全方位觸控驗證、測試儀器與解決方案

自從個人行動終端裝置的觸控人機接口如智能型手機與平板電腦逐漸風(fēng)靡整個消費性電子市場，不僅影響了原有筆記本電腦或個人電腦的市場規(guī)模外，更壓縮「后PC時代」的提早來臨。為了不讓行動裝置的中、小尺寸觸控型態(tài)專美于前，微軟為了提振整個PC的應(yīng)用市場與使用趨勢，也推出了針對大尺寸觸控人機接口為主的Windows 8操作系統(tǒng)。可以預(yù)期的是，未來包括中、小尺寸的行動裝置或傳統(tǒng)以家用、商用電腦為主的大尺寸PC裝置都逐漸走向一個以觸控技術(shù)為操作接口的全新使用模式與情境。

換言之，多樣化的觸控技術(shù)如電阻式、電容式、紅外線式以及聲波式等等，都將應(yīng)用在多元化的電子裝置領(lǐng)域上，包括PC、行動裝置、家電以及車用系統(tǒng)等等;于此同時，如何讓具備觸控技術(shù)的產(chǎn)品驗證能更加直接、快速且更加接近人們?nèi)粘Ｐ袨榈牟僮髑榫常a(chǎn)品的測試技術(shù)及相關(guān)解決方案就成為主要關(guān)鍵。百佳泰透過技術(shù)人才與精密儀器的整合，將陸續(xù)推出針對觸控技術(shù)的效能和質(zhì)量驗證方案，本篇率先以甫上市的Windows 8為例子，為大家說明Windows 8觸控認證的標準與需求;后續(xù)，我們也將針對各式電子裝置如手機、平板、PC或電視，提供一套最完整且嚴密的觸控驗證方案，讓尖端的軟、硬件、前端的開發(fā)商以及終端的使用者都能擁有優(yōu)化的觸控體驗。

擁抱Win 8一觸即發(fā)

事實上，微軟在Windows 7時代就已內(nèi)嵌觸控技術(shù)，且操作系統(tǒng)底層也支持多點觸控屏幕設(shè)計，但因為當(dāng)時的觸控面板技術(shù)與相關(guān)零組件應(yīng)用仍不成熟，使得普及率不佳。隨著技術(shù)的進步與市場動能發(fā)酵，微軟于日前正式推出搭載全新觸控操作接口的Windows 8，提供更完整的應(yīng)用整合以符合觸控的使用情境外，更對于觸控屏幕的標準規(guī)格進行嚴謹?shù)尿炞C要求。

為了讓整個Windows 8的觸控反應(yīng)與使用者經(jīng)驗?zāi)苓_到最高水平的要求，微軟針對各廠商的觸控屏幕效能，建立一套完整的認證標準，包括多點觸控、觸點精準度以及偏差值的驗證外，觸控屏幕本身也不能有噪聲(noise)或延遲(latency)干擾的問題存在，才能符合Windows Touch Logo的認證標準。由于新一代觸控屏幕必須搭載Windows 8操作系統(tǒng);因此在認證測試上，將針對觸控屏幕產(chǎn)品進行驗證，而非驗證單一觸控芯片組而已。另外，現(xiàn)階段Window 8觸控認證的限制較多，除了微軟所要求的指定測試儀器外，測試后的結(jié)果還必須送往WTTL(Windows Touch Test Lab)進行再次驗證，才能成功地獲得Windows 8觸控認證。

根據(jù)微軟的官方宣告，在觸控的使用情境上，基本的手勢操作最多只需要兩根手指頭;然而，兩根指頭的操控會局限許多應(yīng)用程序的使用性。因此，Windows 8 Touch認證特別要求至少能支持五根手指操作的數(shù)字觸控轉(zhuǎn)換器(digitizer)。特別的是，微軟希望能夠讓整個觸控使用情境能視使用者需求而自由運用多點觸控的手勢或組件。為此，微軟將設(shè)計的重點放在最少使用五根手指操控，以滿足單手(即五根手指)或多根手指/多只手的操控狀況，提供更多機會讓觸控應(yīng)用發(fā)揮到極致。除此之外，Windows 8的用戶接口也會影響到觸控組件的設(shè)計，例如屏幕邊緣的輕掃或滑動手勢。傳統(tǒng)上，屏幕的邊緣通常是觸摸靈敏度較低的區(qū)域，硬件開發(fā)商較不會特別重視;然而，微軟認為邊緣的滑動將成為日后觸控使用情境的關(guān)鍵成功因素。尤其，搭配Windows 8的全新Modern UI界面，觸控的反應(yīng)將提升整體操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序的交互效能表現(xiàn)。

值得注意的是，因為觸控的使用行為不是一件容易被量化的標準，其中又與使用者本身的使用習(xí)慣與情境有密切的關(guān)系。在秉除個人化的因素后，微軟將盡最大可能來優(yōu)化觸控操作的軟件輸入過程與硬件反應(yīng)速度，設(shè)計出所謂的Windows 8觸控操作手勢(圖一);因此，高標準的觸控驗證與測試就顯得極為重要。例如：

-增加長按、縮放等手勢的適應(yīng)性：長按的手勢很難計算，到底按壓停留的時間長短為何，皆需要被精準地校對，才能有效簡化手指在整個用戶接口的觸摸范圍中，讓操作變得更容易。

-個別點擊的重要性：反應(yīng)在觸控屏幕的響應(yīng)率、鍵入速度和觸控點數(shù)量。

-輕掃與滑動：調(diào)整整個觸控屏幕的輕掃或滑動速率計算，讓系統(tǒng)能有足夠時間進行輕掃、滑動與點擊的判斷。

-從邊緣輕掃：許多觸控屏幕對于邊緣位置的觸控反應(yīng)都不佳，造成從屏幕邊緣快速輕掃的手勢無法正常運作。

整體來看，由于智能型手機、平板電腦的普及率已經(jīng)讓用戶逐漸習(xí)慣觸控屏幕的用戶接口與行為，觸控操作已然成為一件再平常不過的事情。相較于上述裝置所支持觸控技術(shù)的屏幕尺寸只到9、10寸的設(shè)計，微軟為整合所有的觸控操作情境，從小屏幕7~10寸到大屏幕20~27寸的應(yīng)用將全面一網(wǎng)打盡與支持。可以預(yù)期的是，未來一體成型的計算機(All-IN-One PC)市場絕對會扶搖直上，透過觸控屏幕技術(shù)搭載Windows 8觸控支持的操作系統(tǒng)，將可建構(gòu)最完整的觸控技術(shù)解決方案。

為了優(yōu)化整個觸控屏幕的使用性，微軟針對觸控屏幕認證訂立完整且嚴謹?shù)臏y試計劃，不外乎是為了讓中、大尺寸的觸控屏幕也能擁有最完美的觸控反應(yīng)。尤其在拖曳屏幕對象的操作測試，必須以單指、雙指、多指、兩指輪替、單指劃線、五指劃線等繁復(fù)的測試項目為標準，通過才能達到觸控屏幕功能正常表現(xiàn)。為此，百佳泰擁有最完善的觸控測試儀器(表一)，針對不同測試項目與需求，提出最可靠的觸控測試解決方案。開發(fā)商的產(chǎn)品必須通過以圖二為例的觸控測試，才能呈報結(jié)果至WTTL進行復(fù)測，全部都通過認證后才能獲得Windows Touch認證資格。

自從微軟正式發(fā)布Windows 8操作系統(tǒng)以來，相關(guān)升級與推廣服務(wù)也如火如荼地展開，對于觸控功能的強化與高規(guī)格標準，Windows 8也許能為平板電腦與筆記本電腦的觸控需求與產(chǎn)業(yè)體系帶來革命性的變化。對于開發(fā)商來說，不論是平板電腦、筆記本電腦或是All-IN-One PC，都不能因為屏幕尺寸大小而忽略Windows Touch認證的基本要求。

根據(jù)Digitimes Research報告指出，全球觸控面板出貨量預(yù)計在2013年達到17.5億片，較2012年同比成長17.2%.其中，手機所使用的觸控面板依舊為最主要應(yīng)用類別，其出貨量約為12.8億片，較2012年成長14.2%，且占整體73.0%.平板電腦的出貨量約為2.3億片，占整體13.3%而居次，同比成長38.2%;觸控式PC的出貨量則為2，633萬片左右，同比成長251.3%.值得注意的是，觸控式PC的需求呈現(xiàn)極大幅度的成長，這不僅顯示大尺寸PC在觸控面板具有市場優(yōu)勢外;Digitimes Research也預(yù)估(見圖一)，AIO PC占臺式機出貨將持續(xù)攀高，估今年約8.7%，明年可望上看10.4%.

然而，微軟于2012年推出以觸控面板為號召的Windows 8操作系統(tǒng)，卻未如預(yù)期能推升整體PC市場的買氣，盡管市調(diào)機構(gòu)或觸控面板大廠對于2013年的成長動能依舊十分樂觀，但大尺寸觸控應(yīng)用能否開創(chuàng)出新的榮景也取決于其技術(shù)根本的良率、效能以及穩(wěn)定度才是。如何將觸控面板的質(zhì)量達到最佳狀態(tài)，讓各家廠商或使用者能普及應(yīng)用，將成為百佳泰關(guān)注的焦點。尤其，可預(yù)見的未來應(yīng)用如AIO PC、IVI車載信息娛樂系統(tǒng)等都將升級成觸摸屏;在此，我們特別針對我們在觸控驗證領(lǐng)域的專業(yè)知識與實際測試所面臨的問題和大家分享。

針對觸控面板測試，重點應(yīng)落在兩大方向功能性測試(Functionality test)與精確度測試(Accuracy test)兩方面。

功能性測試

-裝置兼容性測試

測試目的為檢查DUT在不同系統(tǒng)的USB端口的插拔功能。

-觸控功能測試

測試目的為檢查觸控面板的觸摸手勢與相關(guān)規(guī)范可否在DUT上正確執(zhí)行。另外，為確保使用者滿意，微軟也不疑余力的推出觸控驗證的需求標準。

-電源管理測試

測試目的為檢查DUT從電源管理狀態(tài)恢復(fù)時的菜單現(xiàn)。

精確度測試

測試目的為透過精密的觸控測試儀器來檢查DUT的觸控精確程度。

正因為要詳盡地測量出觸控面板的功能性與精確度并非易事，涉及的范圍包括裝置本身的硬件、軟件、分位以及算法等因素。不可否認地，在經(jīng)過多年時間的技術(shù)演進，觸控面板的尺寸除了越作越大之外，使用者都期許能擁有更精確、更節(jié)能且高反應(yīng)良率的觸控產(chǎn)品。為了達成這項技術(shù)規(guī)格的質(zhì)量穩(wěn)定與效能保障，建立一套完整的測試解決方案絕對是各家廠商在驗證或推出觸控應(yīng)用產(chǎn)品的必要條件。因此，百佳泰特別針對在實際驗證觸控面板測試時，例如電容式或光學(xué)式觸控面板比較常遇到的問題跟分析做一些分享，希望可以提供廠商在開發(fā)或驗證產(chǎn)品時一個參考準則。

問題分享一：Touch Jitter Tests

在驗證Touch Jitter Tests時，因為觸控手勢所畫的線在抖動(Jitter)超過1 millimeter就會Fail，而在一般垂直或水平的畫線測試上，電容式與光學(xué)式面板都沒有太大的問題。然而，當(dāng)畫線測試為五條斜線、畫圓圈或畫半圓時(表一)，不論是電容式或光學(xué)式觸控面板皆容易受到靜電反應(yīng)不良或線路遮蔽的影響而產(chǎn)生誤差，造成測試Fail，因此廠商必須不斷的根據(jù)測試結(jié)果的分位進行調(diào)整才能通過測試要求。

問題分享二：Touch Input Tests

當(dāng)觸控手勢為畫五條斜線時，光學(xué)式觸控面板因其技術(shù)為發(fā)射端發(fā)出紅外線而形成紅外線網(wǎng)塊，當(dāng)用戶碰觸屏幕時，部分紅外線會被遮蔽，導(dǎo)致部分接收端無法接受到紅外線，系統(tǒng)因而計算出觸碰位置。此結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點是能以任何物體進行操作，然其主要缺點是用戶可能在觸碰屏幕前先遮蔽了紅外線，因而造成錯誤的觸控輸入。因此，再畫五條斜線時，光學(xué)式面板因其感應(yīng)方式不同就容易受到線路遮蔽的影響而產(chǎn)生Fail的情形(表二)。在此，除了建議增加燈管以提高紅外線的網(wǎng)塊區(qū)域外(相對地會提高成本)，我們也會建議廠商必須針對算法或分位作更精密的調(diào)整，以合乎規(guī)范的要求。

問題分享三：Touch Physical lnput Tests

在打點測試部分，電容式或光學(xué)式面板都容易Fail;舉電容式面板來說，因其技術(shù)特性為利用排列的透明電極與人體之間的靜電結(jié)合所產(chǎn)生的電容變化，從所產(chǎn)生的誘導(dǎo)電流來檢測其坐標。在作Tap Coverage——Center(表三)時，一些比較特定的位置就容易打擊不到測試要求的點;尤其，整個微軟制定的測試要求為50點的位置都要過，只要發(fā)生一次Fail就需要重新調(diào)整算法及分位。

問題分享四：Touch Z Axis Test

對使用者來說，如果在使用觸控面板過程中發(fā)生因為面板太過敏感，使用者尚未觸控到點位時就發(fā)生了反應(yīng)，這樣的狀況會造成很大的困擾。所以在測試面板時，Z軸的觸控測試是需要注意的一個項目。廠品的算法或電流反應(yīng)設(shè)計的不佳時，就會造成觸控面板有類似騰空的觸控反應(yīng)。微軟也特別在這個方面有相關(guān)的規(guī)范，在0.5 millimeter以內(nèi)就有觸控反應(yīng)的結(jié)果是定義為Fail的。

總結(jié)來說，我們可以從實際的驗證經(jīng)驗來歸納兩類別的Fail情況，首先在裝置的硬件和分位「基本宣告」方面，許多廠商的裝置設(shè)定，例如Sample Rate或人因接口裝置協(xié)議等，皆必須遵循其官方宣告及其相關(guān)規(guī)格要求。否則，我們在作觸控測試的基礎(chǔ)檢驗(basic check)時，就容易發(fā)現(xiàn)廠商的裝置宣告并不符合我們的正式驗證要求。另一方面，最容易產(chǎn)生Fail的情形即是實際操作「Touch Jitter」的測試時，其抖動范圍不能超過1 millimeter，或未真正觸摸到時就產(chǎn)生的Z軸報點情形等等。這部份我們準備了兩套精密的觸控測試儀器來協(xié)助廠商進行測試、疑難解答以及再復(fù)測的流程，透過與廠商現(xiàn)場的合作與交流，一起為觸控驗證領(lǐng)域發(fā)掘更多不為人知的議題。在硬件方面，我們發(fā)現(xiàn)到

-觸控面板的貼合有誤差會導(dǎo)致實際上接觸的點與觸控面板的反應(yīng)有誤差，關(guān)于這種硬件端的問題則需要更換正常的觸控面板。

-屏幕外框組裝不良或運送過程撞擊造成浮起，都必須重新鎖緊或更換面板。

-紅外線燈管故障，造成特定區(qū)域無法判讀，則須更換紅外線燈管。

在分位方面，

-觸控誤差過大，重新校正。

-觸控誤差過大，更新分位。

-觸控誤差過大，更新算法。

-報點或誤報點，裝上穩(wěn)壓器來解決電源噪聲的干擾或更新算法。

盡管各廠商與使用者對于觸控面板的發(fā)展皆抱持樂觀的態(tài)度，觸控的使用情境也將不斷蔓延至各式的電子裝置上;從目前的供應(yīng)鏈狀況來看，或許大家關(guān)心的不外乎為觸控面板的產(chǎn)能規(guī)?；蚋骷业墓┴浤芰ΑＨ欢袌鼋邮芏热Q于終端價格與成本控制等外在因素;觸控面板的良率、技術(shù)以及反應(yīng)提升才是觸控面板商業(yè)規(guī)模能否成功推向中、大尺寸裝置的關(guān)鍵成功因素。

我們在此特別探討觸控驗證的幾項關(guān)鍵議題與解決方案，除了觸控技術(shù)如電阻式、電容式或光學(xué)式等等不同，在驗證時就必須根據(jù)其技術(shù)根本的不同來進行差異化的驗證方案。觸控技術(shù)的發(fā)展仍在持續(xù)演進，惟透過更深入的研究、技術(shù)資源與精力投入，才能找出關(guān)鍵的技術(shù)升級模式和相關(guān)解決方案，讓市面上越來越普及的觸控裝置達到最佳良率、效能的理想目標。百佳泰推出完整的觸控測試解決方案并針對這些驗證過程中發(fā)現(xiàn)的問題肇因作出歸納性的報告，以提供相關(guān)廠商問題偵錯與肇因的協(xié)尋與技術(shù)支持。另外，身為微軟長期的合作伙伴，提供全方位的WHCK、WLK以及ADK驗證咨詢服務(wù)，我們也針對Windows RT準備專屬的測試平臺與環(huán)境，以最有效的驗證流程與方法，協(xié)助您驗證裝置并通過所有測試項目的要求，迅速建立test logs以利提交認證申請。