看人机界面互动技术的发展新趋势

  仪器仪表网 ·  2012-07-30 09:58  ·  49427 次点击
人机界面虽然种类繁多,但是近几年来最重要的技术发展,多数研发人员甚至终端消费者都会同意,即多点触控(Multi-touch)、动作感应技术(MotionSensingTechnology)、以及虚拟实境(virtualreality)这三点莫属,特别是前两者的发展,在iPhone与Wii的热卖下,几乎已经达到人尽皆知的程度,而后者也相当热门。
不过设计者的眼光必须看的比现况更远,前述三项技术的发展新趋势,现在也已经可以看出端倪,甚至已经落实到产品上,严格说起来已经不是趋势而已经是实践,当然是人机界面设计者更不可忽略的发展。多点触控的重要发展趋势为强化触觉式触控回馈能力,动作感应技术则强调能够直接侦测全身动作、虚拟实境则改良为扩增实境,以下分别叙述其发展状况。
触觉式触控回馈
无论是单点还是多点触控,在实作之后,许多研究发现,触控的人机界面,由于通常是设计在屏幕之上,无论是否触发了设备的反应,触觉的感觉部分完全相同,除了难以判断是否已经完成了指令外,更有可能造成肌肉的伤害,因为在一般的界面中,指尖按压的瞬间感觉,已经足够让大脑判断,并将手指的加速度减低到零,但是多点触控却没有办法这样做,因此手指很难施加压力的强度,久而久之累积之下,可能又成为新的文明病。
除此之外,由于现在多点触控的承载装置,多是液晶屏幕,但是此类屏幕在强光下,可能会有看不清楚的情况,或是在不方便一直盯著屏幕看的地点使用,都会让触控屏幕比起传统的界面,例如键盘,让使用者更为困窘。前述状况的解决之道自然是合理的触控回馈技术,触控回馈技术的发展,由简易到困难,历经视觉、听觉、触觉三个回馈阶段。
视觉回馈阶段在触控技术落实后,即被采用,在屏幕上显示不同的状态,让使用者明白其输入已经被接受,但是这样的回馈机制却几乎无法解决前述的问题,因此很快被听觉回馈系统取代,即在触控讯号被接受时,装置会发出声音让使用者明了,甚至听觉回馈还能够模拟使用者熟悉的机器或键盘声,让使用者操控的亲切感与熟悉度更高。但声音回馈乍看之下解决了前述的问题,但是却又制造了新的问题,因为声音可能会对不相干的旁人造成干扰,或是让使用者泄漏本身的隐私,或是在吵杂的环境听不清楚或误听等问题,因此最新的发展让触控回馈特别强调触觉回馈机制。
触觉回馈还可以细分为震动回馈与力回馈两种,但通常合并讨论,此种利用触感的回馈机制之优势,根据工研院IEK的研究,有下列几种:1、可量化的讯号侦测:藉由软硬件的配合侦测而提供量化的触觉回馈程度。2、模拟机械按键的操作手感:机械按键允许使用者可以藉由指尖的触感来确认操作是否正确,然而普通触控面板无法提供同样触感。3、更多样式的使用者回馈机制:除了影像回馈及声音回馈之外,触感回馈亦能补足使用者的使用体验。4、降低视觉负荷:具有触感回馈的触控面板可以降低使用者的视觉负荷,尤其使用者在视野受限的情况之下依然可以操作。
全身动作侦测
任天堂(Nintendo)几年前推出的Wii游乐器将姿态侦测纳入游戏机,彻底的改变了长久以来的游戏机控制模式,不过其在游戏控制器手把中,加入动作感应器的作法,将被微软(Microsoft)箭在弦上即将推出的XBOX360的杀手级武器「ProjectNatal」强势挑战。
ProjectNatal是指一种全新的姿态侦测人机界面。Wii虽然能够侦测使用者的姿态,而在游戏中做出相应的变化,甚至推出了Wii脚踏垫与WiiMotionPlus装置来侦测更精确的脚部姿态与加速度,但是无论怎么变化,都需要外部的装置辅助,甚至为了进化更先进的侦测功能,需要的外部装置也越多。
但ProjectNatal则只要使用者站到含有此技术的XBOX360前方,就可以与装置互动,使用者完全不需要任何外部装置。侦测的装置则是名为「Zcam」,是一个摄影机,但最独特的技术与特征,是在于其镜头旁边有一圈LED光源,会发射光波(红外线)记计算光源碰到物体而反射回来的时间,而即时计算达到三空间的相对位置体。,
Zcam的原理其实跟雷达或声纳一样,但是利用镜头发射的是光波而非声波,并利用半导体技术的进步,能更精准的计算与定位出3D立体空间的相对位置变化,并能及时计算达到每秒60页面的连续画面,而据传Zcam本身的运算不需要依赖主机的辅助,所以能让游戏主机专心计算画面内的效果,姿态感测与运算部分完全由摄影机来负责。当然,除了姿态传感器,ProjectNatal也有阵列麦克风等装置,感测声音。
当然,ProjectNatal的设计可预见一些明显的缺点,例如Zcam的摆放位置容易受到限制,如果周围或是使用者身上有可以吸收红外线的设备,就会让Zcam的侦测失准等,但是整体来观察,Zcam的感测设计,从2009年在CES与E3展示之后,就引起相当高的关注与期待,也让对手任天堂与索尼(Sony)纷纷表示有类似的技术将推出,显示竞争对手也都认为ProjectNatal是一项重大的威胁。
扩增实境
虚拟实境的概念是将现有的多媒体化声音、影像、绘图、文字等技术加以整合与改良,一起呈现到使用者前,核心概念是让使用者有身历其境的感觉,例如模拟出一个虚拟博物馆,却让使用者与亲访该处的游客有相似的体验。
虚拟实境的发展,过去受限于计算机的处理能力,无法做的非常拟真,虽然现在计算机科技发展突飞猛进,但是对于模拟真实环境还是力有未逮,例如气味的真实模拟。
因此许多研究者与开发人员,认为虚拟实境技术发展不能纯然利用虚拟技术,如果能够结合实境,反而能够发挥更大的效果,顺著这个理论发展出一支分派,即扩增实境,因此扩增实境严格来说并非虚拟实境的改良,而是新的应用方式。
扩增实境能够在现实的基础上,加入虚拟的影像,例如使用者戴上眼镜,就能够在眼镜中为看到的景观加上批注,例如某栋建筑物的用途(手机镜头与屏幕亦可做到),或是GPS讯号直接与车窗看到的影像做结合,达成更直观更明确的导航。
过去由于虚拟实境需要携带的装备,非常庞大笨重,但是目前已经可以微缩到如同数码眼镜或是手机内装置的大小,因此扩增实境未来的发展甚至比虚拟实境还被看好。

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