將多點觸控和觸感響應(yīng)結(jié)合起來

　　自2007年帶電容觸摸屏的移動電話問世以來，用戶與移動電話的交互方式發(fā)生了重大改變。事實上，這些新近推出的手機非常受市場歡迎，以至于國際數(shù)據(jù)公司（IDC）預(yù)測到2013年，基于電容式觸摸屏的手機的銷售量將增至4億臺以上。這占到了所有基于觸摸屏的手機（5億臺）的80%，在屆時的全部14.6億部（預(yù)測數(shù)字）手機中占到近30%。

　　目前市場上有如此之多的電容式觸摸屏手機型號，所以大多數(shù)用戶以及工程師對這些觸摸屏提供的用戶體驗改善都十分熟悉。簡而言之，它們引入了一種動態(tài)的、軟件控制的用戶界面（UI），能夠針對運行在設(shè)備上的許多應(yīng)用進行快速的定制。此外，有了觸摸屏之后，就不再需要傳統(tǒng)機械按鈕，從而能夠在不增大設(shè)備尺寸的前提下獲得大得多的顯示區(qū)域。而且電容式觸屏技術(shù)是全固態(tài)的，可得到極長的設(shè)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(shè)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(shè)計之中都已經(jīng)采用了基于觸感和加速度計的運動傳感。

　　不過，OEM公司越來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(shè)計體驗。因此，Synaptics與Immersion，TheAlloy設(shè)計公司，Astonishing Tribe（TAT）公司以及德州儀器公司啟動了Fuse概念手機項目（見圖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提供更有吸引力的用戶界面

　　本文將通過Fuse概念手機進行案例分析，簡要地描述在實現(xiàn)豐富的觸摸輸入子系統(tǒng)和觸感體驗優(yōu)化時所遇到的設(shè)計難題及其解決方案。

　　實現(xiàn)難題

　　盡管Fuse手機基于TI OMAP 3630參考設(shè)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：

　　● 通過集成的傳感器和應(yīng)用縮短了延遲、加快了速度。

　　● 極佳的多點觸控用戶體驗：應(yīng)用將具有類似于其外觀的“感覺”，并像預(yù)想的那樣做出“響應(yīng)”。

　　● 對無經(jīng)驗用戶而言，增添了更為直觀的使用方式，帶來了卓越的用戶體驗。

　　正如大多數(shù)工程性項目一樣，難題在于如何在緊張的最后期限來臨之前將幾項新技術(shù)整合起來，并體現(xiàn)出全部優(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：

　　● 多種傳感器的總線競爭。

　　● 系統(tǒng)的正確暫停，以實現(xiàn)極佳的觸感體驗。

　　● 用戶界面與多個輸入、輸出通道的協(xié)調(diào)

　　在設(shè)計Fuse手機時，最主要的問題是總線競爭和傳感器沖突。鑒于設(shè)備觸摸屏上有4個獨立的傳感器，背觸摸板、壓力傳感器和加速度計在彼此的數(shù)據(jù)正確或不正確時的同步對于用戶界面能否正常工作是至關(guān)重要的。用戶界面和系統(tǒng)的設(shè)計必須做到，在任何給定時刻都只使用正確的傳感器。

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

　　解決這個問題的一種策略是，開始時同時啟用這兩個觸摸區(qū)域，然后，一旦用戶開始輸入數(shù)據(jù)，就只監(jiān)視用戶選擇的觸摸傳感器。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，以確保輸入的有效性。

　　觸感效應(yīng)

　　在開發(fā)Fuse手機時，設(shè)計需要容納一塊“浮動的”觸摸屏。也就是說，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，以便得到更簡潔和響應(yīng)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型的懸浮設(shè)計，因為它們能夠進行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)以便在接觸時觸發(fā)，這一點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(yīng)觸發(fā)，其中根據(jù)電感觸摸的尺度或長度的不同會出現(xiàn)不同的觸感效應(yīng)。

　　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，除了某些專業(yè)的第三方應(yīng)用之外，它目前在設(shè)備上的主要用途是在縱向和橫向模式之間切換——只不過在許多情況下并不可靠。

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

　　在Fuse手機用戶界面的主屏幕上，傾斜設(shè)備將造成圖標(biāo)向上或向下滑動，并產(chǎn)生相應(yīng)的觸感效應(yīng)。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，用戶界面要加以調(diào)節(jié)，以避免很輕微的傾斜就造成圖標(biāo)在屏幕上滑動。另一方面，對于彈球游戲而言，加速度計的快速響應(yīng)使得游戲體驗幾近亂真。這再一次重申了用戶界面設(shè)計對于控制復(fù)雜的傳感器集合的重要性。

　　定義用戶界面

　　這個項目成功的關(guān)鍵在于Fuse合作開發(fā)者合在一起的用戶界面定義。它們的演化包括最初的概念（由Synaptics提出，TheAlloy進一步加以定義），運行正常的用戶界面，以及最終的解決方案（由TAT全部實現(xiàn)）。最初的指導(dǎo)方針確保了在整個開發(fā)過程中體驗都接近于目標(biāo)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(yīng)用到一種具有凝聚力的體驗，而不僅僅是雜亂演示的簡單堆積。所有這些的啟示就是以用戶為中心的自頂向下設(shè)計的重要性，因為如果沒有這種自頂向下的設(shè)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能夠增強用戶體驗的豐富程度，但只有用戶界面才能夠確保在正確的時間使用正確的傳感器，并協(xié)調(diào)一致。

　　輸入、可視化和觸感效應(yīng)的時間選擇對于更為豐富的用戶體驗是至關(guān)重要的。也就是說，如果設(shè)備要良好地運行，那么無論是傳感還是觸感，每種技術(shù)的貢獻都需要作為整體的一部分加以規(guī)劃，而不能將其看作獨立的技術(shù)特點。用戶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上，對脫穎而出的持續(xù)需求使得很多設(shè)計人員都在搜尋用戶體驗的創(chuàng)新。隨著基于觸摸屏的手機被市場所接受，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，存在著大量的機會。