和諧的多點(diǎn)觸控、多點(diǎn)觸摸技術(shù)向我們走來！
北京時(shí)間2012年2月18日消息，寶威科技援引優(yōu)愛交互科技網(wǎng)訊 傳統(tǒng)的人機(jī)交互技術(shù)正面臨著新型觸控技術(shù)的強(qiáng)烈沖擊。與傳統(tǒng)的單一觸摸技術(shù)不同，以iPhone中使用的多點(diǎn)觸控為代表的新技術(shù)可以同時(shí)處理多個(gè)觸摸，將徹底顛覆傳統(tǒng)交互設(shè)備的輸入輸出界限，一個(gè)更加自由的交互世界正快速向我們走來。
使用窗口、圖標(biāo)、菜單和定位設(shè)備（WIMP: window, icon, menu, pointing device）的人機(jī)界面其名稱也許缺乏新意，但其主導(dǎo)計(jì)算業(yè)界已經(jīng)大約15年了。鍵盤、鼠標(biāo)和顯示屏幕仍在為用戶提供出眾的服務(wù)。
不過開發(fā)基于人體觸摸和姿勢的技術(shù)的人員表示，WIMP的主導(dǎo)地位可能快要走到盡頭了，只要看看蘋果公司推出才一年的iPhone即可明白這點(diǎn)。研究人士表示，從人機(jī)界面的角度來看，iPhone的屏幕結(jié)合了顯示和輸入兩種功能—用多個(gè)手指通過多種直觀的觸摸和姿勢就能進(jìn)行操控，這簡直就是革命性的創(chuàng)新。
iPhone并不是惟一把人機(jī)界面帶到新水平的商用設(shè)備。微軟的Surface計(jì)算機(jī)把輸入和輸出裝置集成到了龐大的桌面設(shè)備上，它能識(shí)別觸摸和姿勢，甚至還能識(shí)別放在上面的物理實(shí)體。三菱電子研究實(shí)驗(yàn)室（MERL）研發(fā)的DiamondTouch Table是一種由觸摸和姿勢激活的顯示屏，支持小范圍群體協(xié)作。它甚至能識(shí)別誰在觸摸。
這些設(shè)備為即將來臨的更自然、更直觀的人機(jī)交互時(shí)代指明了一條道路。馬薩諸塞州塔夫茨大學(xué)的計(jì)算機(jī)學(xué)教授Robert Jacob表示，觸摸僅僅是“后WIMP界面”研究這個(gè)新興領(lǐng)域的一個(gè)組成部分，他把這些廣泛結(jié)合的技術(shù)稱為“基于現(xiàn)實(shí)的交互”（reality-based interaction）。
這些技術(shù)包括: 虛擬現(xiàn)實(shí)、上下文感知計(jì)算、知覺與情感計(jì)算以及實(shí)體交互（計(jì)算機(jī)能夠直接識(shí)別物理實(shí)體）。他認(rèn)為，基于現(xiàn)實(shí)的交互能發(fā)展起來，得益于四大“實(shí)際主題”: 樸素物理學(xué)、人體感知、環(huán)境感知和社會(huì)感知。
Jacob說: “所有這些界面的相似之處在于，它們更像是實(shí)際環(huán)境。”比方說，iPhone“使用了你馬上知道該怎么做的姿勢”，比如用兩個(gè)手指觸摸一個(gè)圖像或者應(yīng)用程序，然后把它拉開來即可實(shí)現(xiàn)放大，或者把它捏起來即可實(shí)現(xiàn)縮?。ㄟ@些操作還應(yīng)用到了iPod Touch和新款MacBook Air的觸控板）。
他又說: “用戶用不著致力于記住用戶界面的布局; 而是只要致力于所要完成的任務(wù)。”iPhone能同時(shí)處理多個(gè)觸摸，這與自動(dòng)柜員機(jī)（ATM）等傳統(tǒng)觸摸應(yīng)用主要采用的單一觸摸技術(shù)相比是一大飛躍。
“創(chuàng)新的長鼻”效應(yīng)
雖然大多數(shù)人在iPhone去年亮相之前還沒有聽說過多點(diǎn)觸控技術(shù)（multitouch），但多倫多大學(xué)的Bill Buxton及其同事早在1984年就已經(jīng)在試驗(yàn)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的多點(diǎn)觸控技術(shù)。
如今已是微軟公司研究人員的Buxton表示，觸摸技術(shù)所走的道路可能會(huì)類似鼠標(biāo): 鼠標(biāo)早在1965年就由Douglas Engelbart發(fā)明，直到大約三十年后推出了Windows 95，才出現(xiàn)爆炸性成長。Buxton稱這長達(dá)幾十年的起步期為“創(chuàng)新的長鼻”（long nose of innovation），這種現(xiàn)象極其常見。
如今，觸摸技術(shù)可能類似鼠標(biāo)在1983年前后的處境。Buxton說: “人們知道現(xiàn)在有了值得關(guān)注的不同技術(shù)。不過我認(rèn)為我們還不知道這種不同技術(shù)會(huì)帶來什么。就在一兩年之前，輸入設(shè)備與輸出設(shè)備之間還存在重大區(qū)別。顯示屏就是顯示屏; 鼠標(biāo)就是鼠標(biāo)。”
而現(xiàn)在，屏幕可以是雙向交流的工具這種想法即將流行開來。“所以，現(xiàn)在不但我的眼睛能看到像素，屏幕也能‘看’到我的手指。”
觸摸無所不在
雖然IBM公司的先進(jìn)觸摸技術(shù)在市場上還沒有得到太大的發(fā)展，但為未來指明了一條道路。IBM在其Everywhere Displays項(xiàng)目中，把投影儀裝到普通房間的一個(gè)或多個(gè)角落，把“觸摸屏”的圖像投影到普通物體的表面上，比如桌面、墻面或者地面上。
攝像機(jī)捕捉到用戶觸摸表面各部位的圖像后，把這些信息發(fā)送出去，以便計(jì)算機(jī)解讀。觸摸屏沒有任何電子元件—確實(shí)一個(gè)計(jì)算部件都沒有，所以它們易于移動(dòng)及更新部件。
IBM研究公司的Claudio Pinhanez介紹，這種概念的一個(gè)版本已運(yùn)用到德國的一家葡萄酒商店。麥德龍超市在萊茵貝格的“未來商店”安裝了一個(gè)信息亭，顧客可用來獲取商店貯藏的葡萄酒方面的信息。但這家店貯藏的酒太多了，顧客常常很難在架子上找到所需的某款酒。Pinhanez表示，他們最后購買的往往是附近特賣區(qū)的低價(jià)酒，對商店而言這類酒利潤微薄。
而如今，信息亭設(shè)有“演示”按鈕; 摁下這個(gè)按鈕后，就會(huì)在所選物品前方的地面上投射強(qiáng)光。Pinhanez表示，強(qiáng)光區(qū)還不是如上所述的輸入設(shè)備，但很可能會(huì)成為輸入設(shè)備。
IBM還在為雜貨店開發(fā)原型系統(tǒng)。比如說，這種系統(tǒng)能夠在地面上照亮圓圈區(qū)域，問顧客“你希望為增加飲食中的纖維邁出第一步嗎？”如果顧客用腳觸摸“yes”，系統(tǒng)會(huì)把腳印投影到相應(yīng)的產(chǎn)品上（比如說纖維含量高的麥片）。
Pinhanez說: “接下來，你可以讓麥片盒本身具有交互功能。觸摸以后，系統(tǒng)會(huì)把有關(guān)這盒麥片的信息投影到架子上方的面板上。”
被問及交互式麥片盒會(huì)不會(huì)是尋找起來很麻煩的辦法時(shí)，Pinhanez說: “問題在于，有了投影和攝像技術(shù)，就能把任何日常物體變成觸摸屏。”而人們常常探討的替代方案（比如商店系統(tǒng)通過手持設(shè)備與顧客進(jìn)行交互）之所以很難實(shí)現(xiàn)，就是由于相應(yīng)設(shè)備缺乏標(biāo)準(zhǔn)。
四大核心要素
塔夫茨大學(xué)的Jacob開發(fā)了一套框架，結(jié)合了多點(diǎn)觸控屏幕等不同技術(shù)和能從用戶臉部讀取表情的系統(tǒng)。他說，這種“基于現(xiàn)實(shí)的交互”基于以下四個(gè)概念:
● 樸素物理學(xué)。人們都知道蘋果從樹上掉下來后總會(huì)落向地面，就算忘記了牛頓定律，也知道這點(diǎn)，這是一種常識(shí)。蘋果公司的iPhone就順應(yīng)了用戶的直覺: 它能夠模擬重力（用戶轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備時(shí)，屏幕會(huì)從肖像模式變成風(fēng)景模式）和慣性（如用戶飛快翻閱聯(lián)系表時(shí)，手指移開后，聯(lián)系表仍會(huì)繼續(xù)滾動(dòng)，好像聯(lián)系表有質(zhì)量似的）。
● 人體感知與技能。這是指獨(dú)立于環(huán)境來協(xié)調(diào)人的雙手、雙腳和感官的功能。“新興界面支持日益豐富的基于這種技能的輸入技術(shù)，包括雙手交互和人體全身交互。”Jacob如是說。
● 環(huán)境感知與技能。人自然會(huì)根據(jù)周圍環(huán)境的物體采取行動(dòng)。新興的人機(jī)交互方式如虛擬現(xiàn)實(shí)也是如此。比方說，“上下文感知”或者傳感系統(tǒng)能夠計(jì)算出用戶的位置，并由此采取相應(yīng)行動(dòng)。
● 社會(huì)感知與技能。人們認(rèn)識(shí)到有別人在場之后，會(huì)用各種方式與對方進(jìn)行互動(dòng)。同樣，像三菱的DiamondTouch Table這些新興技術(shù)有助于通過觸摸屏來促進(jìn)協(xié)作: 觸摸屏讓用戶與別人保持目光接觸的同時(shí)，還可以與觸摸屏進(jìn)行交互。
Jacob說: “所有這些新的交互方式得益于建立在用戶之前對非數(shù)字化日常世界的認(rèn)識(shí)這一基礎(chǔ)上。”
“粗手指”問題
一些研究人士表示，姿勢識(shí)別是觸摸技術(shù)發(fā)展到一定階段的自然產(chǎn)物: 系統(tǒng)能識(shí)別手或者手指在屏幕上移動(dòng)或者移近屏幕，而不需要真正觸摸。
IBM的Pinhanez說: “我們的技術(shù)快要成功了，因?yàn)槲覀兡茏R(shí)別觸摸姿勢。用戶可以在不實(shí)際觸動(dòng)按鈕的情況下移到按鈕上方。”
阻擋問題指手指或者手擋住了用戶視線，看不到自己的操作，從而導(dǎo)致犯錯(cuò)。現(xiàn)在有幾家公司正在用一些新方法來解決這個(gè)問題。微軟和MERL合作開發(fā)了名為LucidTouch的研究原型，這種“偽半透明”的雙面移動(dòng)設(shè)備讓用戶可以用手指在設(shè)備正面或者背面發(fā)出命令。
微軟研究部門的Patrick Baudisch說: “我們正在著手解決的問題是有些人所說的‘粗手指問題’。”用戶觸摸設(shè)備的背面后，他會(huì)在屏幕上觸摸對象的后面而不是前面看到手指的圖像。LucidTouch能同時(shí)接收多達(dá)10個(gè)手指的輸入。
Baudisch說，LucidTouch特別適用于這兩種情況: 一是多點(diǎn)觸控交互; 二是觸摸屏非常小，可能只有手表面這么小。他不愿透露LucidTouch何時(shí)或者是否會(huì)成為產(chǎn)品，只表示研究人士會(huì)繼續(xù)加以完善，同時(shí)尋找移動(dòng)游戲、藝術(shù)和電子表格等應(yīng)用。
Baudisch表示微軟的原型已經(jīng)能按手指姿勢來進(jìn)行操作，系統(tǒng)不但能識(shí)別手指的位置和移動(dòng)，還能明白手指數(shù)量不同代表什么意思。比如，一個(gè)手指的移動(dòng)被看成是相當(dāng)于移動(dòng)鼠標(biāo)，一個(gè)手指的觸摸被看成是點(diǎn)擊鼠標(biāo)，而兩個(gè)手指的觸摸及移動(dòng)被看成是滾動(dòng)鼠標(biāo)。
Baudisch認(rèn)為，各色各樣的觸摸技術(shù)現(xiàn)已逐漸成熟。他說: “觸摸技術(shù)已存在很長時(shí)間，但傳統(tǒng)上應(yīng)用于小眾市場。這項(xiàng)技術(shù)過去比較昂貴，還存在人機(jī)工程學(xué)問題。但現(xiàn)在可以說情況在好轉(zhuǎn)。”
他說，移動(dòng)設(shè)備的興起是一個(gè)重要的催化劑，設(shè)備尺寸變得越來越小，而屏幕變得越來越大。他指出，當(dāng)屏幕覆蓋整個(gè)設(shè)備的表面后，傳統(tǒng)按鈕就沒了地方。這就促使其他類型的交互方式（如語音）閃亮登場。
觸摸的藝術(shù)
弗吉尼亞理工大學(xué)的音樂技術(shù)教授Ico Bukvic把觸摸技術(shù)帶到了無與倫比的境界，他使用法國公司JazzMutant的Lemur多點(diǎn)觸控“操縱面”，快速創(chuàng)作及演奏音樂作品，這樣用戶就可以使用手和手指來“表演”用計(jì)算機(jī)創(chuàng)作的音樂。
Bukvic面對的是“交互式多媒體藝術(shù)”，它結(jié)合了動(dòng)畫、視頻、錄制及實(shí)時(shí)電子音樂及其他內(nèi)容，讓藝術(shù)家、聽眾和計(jì)算機(jī)能夠在“共生圈”里面協(xié)同工作。用戶只要用10個(gè)手指來控制眾多參數(shù): 視頻亮度、虛擬攝像機(jī)位置、聲音高低和幅度以及樂器組合等，就能夠進(jìn)行藝術(shù)表演，這好比鋼琴演奏家在彈奏即興創(chuàng)作的復(fù)雜樂曲。
Bukvic表示，這些參數(shù)可以保存到“可能結(jié)果庫”里面，方便以后重新創(chuàng)作。他說: “這就像是虛擬表演，每個(gè)手指的彎曲影響到實(shí)際輸出—音頻和視頻等。創(chuàng)作與表演合為一體。”
微軟正與幾個(gè)商業(yè)伙伴（包括喜達(dá)屋酒店及度假酒店集團(tuán)）合作，共同推行Surface機(jī)，初步定于今年夏季交付。Surface計(jì)算部門的營銷主管Mark Bolger聲稱，Surface最初會(huì)針對休閑、娛樂和零售等行業(yè)。他說，不妨設(shè)想這樣的場景: 酒店客人借助Surface計(jì)算機(jī)中大堂里面的“虛擬接待員”，操縱地圖、相片、餐廳菜單及劇院信息。
Bolger表示，Surface有四個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)，這些特點(diǎn)可能會(huì)出現(xiàn)在將來許多基于觸摸技術(shù)的設(shè)備: 直接交互（不用鍵盤或者鼠標(biāo)）、多點(diǎn)觸控界面、多用戶輸入和對象識(shí)別器—比如說，侍應(yīng)生把一瓶酒放到Surface上，它就會(huì)調(diào)出葡萄酒廠的圖片。
至于何謂“多用戶”，還存在一定的分歧。MERL負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)發(fā)展的副總裁Adam Bogue稱，MERL的DiamondTouch Table是市面上惟一真正多用戶的觸摸設(shè)備，原因是它是惟一能夠識(shí)別同時(shí)觸摸的多個(gè)用戶。他說: “我們的整個(gè)目的就是支持小范圍的群體協(xié)作。”
借助DiamondTouch，用戶實(shí)際上成了系統(tǒng)的一部分。嵌入在該設(shè)備表面下方的多根天線把微弱的無線射頻信號(hào)送到用戶的指尖。Bogue解釋: “如果你觸摸面板，實(shí)際上就是把自己與信號(hào)進(jìn)行了電容耦合，形成了通過你身體以及椅子的電路。每把椅子都連接到獨(dú)立的接收器信道。”
MERL在2001年推出了第一款DiamondTouch設(shè)備，此后把100多臺(tái)設(shè)備賣給了大學(xué)實(shí)驗(yàn)室和少數(shù)幾家期望把該設(shè)備集成到自身系統(tǒng)中的公司。這家組織現(xiàn)正在開發(fā)應(yīng)用—最初的應(yīng)用出現(xiàn)在地理信息系統(tǒng)（GIS）和CAD領(lǐng)域; 還在銷售一套軟硬件，讓其他公司可以用來自行開發(fā)應(yīng)用。
Bogue表示，MERL在1月底宣布把DiamondTouch部門分離出來，組成名為Circle Twelve Inc.的獨(dú)立公司。
當(dāng)然，研究人士和發(fā)明家們在設(shè)想開發(fā)尺寸更大的觸摸屏，包括整面交互墻。在YouTube上搜索一下“multitouch wall”（多點(diǎn)觸控墻），就會(huì)看到許多這種誘人的設(shè)備已到了原型階段，出現(xiàn)在許多技術(shù)展會(huì)及其他公共場所。甚至只要花10萬美元，就能在Neiman Marcus百貨公司買到這樣一款設(shè)備: 由多點(diǎn)觸控技術(shù)創(chuàng)新者Jeff Han及其公司Perceptive Pixel Inc.開發(fā)的 Interactive Media Wall。
觸摸之外
卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的電氣計(jì)算機(jī)工程和機(jī)器人學(xué)教授Pradeep Khosla表示，觸摸技術(shù)會(huì)急速發(fā)展，這主要?dú)w功于外在因素。他說: “人類面對面交談時(shí)，可以做出眼部姿勢、臉部姿勢和手部姿勢，對方能一一解讀其要傳達(dá)的意思。我認(rèn)為，這正是發(fā)展方向。所有這些方面都有發(fā)展空間，多種方式的姿勢將是未來。”
微軟的Buxton也預(yù)計(jì)不同的交互技術(shù)會(huì)趨向融合。他說: “過去有這樣的看法，少就是多—盡量減少得到的功能，以便降低復(fù)雜性。而另一種觀點(diǎn)是，多實(shí)際上就是少—更多的所需功能集成起來，復(fù)雜性隨之消失。”
Buxton預(yù)測，在將來的辦公室，桌面計(jì)算機(jī)可能會(huì)與現(xiàn)在的幾乎一樣。“但你完全可以用鼠標(biāo)或者姿勢，把計(jì)算機(jī)上的內(nèi)容投射到墻壁或者白板上，然后站著通過觸摸和姿勢來操作。你還可以把內(nèi)容拖到手機(jī)上，這樣手里就有了這個(gè)平面。手機(jī)、墻壁和桌面，它們適合處理不同的任務(wù)。”
那么這會(huì)終結(jié)WIMP界面嗎？塔夫茨大學(xué)的Jacob稱用戶不會(huì)馬上扔掉手里的鍵盤和鼠標(biāo)。他說: “它們其實(shí)特別好用。WIMP幾乎完全取代了命令行界面的位置。WIMP界面是很出色的技術(shù)創(chuàng)新，人們根本不能沒有它，我并不認(rèn)為它走到了窮途末路。”
Buxton同意上述觀點(diǎn)。他說: “WIMP是有著20多年歷史的標(biāo)準(zhǔn)界面; 所有應(yīng)用都是圍繞它來開發(fā)的。難就難在，不把孩子連同洗澡水一起倒掉，即我們?nèi)绾潍@得這些新方法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)保留現(xiàn)有技術(shù)的精華部分。”
