將多點(diǎn)觸控和觸感響應結合起來(lái)

　　自2007年帶電容觸摸屏的移動(dòng)電話(huà)問(wèn)世以來(lái)，用戶(hù)與移動(dòng)電話(huà)的交互方式發(fā)生了重大改變。事實(shí)上，這些新近推出的手機非常受市場(chǎng)歡迎，以至于國際數據公司（IDC）預測到2013年，基于電容式觸摸屏的手機的銷(xiāo)售量將增至4億臺以上。這占到了所有基于觸摸屏的手機（5億臺）的80%，在屆時(shí)的全部14.6億部（預測數字）手機中占到近30%。

　　目前市場(chǎng)上有如此之多的電容式觸摸屏手機型號，所以大多數用戶(hù)以及工程師對這些觸摸屏提供的用戶(hù)體驗改善都十分熟悉。簡(jiǎn)而言之，它們引入了一種動(dòng)態(tài)的、軟件控制的用戶(hù)界面（UI），能夠針對運行在設備上的許多應用進(jìn)行快速的定制。此外，有了觸摸屏之后，就不再需要傳統機械按鈕，從而能夠在不增大設備尺寸的前提下獲得大得多的顯示區域。而且電容式觸屏技術(shù)是全固態(tài)的，可得到極長(cháng)的設備壽命，而顯示屏的光學(xué)失真卻極小。

　　觸摸和其他傳感器

　　許多觸摸屏設備都使用其他的傳感模態(tài)，以增強觸摸屏體驗。最值得注意的是，許多手機的設計之中都已經(jīng)采用了基于觸感和加速度計的運動(dòng)傳感。

　　不過(guò)，OEM公司越來(lái)越多地希望自家的手機脫穎而出，并希望充分地探索和優(yōu)化下一代手機的設計體驗。因此，Synaptics與Immersion，TheAlloy設計公司，Astonishing Tribe（TAT）公司以及德州儀器公司啟動(dòng)了Fuse概念手機項目（見(jiàn)圖1），以創(chuàng )建引人注目、功能豐富的UI，它具有新型的傳感輸入模式、炫目的圖形顯示和觸感反饋功能。

　　圖1 Fuse概念手機創(chuàng )新地使用了觸摸和觸感反饋來(lái)提供更有吸引力的用戶(hù)界面

　　本文將通過(guò)Fuse概念手機進(jìn)行案例分析，簡(jiǎn)要地描述在實(shí)現豐富的觸摸輸入子系統和觸感體驗優(yōu)化時(shí)所遇到的設計難題及其解決方案。

　　實(shí)現難題

　　盡管Fuse手機基于TI OMAP 3630參考設計，但為了更好地優(yōu)化傳感硬件，其硬件卻不局限于任何舊式手機平臺。這種方法具備一些明顯的優(yōu)勢：

　　● 通過(guò)集成的傳感器和應用縮短了延遲、加快了速度。

　　● 極佳的多點(diǎn)觸控用戶(hù)體驗：應用將具有類(lèi)似于其外觀(guān)的“感覺(jué)”，并像預想的那樣做出“響應”。

　　● 對無(wú)經(jīng)驗用戶(hù)而言，增添了更為直觀(guān)的使用方式，帶來(lái)了卓越的用戶(hù)體驗。

　　正如大多數工程性項目一樣，難題在于如何在緊張的最后期限來(lái)臨之前將幾項新技術(shù)整合起來(lái)，并體現出全部?jì)?yōu)勢。在項目研發(fā)期間，所遇到的觸摸和觸感方面的主要技術(shù)難題包括：

　　● 多種傳感器的總線(xiàn)競爭。

　　● 系統的正確暫停，以實(shí)現極佳的觸感體驗。

　　● 用戶(hù)界面與多個(gè)輸入、輸出通道的協(xié)調

　　在設計Fuse手機時(shí)，最主要的問(wèn)題是總線(xiàn)競爭和傳感器沖突。鑒于設備觸摸屏上有4個(gè)獨立的傳感器，背觸摸板、壓力傳感器和加速度計在彼此的數據正確或不正確時(shí)的同步對于用戶(hù)界面能否正常工作是至關(guān)重要的。用戶(hù)界面和系統的設計必須做到，在任何給定時(shí)刻都只使用正確的傳感器。

　　例如，在撥號時(shí)，壓力傳感器和加速度計很容易被忽略，但是從理論上說(shuō)，用戶(hù)應該可以選擇使用前觸摸屏和背觸摸板來(lái)輸入數據。如果兩個(gè)傳感器都啟用，那么用戶(hù)必須避免意外觸碰到錯誤的傳感器。

　　解決這個(gè)問(wèn)題的一種策略是，開(kāi)始時(shí)同時(shí)啟用這兩個(gè)觸摸區域，然后，一旦用戶(hù)開(kāi)始輸入數據，就只監視用戶(hù)選擇的觸摸傳感器。另一種方法是給觸摸屏和背部傳感器的每次按壓增加很大的去抖動(dòng)，以確保輸入的有效性。

　　觸感效應

　　在開(kāi)發(fā)Fuse手機時(shí)，設計需要容納一塊“浮動(dòng)的”觸摸屏。也就是說(shuō)，觸摸屏不再是緊緊地固定在手機外殼上，而是需要少量的橫向順性，以便得到更簡(jiǎn)潔和響應更快的觸摸屏觸感反饋。為了克服屏幕上任何明顯的順性或“粘滯”，工程師們開(kāi)發(fā)了特制的安裝扣眼，為觸摸屏提供橫向支持。

　　電容傳感器適用于這種類(lèi)型的懸浮設計，因為它們能夠進(jìn)行恰當的調節以便在接觸時(shí)觸發(fā)，這一點(diǎn)不同于電阻式觸摸屏——后者需要更大的壓力。它還支持壓力傳感器和多級觸感效應觸發(fā)，其中根據電感觸摸的尺度或長(cháng)度的不同會(huì )出現不同的觸感效應。

　　更好的加速度計使用

　　另一種傳感器——加速度計，通常被認為已經(jīng)存在于許多商用手機上的一種成熟的傳感器。不過(guò)，除了某些專(zhuān)業(yè)的第三方應用之外，它目前在設備上的主要用途是在縱向和橫向模式之間切換——只不過(guò)在許多情況下并不可靠。

　　為了讓加速度計成為用戶(hù)界面的一個(gè)重要部分，Fuse開(kāi)發(fā)團隊遇到了一些新的障礙。正如前面所提到的，總線(xiàn)競爭是所有傳感器都存在的問(wèn)題，特別是在多種傳感器都與用戶(hù)界面有關(guān)的模式之下的時(shí)候。這種情況通過(guò)用戶(hù)界面中的“抖動(dòng)”表現出來(lái)——其將在軟件層次加以處理。

　　在Fuse手機用戶(hù)界面的主屏幕上，傾斜設備將造成圖標向上或向下滑動(dòng)，并產(chǎn)生相應的觸感效應。為了避免這種行為顯得遲緩，加速度計具有很高的刷新率。與此同時(shí)，用戶(hù)界面要加以調節，以避免很輕微的傾斜就造成圖標在屏幕上滑動(dòng)。另一方面，對于彈球游戲而言，加速度計的快速響應使得游戲體驗幾近亂真。這再一次重申了用戶(hù)界面設計對于控制復雜的傳感器集合的重要性。

　　定義用戶(hù)界面

　　這個(gè)項目成功的關(guān)鍵在于Fuse合作開(kāi)發(fā)者合在一起的用戶(hù)界面定義。它們的演化包括最初的概念（由Synaptics提出，TheAlloy進(jìn)一步加以定義），運行正常的用戶(hù)界面，以及最終的解決方案（由TAT全部實(shí)現）。最初的指導方針確保了在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中體驗都接近于目標定義。

　　此外，最初的計劃有助于多家合作單位集中關(guān)注如何將它們各自的技術(shù)應用到一種具有凝聚力的體驗，而不僅僅是雜亂演示的簡(jiǎn)單堆積。所有這些的啟示就是以用戶(hù)為中心的自頂向下設計的重要性，因為如果沒(méi)有這種自頂向下的設計方法，就很難將多種技術(shù)集成到一種整體的風(fēng)格。盡管多種傳感器確實(shí)能夠增強用戶(hù)體驗的豐富程度，但只有用戶(hù)界面才能夠確保在正確的時(shí)間使用正確的傳感器，并協(xié)調一致。

　　輸入、可視化和觸感效應的時(shí)間選擇對于更為豐富的用戶(hù)體驗是至關(guān)重要的。也就是說(shuō)，如果設備要良好地運行，那么無(wú)論是傳感還是觸感，每種技術(shù)的貢獻都需要作為整體的一部分加以規劃，而不能將其看作獨立的技術(shù)特點(diǎn)。用戶(hù)界面將所有這些都集成在一起，創(chuàng )造出了極佳的體驗。

　　在不斷擴張的智能手機市場(chǎng)上，對脫穎而出的持續需求使得很多設計人員都在搜尋用戶(hù)體驗的創(chuàng )新。隨著(zhù)基于觸摸屏的手機被市場(chǎng)所接受，在使用其他傳感輸入以及觸感輸出對觸摸屏交互方式加以補充時(shí)，存在著(zhù)大量的機會(huì )。