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触控屏幕

 触控技术我们并不陌生,早就有了。银行的取款机大多是触摸屏,很多医院、图书馆等的大厅都有这种触控技术的电脑。而支持触摸屏的手机、MP3、数码相机也很多。触控技术,用手指代替了键盘、鼠标,既显示出了最大的人性化,又在特定的场合减少了鼠标、键盘的空间。但是这些已经存在的触控屏幕都是单点触控,也可以说是电阻式触控。他的缺点主要是只能识别和支持每次一个手指的触控、点击。
  今年微软在大谈多点触控的应用前景,即将发布的Windows 7(Vista的升级产品)将全面支持多点触控技术。多点触控技术是一场触控技术方面的革命,说白了就是屏幕将能识别你的五个手指同时做的点击、触控动作。我们知道一个手指可能只能做点击的动作,可是五个手指衍生出的动作将是很多很丰富的。很遗憾现在市面上还没有见到这种多点触控的电脑,据说惠普做了一款能支持两个手指动作的触控屏幕。
  iPhone为什么这么热销,关键就是它的多点触控屏技术,这个对于其他手机厂家来说是很致命的。苹果公司已经为多点触控技术申请了两个专利。
  多点触控技术并不是那么容易实现的,它是从硬件到软件的一个有机的整体,可以说是一个系统工程。
  [原理解析]
  Jefferson Y Han演示多点触控技术
  在2006年的Siggraph大会上,纽约大学的Jefferson Y Han教授向众人演示了他的最新成果,其领导研发的新型触摸屏可由双手同时操作,并且支持多人同时操作。利用该技术,Jefferson Y Han在36英寸×27英寸大小的屏幕上,同时利用多只手指(姆指似乎还无法感应到),在屏幕上画出了好几根线条。与普通的触摸屏技术所不同的是,它同时可以有多个触摸热点得到响应,而且响应时间非常短——小于0.1秒。
  
  受抑内全反射技术原理
  多点触控技术的核心是FTIR(Frustrated Total Internal Reflection),即受抑内全反射技术。如图2所示,由LED(发光二极管)发出的光束从触摸屏截面照向屏幕的表面后,将产生反射。如果屏幕表层是空气,当入射光的角度满足一定条件时,光就会在屏幕表面完全反射。但是如果有个折射率比较高的物质(例如手指)压住丙烯酸材料面板,屏幕表面全反射的条件就会被打破,部分光束透过表面,投射到手指表面。凹凸不平的手指表面导致光束产生散射(漫反射),散射光透过触摸屏后到达光电传感器,光电传感器将光信号转变为电信号,系统由此获得相应的触摸信息。
  由于多个触点同时响应,新型触摸屏充分释放了人手的控制潜力。不再像鼠标那样,一只手仅能够操作一个点,而多点触控技术是一种具有高度自由性的真正的多点控制界面。
  [链接]
  Media Mirror Media Mirror是一个交互式视频系统,具有200多个频道的直播有线电视频道,能够相互协作,实时全方位地反映站在该系统之前的人的情况,就像镜子一样。我们可以看到,该系统将人类无情地分割开,而同时,系统本身也反映了社会的需求。这个系统简单地唤起了人们对全方位媒体的超强感觉。
  MoCap融合传感器 通过捕获各种生理现象,比如呼吸,来获取更多的活动信息。
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  HeliOS项目 辅导多名工程类学生进行Senior Design课题设计。Senior Design是R/C直升机中的自治导航系统。
  微软:Surface电脑
  今年5月,《华尔街日报》的“D:All Things Digital”会议上,微软演示了一种Surface Computing(表面计算)技术,并由此组建了一个Surface平台,无需鼠标和键盘,只用双手和触摸屏,就能即时、交互地轻松管理自己的数字内容。
  图3 Surface电脑
  所谓Surface平台,就是一个表面安装了30英寸大小显示器的工作台,该显示器的分辨率为1024×768,刷新率为60Hz。内部硬件包括3GHz的Pentium 4处理器、2GB内存、一个标准桌面独立显卡、电源、立体声扬声器、红外照明灯等。成像部分则由五个重叠的摄像头和一个短焦广角DLP投影仪组成,镜头距离桌面大概半米。
  该工作台可以直观地显示各种数字内容,用户只需伸出手指,就能轻松浏览各种图片、音乐、视频文件。该工作台可以接收多个触摸输入信号,支持多人同时操作,最多可以十几个人一起分享。
  如果是在餐馆,一旦有了这样的Surface,就餐者再也不需要拿着菜单翻来翻去,轻轻一点就能得到想要的饭菜或饮料。
  Surface电脑除了使用多点触控技术外,在其他方面还有所扩展。例如,Surface可以读取条形码,从而提供更多信息,用户只要把酒瓶放在桌子上,就能得到产地等各种相关信息。
  微软CEO鲍尔默表示:“有了Surface,人们就可以借助更直观的方式与科技进行交互。这将是一个价值数十亿美元的新领域。我们可以想象,在不久的将来,平面计算技术将普遍深入人们的生活,从桌面到走廊无处不在。Surface是实现这一梦想的第一步。”
  苹果:iPhone
  
  2007年1月9日,苹果公司总裁兼CEO史蒂夫·乔布斯隆重推出了苹果公司的第一款手机产品iPhone。1984年,正是史蒂夫·乔布斯偏执狂地坚持用鼠标代替部分键盘的功能,才使得鼠标在电脑与人的沟通中扮演重要的角色。
  当下流行的智能手机,都被认为不够人性化。因为,这些手机的用户界面40%被键盘占据,且控制按钮固定不变。如果把这些键盘取消,就可以得到一个巨大的屏幕。因此,iPhone最具有革命性意义的仍是用户界面。
  其实用触摸屏和手写笔取代键盘在手机界,尤其是PDA手机领域已经不是新鲜事了,但乔布斯认为“谁也不喜欢用手写笔”。他的解决方案是,用手指取替一切。苹果公司专为iPhone开发出利用触摸屏进行操作的多点触控用户界面:用手指在屏幕上轻轻一点,就可进入特定菜单;在手机画面上一直移动手指,可以滚动图片或点中音乐的多个图标;可以同时用两个手指操作,用来缩放画面。除了这些基本控制外,iPhone还拥有智能输入键盘,它集成了QWERTY虚拟键盘,通过点击多触点的屏幕输入。这款QWERTY虚拟键盘可以让用户轻松应付多信息的接收、发送。由于采用了这种触摸键盘,有效地防止了其他智能手机QWERTY键盘按键误碰的错误。
  图4 苹果推出的无键盘手机iPhone
  除了用手指“完全接触”输入指令和信息外, iPhone还装有3种传感器,可检测机身的加速度、手机与使用者头部的接近过程以及周围的光线。这些功能都应用在用户界面中。例如,在用户打电话将手机靠近耳边时,显示器上的显示内容就会自动消失,在减少了耗电量的同时,还可防止出现因使用者面部接触触摸屏而造成的错误输入。用户界面中还有自动判断屏幕方向的功能。乔布斯在演示相册功能时,无论手机是竖放还是横放,iPhone都能自动调节用户界面,使画面迅速调整到正向位置,方便用户观看。
  多点触控的出现是鼠标出现后用户控制界面的又一次全新升级,这种全新的用户界面通过创新的软件支持和超大的多点触控屏幕,能够通过手指轻松控制一切:通过Cover Flow滑动选择专辑,手指点击图片和E-mail,任意缩放网页局部。通过多点触控技术,iPhone可以如此简单地控制一切操作。
  长久以来,人们一直只习惯用鼠标来操控电脑画面,这导致多点触控技术无法在科技产品中获得完整的运用。在理论上,利用手指直接在屏幕上进行操作远比使用鼠标要来得更为精确。虽然这会让使用者耗费更多的动作及体力,却能够在操控过程中获得更多的乐趣。另外,目前有许许多多的3D影像或者是影像处理软件接口,在操控的过程中设计过于复杂,必须要搭配鼠标及键盘一并使用,甚至许多操作方式也依赖直觉及经验,才能获得最佳的操控方式。因此,多点触控技术,有望取代目前所使用的键盘、鼠标,将进一步体现出人性化操控接口的未来趋势。
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