觸摸屏:超高效的視覺人機(jī)交互
�(xiàn)在,我們可能很難容忍一款沒有觸控功能的平板電腦或者智能手�(jī)了。家庭,汽車,餐館,商店,飛�(jī),無論何處是公共還是私人空間,觸摸屏在我們生活中都隨處可見�
視覺�(nèi)容能在短�(shí)間內(nèi)�(chǎn)生更大的影響力,研究表明,大腦處理視覺內(nèi)容的速度比文字內(nèi)容快60000倍�21世紀(jì),視覺內(nèi)容可以說是一圖勝千言,觸摸屏能實(shí)�(xiàn)超高效的人機(jī)交互�
電影《遺漏戰(zhàn)境》中的觸摸屏
很難相信僅僅十幾年前,觸摸屏技�(shù)只能在科幻小說和電影中找到,�(jīng)過幾代人的努力和幾�(gè)重大技�(shù)的�(jìn)步達(dá)到了目前的水平。雖然觸摸屏的背景技�(shù)可以追溯�20世紀(jì)40年代,但有很多證�(jù)表明至少直到1965年后觸摸屏才切實(shí)可行�
流程�
首先,讓我們把手指放到屏幕上,回溯�20世紀(jì)60年代�
20世紀(jì)六十年代:第一�(gè)觸摸�
第一塊手指式觸摸�
歷史上通常�(rèn)為第一�(gè)手指式觸摸屏是由E.A� Johnson�1965年在位于英國馬爾文的皇家雷達(dá)研究院發(fā)明的。Johnson 最初在《電子快�(bào)》上�(fā)表題�“觸摸顯示—一種新的計(jì)算機(jī)輸入/輸出設(shè)�”的論文中描述了他的工作。論文中一幅示意圖描述了我們今天許多智能手�(jī)使用的一種觸摸屏的機(jī)制---就是我們所知的電容式觸摸屏。兩年后,Johnson在論�“觸摸顯示:編程人�(jī)界面”中用照片和示意圖�(jìn)一步闡述了該技�(shù),并�(fā)表在1967年的《人體工程學(xué)》期刊上�
電容觸摸屏的工作原理
電容式觸摸屏面板使用諸如玻璃類的絕緣體,其表面涂覆有氧化銦錫(ITO)類的透明�(dǎo)體�“�(dǎo)�”部分通常是人的手指,從而使之成為很好的電導(dǎo)體。Johnson的初始技�(shù)一次只能處理一�(gè)觸摸,和我們今天的“多點(diǎn)觸控”技�(shù)相距較遠(yuǎn)。該�(fā)明是使用二�(jìn)制來解釋界面觸摸是否接觸,響�(yīng)�(huì)滯后很多�
即使沒有額外的功能,早期的觸摸界面想法也有一些接受者。約翰遜的發(fā)�(xiàn)最終被英國的空中交通管制員采用,并一直使用到了二十世紀(jì)九十年代后期�
20世紀(jì)七十年代:電阻式觸摸屏的�(fā)�
雖然電容式觸摸屏先被�(fā)明,但在觸摸屏的早期卻被電阻式觸摸屏超越了。美國發(fā)明家G� Samuel Hurst博士偶然的發(fā)明了電阻式觸摸屏。伯里亞�(xué)院的校友雜志曾這樣形容�
研究小組用了一�(gè)只能在夜間工作的老舊的范德格拉加速器來研究原子物理。繁瑣的分析使得研究�(jìn)展緩慀Sam想了一�(gè)辦法來解決這�(gè)問題。他和Parks及另外一名博士生Thurman Stewart用導(dǎo)電紙讀取一�(duì)X,Y坐標(biāo)。這�(gè)想法�(dǎo)致了第一�(gè)�(jì)算機(jī)觸摸屏的誕生。他的學(xué)生用這�(gè)原型將原來需要幾天時(shí)間才能完成的�(jì)算在幾�(gè)小時(shí)�(nèi)便完成了�
1970年,在Hurst回到橡樹嶺國家實(shí)�(yàn)室(ORNL)工作后,Hurst用業(yè)余的�(shí)間開始實(shí)�(yàn)。Hurst和其他九�(gè)來自不同專業(yè)�(lǐng)域的朋友在他的地下室著手改�(jìn)這�(gè)偶然的發(fā)明。這�(gè)小組稱這�(gè)初創(chuàng)的企�(yè)�“Elographics”,且小組�(fā)�(xiàn)�(jì)算機(jī)顯示器上的觸摸屏是一�(gè)極好的人�(jī)交互方法�
作為一類技�(shù),電阻式觸摸屏的生產(chǎn)成本通常非常�(shí)惠。在餐館,工廠和�(yī)院中的機(jī)器和�(shè)備大都使用的是這種觸摸技�(shù),因?yàn)槠湓谶@些環(huán)境中足夠耐用。智能手�(jī)制造商過去也使用這種電阻式觸摸屏,但在今天的手機(jī)�(lǐng)域其僅僅存在于低端的手機(jī)中�
第一�(tái)用于課堂的觸摸屏電腦---PLATO IV
到了1971年,市面上推出了許多不同的觸控機(jī)器,其中使用最廣泛的是伊利諾伊大學(xué)的PLATOIV---第一�(gè)�(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)。PLATO IV是第一�(tái)用于課堂的觸摸屏電腦,學(xué)生可以觸摸屏幕來回答問題,但它沒有使用電容式或電阻式觸摸技�(shù),而是支持一種紅外系�(tǒng)�
20世紀(jì)八十年代:觸摸技�(shù)的十�
1982年,多倫多大學(xué)的NimishMehta開發(fā)出了第一�(gè)可操作的多點(diǎn)觸摸�(shè)備。它與其說是觸摸屏,倒不如說它是一�(gè)觸摸平板。輸入研究團(tuán)�(duì),設(shè)�(jì)出了一�(gè)毛玻璃板,在其背部帶有能�(shí)別顯示在屏上的不同黑�(diǎn),�(jìn)而能偵測(cè)到操作動(dòng)作的攝像頭�
不久之后,一名美國計(jì)算機(jī)能手,Myron Krueger�(shè)�(jì)出了手勢(shì)交互技�(shù),他開發(fā)出了一�(gè)光學(xué)系統(tǒng)以跟蹤紀(jì)錄手的移�(dòng)。克魯格�(shè)�(jì)的視頻地帶(video place)后來被稱之為視頻臺(tái)(video Desk)。他用一�(gè)投影器和一�(gè)視頻攝像頭跟蹤記錄人手,手指,及相應(yīng)的人。不像多�(diǎn)觸摸技�(shù)那樣,完全不需要知道是誰及是什么東西在觸碰,但軟件可以�(duì)不同的姿�(tài)作出響應(yīng)�
該研究工作比該觸摸技�(shù)出現(xiàn)的時(shí)間,早十多年,并且形成巨大影響,然而卻沒能得到�(yīng)有知名度�”克魯格在他的職業(yè)生涯的后期,成為虛擬�(xiàn)�(shí)及交互操作藝�(shù)的先�(qū)�
視頻�(tái)(video Desk)工作原�
觸摸屏在二十世紀(jì)八十年代早期,被大量�(jìn)行商用化。惠普在1983�9月,以其HP�150為其商用化開端。該�(jì)算機(jī)采用MS-DOS操作系統(tǒng),并�?guī)в幸粋�(gè)9英寸索尼CRT顯示器,該顯示器被能夠識(shí)別,屏上的用戶手指下移的紅外�(fā)光器和探�(cè)器所包圍,整�(gè)系統(tǒng)耗費(fèi)2795美元,但它沒有立刻獲得市�(chǎng)的青睞,�?yàn)樗€存在一些使用性問題。例如戳向屏幕,將阻擋相�(yīng)紅外射線,以使計(jì)算機(jī)判定手指所指位置。這容易導(dǎo)致所謂的“猩猩手臂”,由于用戶持�(xù)長時(shí)間的伸直手,形成的手臂肌肉疲勞�
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搭載MS-DOS操作系統(tǒng)和索�9英寸觸摸屏的HP�150
一年后,當(dāng)貝爾�(shí)�(yàn)室的Bob Boie開發(fā)出了首�(gè)透明多點(diǎn)觸摸屏的疊層�(shí),多�(diǎn)觸摸技�(shù)才向前發(fā)展了一步。正如Ars在去年所寫到的:第一�(gè)多點(diǎn)觸摸屏在1984年,由貝爾實(shí)�(yàn)室開�(fā)出來。比爾.巴克斯頓�(bào)道說,那�(gè)由鮑勃.博伊厄開�(fā)的顯示屏�“利用疊加在CRT上的觸摸傳感器的透明電容組�”它使用戶能夠“用手指操作圖形對(duì)象,并且�(shí)間響�(yīng)很快�”
這一�(fā)明促�(jìn)了我們今天在平板及智能手�(jī)上的多點(diǎn)觸摸技�(shù)的發(fā)展�
20世紀(jì)九十年代:大眾化的觸摸屏
IBM的Simon通信�(shè)�
�1993年,IBM和貝爾南方共同開�(fā)了Simon通信�(shè)備,很可能是世界上第一款智能手�(jī),盡管當(dāng)�(shí)還沒有這�(gè)名詞。它能翻頁,收發(fā)e-mail,帶有日歷,�(yù)約計(jì)劃,電話簿,�(jì)算器,及筆寫式畫板。它還有一�(gè)電阻性觸摸屏,因此要用手寫筆來操作菜單條及輸入數(shù)�(jù)�
蘋果公司的MessagePad 100
那一年蘋果公司也開始了它的�(gè)人數(shù)字助理(PDA)--Newton PDA。盡管Newton平臺(tái)開始�1987年,但MessagePad 100才是首�(gè)搭載該系�(tǒng)的蘋果設(shè)備。正如時(shí)代雜志當(dāng)�(shí)所說,�(dāng)�(shí)蘋果的CEO事實(shí)上創(chuàng)造了“PDA”這一專門�(shù)語。就像IBM的�(gè)人通信�(shè)備,MessagePad 100帶有手寫�(shí)別軟件,通過手寫筆來�(jìn)行操作�
MessagePad100手寫�(shí)別軟件工作有問題,并且銷售量也不高。但蘋果仍然�(jiān)持生�(chǎn)�6年多�
PalmComputing公司的產(chǎn)�
三年后,Palm Computing公司推出了他們的PDA,并稱之為Pilot。就象它之前的觸摸屏裝置,Pilot 1000和Pilot 5000�(chǎn)品也需要用手寫筆�
Palm Computing公司的PDA�(shè)備比IBM及蘋果的�(chǎn)品更成功一�(diǎn)。它很快就成�“商務(wù)”的同義詞,這部分地歸功于其手寫�(shí)別軟件的良好工作性能�
到上�(gè)世紀(jì)九十年代后期,特拉華大學(xué)的畢�(yè)生,Wayne Westerman�(fā)表了題為“Hand Tracking,F(xiàn)inger Identification� and Chordic Manipulation on a Multi-Touch Surface”的博士論文。該論文詳細(xì)闡述了,我們今天所知的,并成為�(xiàn)代設(shè)備配備的觸摸屏技�(shù)主流的電容性多�(diǎn)觸摸技�(shù)�
FingerWorks公司的產(chǎn)�
Westerman和其顧問老師John Elias開了一家叫FingerWorks的公司。該公司開始生產(chǎn)基于手勢(shì)的多�(diǎn)觸摸屏產(chǎn)品線,包括被稱作TouchStream的基于手�(shì)的鍵盤。FingerWorks公司最終在2005年,為蘋果公司收購。通過此舉,蘋果獲得了了許多該公司特有的觸控技�(shù)�
21世紀(jì)第一�(gè)十年及其超越
由于之前的技�(shù)積累,二十一世紀(jì)的頭十年就成為觸摸屏技�(shù)真正興盛的時(shí)期,觸摸屏技�(shù)也越來越為大眾所接受和喜愛�
Alias|Wavefront公司基于手勢(shì)的PortfolioWall�(chǎn)�
�(dāng)新千年到來之際,各公司都注入更多的資源以將觸摸屏技�(shù)整合�(jìn)日常處理中�2001年,PortfolioWall首次亮相。該�(chǎn)品由通用汽車與Alias|Wavefront公司的人員共同完成,用戶僅用手勢(shì)就可以操作圖像、動(dòng)畫�3D模型�
索尼的智能皮膚感�(yīng)原理
2002年,索尼推出了一款名為SmartSkin的輸入系�(tǒng),能夠同�(shí)�(shí)別多只手定位及多觸點(diǎn)。該技�(shù)通過電容性感�(yīng)器及�(wǎng)狀天線,計(jì)算手與表面之間的距離,既使在昏暗的光線條件下,也不會(huì)出現(xiàn)故障�
DSIDatotech公司HandGear�(chǎn)�
2002年,�(dāng)位于加拿大的DSIDatotech公司開發(fā)出了支持多點(diǎn)觸控的HandGear�(shè)備。HandGear能夠使用戶更好的�(shí)�(shí)把握三維物體,該公司甚至開發(fā)出了自動(dòng)桌面的應(yīng)用接口。不幸的是,�(dāng)他們打算繼�(xù)推�(jìn)的他的多觸點(diǎn)技�(shù)�(shè)想時(shí),公司所有的資金已消耗完了,致使DSI Datotech公司早早�(guān)門�
第一代iPhone
前面提到過IBM的Simon可能是世界上第一款觸摸屏手機(jī),在那之后,摩托羅拉、索尼愛立信、三星、HTC等手�(jī)廠商,都在不斷尋找真正適合手�(jī)的觸摸屏�(shè)�(jì)。但真正引爆觸摸屏手�(jī)的還是蘋果公司在2007推出具有高分辨率、多�(diǎn)觸控功能的第一�(tái)iPhone。真正確立了觸摸屏的�(biāo)�(zhǔn)。而在今天,電容觸摸屏已經(jīng)成為一種智能手�(jī)的標(biāo)�(zhǔn)配備�
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