。

生物信息

皮肤组织示意图

触控的操作离不开手指与屏幕的接触,除了指纹意外,人的皮肤下有着复杂的结构,例如动静脉血管、汗腺、皮下脂肪等。这些组织从某种程度上将都透漏着用户的一些信息,如心率、体温、皮肤含水量。如果触控技术可以将这部分信息采集那么在具体的应用上又会有更多的可能性。

信息流要素之三:流通方向

目前的触控技术最大的问题在于没有触觉回馈,信息由人单向流向机器。所以从信息流通方向来看,目前最大的课题应当是建立触觉信息从机器流向人类的通道,即触觉反馈技术。

初级触觉反馈

为什么触觉反馈如此重要?几乎每一个智能手机都具备的功能就是振动,而且不仅在来电或者有消息时振动,有些在用户使用虚拟键盘输入的时候也会振动。这里的振动其实就是某种程度上的触觉反馈。加入触觉反馈功能可以有效的提升用户体验,提高用户的操作效率。但是这种反馈是较为初级的。

Apple Watch中的Taptic Engine

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2014年苹果公司发布了可穿戴设备Apple Watch。在官方的介绍文档中有这样的描述:“Apple Watch内部有一个叫做Taptic Engine的小装置,它是一 个线性致动器,用来生成触觉反馈,通俗的讲,它会时不时戳戳你的手腕,感觉类似于轻拍。当你收到提醒或通知、旋转数码表冠、按压显示屏时,手表都会轻轻戳你一下,你可以明显感觉到每一种互动产生的“戳”都各不相同。”与传统提供振动回馈的手机相比这种能够提供“各不相同”触觉反馈的装置已经是一大进步了,但是远远没有达到真正触觉反馈需要的效果。

先进触觉反馈技术

迪士尼公司(没错,就是那个米老鼠的迪士尼)在2013年的时候发表了一篇题为Tactile Rendering of 3D Features on Touch Surface的文章。通过调制手 指与屏幕指尖的摩擦力来实现在显示画面不同的位置拥有不同的触觉效果。具体做法是先对显示的画面进行计算分析,得到当前画面的深度图像,然后根据指尖划过不同位置的不同深度给予不同程度的摩擦力,这样用户就可以直接触摸到画面的不同。即使是2维的平面图像,也会有凸起、凹陷褶皱等不同的感觉。详情可以参考官方的Disney关于触觉反馈项目的介绍。

作为触控技术的未来发展方向,一些全球领先的技术研究院也投身其中。“Haptics技术,在触屏上实现物理按钮效果”这篇文章来自于微软亚洲研究院。在他们的研究中尝试将物体的纹理分解成几个独立变量。就如同现实行业中的三原色原理一样,他们认为粗糙度、粘滞度、柔软度很可能是触觉的三个基本维度,并且采用了不同的技术方案去模拟物体表面的触觉。例如通过压电原件实现开关的咔哒体验;通过20-40kHz超声波来振动触摸表面,表面的空气 会使手指与屏幕的接触变得非常顺滑;或者利用静电效应来改变屏幕与手指指尖的微小摩擦力。

触觉反馈技术本身已经是一项重要的研究领域,国际上相关的研究报道也层出不穷。考虑到未来触控这种人机交互技术应用范围的不断扩大,现在依旧有必要提前进行适当的布局。

总结

仔细想一想,为什么世界各地的显示面板厂都在触控技术上进行大量的研发投入?赚钱当然是一个解释的理由,但是更重要的原因是信息的流通本来就应当是双向的——显示是输出、触控是输入。虽然输出与输入的方式多种多样,但是显示与触控这一对无疑是互补性最强,配合最好的一对。触控技术的飞速发展离不开它的三大特征所带来的优势,而作为人机交互技术,不断进行功能的扩展与性能的提升是技术内在禀赋的推动力。虽说在解决现有产品的“操控”需求上已经非常完善,但要形成完整的触控技术信息流循环通道目前还没有妥善的解决方案。这其中的课题远超出本篇报告列出的这些内容,并且值得每一个对触控技术感兴趣的人继续探索下去。

(完)

Yin Guobing

Yin Guobing

BOE技术研发工程师🔬,业余码农😳,蓝猫铲屎官🐈。曾独立开发了一款iOS APP并上线🎉。现居北京,正在为了理想中的生活而奋斗..

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