触摸屏与物理开关的优缺点

原创 至山电子  2019-04-22 09:15 

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为什么如今人们都热衷于将触控技术应用于电子产品,甚至试图用其取代键盘鼠标?触控技术相比于键盘鼠标真正的优势在哪?在未来有可能实现取代吗?

计算机正在被嵌入到不同的设备中,而我们无法将键盘和鼠标连接到所有设备上,所以我们需要找到其他交互方式。目前与智能对象(又称物联网)交互的解决方案是通过语音识别,这明显具有使用的限制。让我们来看看目前研究人员和公司正在寻求的解决方法。

触摸

多点触摸技术和多点触摸手势的进步已经使触摸屏成为受欢迎的界面。 研究人员和初创公司正在努力改善触摸体验,触摸的强度,手指的哪个部分触摸等等。

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iPhone 的 3D Touch 能够感应按压强度

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Qeexo 了解手指的哪一部分触摸了屏幕

语音

美国国防高级研究计划局在 70 年代就资助了这一领域的研究!但是一直到最近,声音才开始有用。 由于深度学习,现在我们已经非常擅长语音识别。 现在,语音的最大挑战不是转录,而是基于上下文感知意义。

眼睛

在眼球追踪中,我们要么测量凝视(人们正在看的地方),要么测量眼睛相对于头部的运动。 随着相机和传感器成本的降低,以及虚拟现实眼镜的日益普及,作为界面的眼球跟踪变得有用。

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Google 收购 的 yefluence 允许用户通过眼睛来使用虚拟现实

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2015 年 IPO 的 obii 与消费电子制造商合作,将其眼动追踪技术嵌入其中

手势

手势控制是我最熟悉的人机界面,我亲自做过各种手势控制方法的科学研究。用于手势检测的技术包括:

惯性测量装置 (IMU)

加速度计,陀螺仪和指南针(全部或部分)的数据用于检测手势。 重新校准和降低对精度的需要是这种方法存在的一些问题。

红外+摄像头(深度传感器)

我们所看到的大多数酷炫的手势检测系统都使用了高质量相机,红外照明器和红外相机的组合。投射到场景中的成千上万的小点,了解对象的距离。 Kinect,英特尔的 RealSense,Leap Motion,Google 的 Tango,都是基于这种技术。

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Leap Motion是手势控制的消费级设备

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为了实现 FaceID 苹果已经把这一切都嵌入了 iPhone X 的前置摄像头中

电磁场

在这种方法中,用户的手指或身体起到导电体的作用,干扰使发射机和接收机之间的电磁场。

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AuraSense 的智能手表中使用 1 个发射器和 4 个接收器天线进行手势控制

雷达

雷达早已被用于追踪飞机、轮船和汽车等物体。 谷歌的先进技术和项目(ATAP)组通过将雷达缩小到 8 毫米 × 10 毫米的微芯片而取得了令人瞩目的成就。这个通用的手势控制芯片组可以嵌入到智能手表,电视机和其他物体中进行手势追踪。

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Google ATAP 的 Soli 项目

生物信号

如果看到这你还觉得没什么厉害的,让我们更进一步,上面提到的所有方法都是围绕测量和检测手势的副产品。

通过处理直接来自我们肌肉神经的信号,我们可以更进一步接近大脑意图。

通过将传感器放置在肱二头肌/三头肌或前臂上的皮肤上而获得的表面肌电图(sEMG),从不同的肌肉运动单元获得信号。 虽然 sEMG非常嘈杂的信号,还是可以检测到一些手势。

理想情况下,一般人愿意在手腕上佩戴传感器。 然而手腕中的肌肉是很深的,因此很难获取可以准确地用于手势检测的信号。

一家名为 CTRL Labs 的新公司,通过手腕的 sEMG信号 进行手势控制。 CTRL 实验室的设备测量 sEMG 信号,并且检测来自该运动背后的大脑的神经的驱动。 这距离大脑更近了一步。利用他们的技术,你可以将手放在口袋里,然后在手机上打字。

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来自 Thalmic 实验室的肌肉机器接口

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Thalmic Labs 是第一批开发基于sEMG的消费类设备的公司之一

脑机交互

在过去的一年中,这一领域发生了很多事情。 美国国防高级研究计划局花费 6500万 美元投资神经接口。 Elon Musk 的 Neuralin 融资 2700 万美元,Kernel 已经从其创始人 Bryan Johnson 获得了 1 亿美元的资金,Facebook 正在开发脑机界面。目前有两种非常不同类型的脑机接口:

非侵入式脑机接口

脑电波(EEG),从头皮上获取信号。

这就像在足球场上面放置一个麦克风。你听不清每个人在说什么,但是你可以知道是否进球(来自球场的欢呼和鼓掌)。

基于脑电波的界面并不真正读你的想法。 例如,最常用的 BCI 范例是 P300 拼写器。 你想输入字母“R”; 电脑随机显示不同的字符; 一旦你在屏幕上看到“R”,你的大脑会感到惊讶,并发出一个特殊的信号。 这很聪明的,但我不会是“读心术”,因为我们无法察觉对“R”的思考,而是发现了一个有效的技巧。

Emotiv,NeuroSky,Neuable 和其他一些公司已经开发出消费级 EEG 头戴式。 Facebook 宣布了一项关于脑打字的项目,该项目使用另一种称为功能近红外光谱(fNIRS)的脑部感测技术,其目的是达到每分钟 100 个字的速度。

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用脑波打字

侵入式脑机接口

这是终极的人机界面,通过将电极放在大脑中工作,然而,还需要克服大量严峻的挑战。

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通过侵入式脑机接口控制机器手臂

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挑战

我们上面提到了各种有趣的技术,为什么仍然局限于使用键盘和鼠标。以下是人机交互技术进入大众市场需要具备的功能。

准确性

如果 10次 使用 只有 7次准确,你会把触摸屏作为主要界面吗?用作主界面,必需有非常高的准确性。

延迟

想象一下,按下键后,一秒钟后才显示。 只要一秒钟就没人愿意用了。超过几百毫秒的人机界面毫无用处。

训练

人机界面不应该要求用户花费大量的时间学习新的手势。

反馈

键盘敲击声,手机的振动,语音助手的嘟嘟声,都是为了完成反馈回路。反馈回路是任何界面设计中最重要的方面之一,用户往往不会注意到这一点。我们的大脑不断寻求确认其行动已经完成的成果。

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人机界面的未来

由于上述挑战,我们还没能取代键盘,至少现在还没有。 我认为界面的未来将是:

  • 多模式:我们将在不同的场合使用不同的界面。我们仍然可以使用键盘打字,绘图和设计触摸屏,与我们的数字私人助理进行语音交互,基于雷达的车内手势控制,基于肌肉的手势控制游戏和虚拟现实,以及通过脑机接口选择最适合你心情的音乐。

  • 上下文感知:你在笔记本电脑上阅读了关于北加利福尼亚州野火的文章,然后在你在智能耳机上询问语音助理“那里的风有多大?”。它应该理解你问的是火灾的发生地点。

  • 自动化:在 AI 的帮助下,电脑能更好地预测你打算做什么,所以你甚至不需要发指令。 当你醒来的时候就会知道你想播放一些特定的音乐,所以你甚至不需要一个找歌播放。

材料取自36氪编译组作品:http://36kr.com/p/5106845.html

触摸屏与物理开关的优缺点介绍

按照现在来看是不会的,原因很简单,触摸屏幕的效率绝对不会比键鼠组合更高,而且在使用过程中也一定是键鼠组合要更优于单纯的触屏操作。

设想一下,如果你使用了一块巨大的触屏屏幕来完成键鼠操作,那么你的手需要移动多长的举例来完成鼠标的工作呢?同时还要在屏幕上的虚拟键盘来完成输入工作,且不说敲击感是否很难受这个问题,在虚拟键盘上触屏操作的时候,由于没有实体键盘的存在,盲打会很难实现,输入效率会有明显下降,而且虚拟键盘的存在会影响屏幕的显示面积,影响视觉体验。

而这一切在键鼠套装上是不会出现的,大屏幕只需要调整DPI就可以快速让鼠标到达你想要到达的屏幕位置,不会有那么大的操作动作,键盘的存在只是需要输入法配合就可以完成输入,而不需要占用过多的屏幕面积。

在没有更好的解决方案的情况下,我觉得没有必要用触摸屏替代鼠标键盘组合。

触控时代来了,鼠标会从我们的生活中消失吗?

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触控笔的辛酸和幸运

触控笔这种工具的存在,注定是要伴随着可触控屏幕的应用的;所以当1987年第一款手写识别平板电脑Linus Write-Top诞生的时候,触控笔就随之而产生了。

但是正如我们所知道的那样,从1987年之后一直到2010年1月份iPad诞生,期间的二十余年,有不少人尝试过推出平板电脑——其中就包括比尔盖茨2000年发布的原型产品,但似乎并没有收到人们的欢迎;因此触控笔也一直随之而处于边缘状态。

当然,触控笔并非是平板电脑的专利。实际上早在功能机时代,就已经有手机支持触控笔操作了;比如说2006年发布的Moto E6等手机。甚至到了智能手机时代,三星所推出的Galaxy Note系列都搭载了触控笔。然而,即使是在大屏智能手机上,触控笔依然没有很大的存在空间。

何以如此?原因可能只有两个字:需求。当一个产品的存在不能满足人们需求的时候,它只能处于被忽略状态。在iPad之前,人们对于平板电脑几乎没有什么需求,自然也就对于触控笔没有需求了;而对于智能手机而言,人们显然更习惯于用手指操作。所以,触控笔只能无奈地处于人们的使用需求之外。

后来,虽然iPad作为一款平板电脑推动了人们对于平板电脑的需求,但遗憾的是,运行在iPad上的iOS却是“为手指而生”的;依然没有触控笔什么事儿。

所幸,Surface出现了。

2012年6月19日,微软正式发布了Surface平板电脑,同时发布的还有配合Surface使用的键盘盖和触控笔。此后Surface在发展过程中也在不断改变;几经离合悲欢之后,Surface在第三代完全成为微软用以搭载和展示Window操作系统的产品,它开始代表PC的未来。

值得注意的是,在此过程中,每一代Surface产品都能够通过USB接口使用鼠标,但是微软依然为每一款Surface配备了键盘盖和触控笔。

为什么Surface需要触控笔?

微软为什么要坚持为Surface这个产品系配上键盘盖和触控笔?键盘盖很容易理解,主要是为了提升输入文字效率的需要;但是对于触控笔而言,原因却有些复杂。

首先Surface这款产品的出现,是基于微软在移动互联网时代下对于计算机未来发展方向的一种判断:触控化。如果说iPhone的可触控操作引领了智能手机全面触控化风潮的话,那么iPad作为一款可触控的平板电脑对于上网本的侵蚀,对于微软在PC界的地位构成了巨大的潜在性挑战,但同时也是一个有力的启发。

所以,从Windows8开始,微软决定将Windows操作系统向着“触控友好”的方向发展;与此同时,为了引领众多PC硬件厂商,微软不得不推出搭载Windows 8/8.1/10的Surface系列。而作为一个全新产品类型出现的Surface,在操作方式上除了有传统的键盘和鼠标之外,又多了一种全新的操作方式——触控;而且很明显的是,触控才是微软着力推进的方向。

然而,想要把触控简单地移植到Surface上,并没有那么容易。

触控时代的移动操作系统——比如说iOS和Android,从一开始的设计理念上都是基于手指触控操作的;所以在交互界面的设计上,充分基于手指触控——灵活却不够精准——的特点进行了优化。

而Surface所搭载的Windows8/10系统虽然已经针对手指触控进行了界面优化,比如说应用程序图标磁贴化、Modern UI、扁平化等等,但是Windows 8/10系统作为对以往Windows版本的集成和继承之作,依然是极为复杂的;因此在许多界面下,需要进行极其精准和细微的操作。而这类操作,是我们的手指不能胜任的。

所以,为了最大程度上满足Windows8/10操作系统和Surface对于精准触控的要求,微软坚持使用了触控笔。可以说,触控笔在Surface上的存在是为了弥补手指触控上的不足,同时也是手指触控在功能上的延伸。

当然,不要忘了触控笔作为一支电子笔的本质。它除了操作上的功用,当然也能够实现在一些特定软件下的电子书写功能;比如说微软自家开发的OneNote软件,能够允许用户通过触控笔在该界面下自由书写以记录笔记,从而完整地保留书写的痕迹。

这一点,也是Surface之外的其他的产品——比如说iPadPro,也开始使用触控笔的原因之所在。

一切没有那么容易

当可以精准操作的触控笔来到Surface,鼠标的地位忽然便得尴尬起来;因为鼠标存在的主意义就是在传统的Windows操作系统上实现精细化的操作。而如今触控笔的出现正是要以触控的方式实现这种操作,所以说Surface Pen触控笔对于鼠标有着很大的功能替代性。

当然,事情也没有那么简单。

目前鼠标上还有很多功能是触控笔无法彻底取代的。一个最直观的例子,就是鼠标右键所承载的功能。一般来说,鼠标的左右键分工十分明确,左键所承担的主要是确认、选择、进入等功能,而右键所承担的主要是被选择对象的菜单扩展功能。

然而,目前触控笔的操作方式只有一种——点击触控;因此它只能取代鼠标左键的功能;至于鼠标右键的功能,目前微软给出的操作方式是通过长按触控来实现。但这种实现方式并不十分方便,而且还有些耗费时间,影响人们的工作效率和使用体验。

鼠标还有一个重要功能——鼠标悬停,这是触控笔完全无法实现的。鼠标悬停功能的实现是基于鼠标图标(就是那个可爱的小箭头)在电脑屏幕上的存在的。正是由于这个小箭头,鼠标对于电脑的操作有了一个明确指引和反馈;而且更重要的是,这个小图标在操作系统桌面上的位置改变,实际上就已经构成一种操作反馈——这就是所谓的鼠标悬停。实际上,微软在Windows系统的很多实用界面都使用了鼠标悬停功能;比如说Windows 7右下角的鼠标悬停桌面预览功能、许多操作选项在鼠标悬停时自动出现的功能介绍等。

不仅如此,许多网页也充分地使用了鼠标悬停功能;只要鼠标滑过,就会出现不同的反馈。这个也是触控笔无法实现的操作。

这是无可奈何的事情。当初鼠标的发明太过成功,它在被人们欢呼雀跃地接受的同时也被赋予了太多的期待和功能;在这种情况下,要想以一种新的方式取代它,那就相当于把人们曾经在鼠标上付出的智慧和心血全部放弃。这无论如何都是一件不容易的事情。

那么未来呢?

2012年,华盛顿邮报针对“鼠标会消失吗”这一问题进行了调查采访;在鼠标的诞生地——斯坦福研究院附近的一所幼儿园里,一位老师说道:“这里的许多孩子从未见过计算机鼠标。”这些孩子都在使用可触控设备。

人机交互永远是人们使用计算机和互联网的过程中所要必须面对的一个基本主题。从1963年被发明到现在,鼠标已经存在于这个世界上半个多世纪了,它自然不会轻易退出。

然而触控时代已经到来;也许有一天,它会最终完成自己的使命。

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文章链接:https://www.zsic.net/kaiguan/185.html,本文共5840个字,预计阅读时间需要15分钟。
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