基于移動平臺的觸摸屏人機交互方式的調(diào)研與探究

1、人機交互調(diào)研報告題 目 基于移動平臺的觸摸屏人機交 互方式的調(diào)研與探究 學(xué) 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 計算機科學(xué)與技術(shù) 姓 名 田豐 學(xué) 號 20111221249 班 級 計1112 二O一三 年 十 月 二十 日一、觸摸屏概述隨著計算機技術(shù)的普及，在20世紀90年代初，出現(xiàn)了一種新的人機交互作用技術(shù)觸摸屏技術(shù)。利用這種技術(shù)使用者只要用手指輕輕地碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現(xiàn)對主機操作，這樣擺脫了鍵盤和鼠標操作，使人機交互更為直截了當(dāng)。因此，觸摸屏技術(shù)已成為當(dāng)前最簡便的人機交流的輸入設(shè)備。二、觸摸屏發(fā)展史1971年，美國人SamHurst發(fā)明了世界上第一個觸摸傳感器。雖然這個儀器

2、和我們今天看到的觸摸屏并不一樣，卻被視為觸摸屏技術(shù)研發(fā)的開端。當(dāng)年，SamHurst在肯尼迪大學(xué)當(dāng)教師，因為每天要處理大量的圖形數(shù)據(jù)而不勝其煩，就開始琢磨怎樣提高工作效率，用最簡單的方法搞定這些該死的圖形。他把自己的三間地下室改造成了車間，一間用來加工木材，一間制造電子元件，一間用來裝配這些零件，并最終制造出了最早的觸摸屏。這種最早的觸摸屏被命名為“AccuTouch”，由于是手工組裝，一天生產(chǎn)幾臺設(shè)備。1973年，這項技術(shù)被美國工業(yè)研究雜志評選為當(dāng)年100項最重要的新技術(shù)產(chǎn)品之一。不久，SamHurst成立了自己的公司，并和西門子公司合作，不斷完善這項技術(shù)。這個時期的觸摸屏技術(shù)主要被美國軍方

3、采用，直到1982年，Sam Hurst的公司在美國一次科技展會上展出了33臺安裝了觸摸屏的電視機，平民百姓才第一次親手“摸”到神奇的觸摸屏。從此，觸摸屏技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于公共服務(wù)領(lǐng)域和個人娛樂設(shè)備。人們逐漸習(xí)慣用“摸”的方式，在電子售貨機上選購商品，在卡拉OK機上點播歌曲，在銀行、醫(yī)院、圖書館、機場查詢自己需要的信息。1991年，觸摸屏正式進入中國。1996年中國自主研發(fā)的觸摸自助一體機投入生產(chǎn)。今天我們在大街小巷看到的“數(shù)字北京信息亭”就離不開觸摸屏技術(shù)，有了它，即使不會使用電腦的人也能輕易查到“我在哪里”、“我要到哪去”。三、觸摸屏定義觸控屏（Touch panel）又稱為觸控面板，是個

4、可接收觸頭等輸入訊號的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動各種連結(jié)裝置，可用以取代機械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果。四、觸摸屏的工作原理  為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鍵盤。工作時，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標

5、，再送給CPU，它同時能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。五、觸摸屏的主要類型   從技術(shù)原理來區(qū)別觸摸屏，可分為五個基本種類：矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏、電阻技術(shù)觸摸屏、電容技術(shù)觸摸屏、紅外線技術(shù)觸摸屏、表面聲波技術(shù)觸摸屏  觸摸屏發(fā)展趨勢  目前觸摸屏的應(yīng)用范圍從以往的銀行自動柜員機、工控計算機等小眾商用市場，迅速擴展到手機、PDA、 GPS(全球定位系統(tǒng))、MP3，甚至平板電腦(UMPC)等大眾消費電子領(lǐng)域。展望未來，觸控操作簡單、便捷，人性化的觸摸屏有望成為人機互動的最佳界面而迅速普及1、紅外式觸摸屏紅外式觸摸屏

6、的結(jié)構(gòu)非常簡單，在屏幕的四邊排布了紅外發(fā)射管與紅外接收管，并且把它們一一對應(yīng)起來，進而形成一個橫豎交叉的紅外線網(wǎng)。只要有物體接觸屏幕上任何一點時，便會阻擋了該位置的紅外線（如果物體對紅外線幾乎不吸收，并且讓紅外線接近100%通過的話，紅外觸摸屏失效），控制器即時算出觸摸點的坐標位置。說白了，其實就是將美國大片中經(jīng)常出現(xiàn)的紅外防盜系統(tǒng)縮小，再加上一個坐標計算系統(tǒng)。紅外式觸摸屏紅外線式觸摸屏價格便宜、安裝容易、能較好地感應(yīng)輕微觸摸與快速觸摸，可以用在不同檔次的計算機上；不受電流、電壓和靜電干擾，適宜于某些惡劣的環(huán)境；也沒有電容充放電過程，響應(yīng)速度比電容式快，分辨率與成本密切相關(guān)?？墒羌t外線式觸摸屏

7、不防水和怕污垢，任何細小的外來物都會引起誤差，影響其性能，只適用于環(huán)境較好、無紅外線和強光干擾的各類公共場所、辦公室以及要求不是非常精密的工業(yè)控制現(xiàn)場。2.CCD光學(xué)式觸摸屏CCD光學(xué)式觸摸屏是雙CCD交匯測量技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)物，得益于近年數(shù)碼相機、拍照手機的高速普及的，CCD和CMOS的制造成本得到大幅度降低，讓具有成本效益的CCD光學(xué)式觸摸屏出現(xiàn)成為了可能。CCD光學(xué)式觸摸屏結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上，CCD光學(xué)式觸摸屏由含有鏡頭結(jié)構(gòu)的兩個CCD、背光源（例如紅外線）組成和位于屏幕邊緣的反射條組成，CCD布置在觸摸屏的左右兩角，在系統(tǒng)中擁有獨立的坐標值。工作時，背光源會發(fā)射紅外線或其他不可見光，手指接觸觸摸

8、屏后，CCD會測量CCD到手指的距離、CCD主光線與其光學(xué)系統(tǒng)光軸等的夾角等一系列數(shù)據(jù)，最后計算出手指的坐標值，最后轉(zhuǎn)換為鼠標信息傳遞給電腦。CCD光學(xué)式觸摸屏工作原理CCD光學(xué)式觸摸屏分辨率不如紅外式觸摸屏高，而且分辨率呈現(xiàn)中心向四周降低的特性，但是其響應(yīng)時間短，增加CCD數(shù)量即可實現(xiàn)多點觸摸，同時生產(chǎn)安裝簡單、故障率低，成本上除了背光源外，其他設(shè)備成本與屏幕大小關(guān)系不大，因此非常適合大尺寸觸摸屏使用。毫無疑問，蘋果已經(jīng)把多點觸摸風(fēng)潮帶動到電子產(chǎn)品中，首當(dāng)其沖的是手機、相機、筆記本電腦等便攜產(chǎn)品，而家具電子產(chǎn)品也可以普及多點觸摸了，下面是一些應(yīng)用實例與設(shè)計概念。3、Dell ST2220T多

9、點觸摸屏顯示器ST2220T年初推出的一款觸摸屏液晶顯示器，采用光學(xué)觸控面板，支持手指、手寫筆等觸控設(shè)備，觸摸響應(yīng)時間15ms，準確度95%以上區(qū)域為+/-2.5mm，配上了可調(diào)整傾斜度U型支架；搭載21.5寸1920×1080分辨率的IPS也就面板，距0.248mm，亮度250流明，原生對比度1000：1（動態(tài)對比度50000：1），178度廣視角（對比度10:1），可顯1670萬色，82%色域（CIE1976）/100% sGRB色域。Dell ST2220T觸摸屏顯示器，已經(jīng)在國內(nèi)上市ST2220T是獨立的觸摸屏顯示器，因此非常適合作為電腦的升級選擇。4、現(xiàn)代70寸大型多點觸摸

10、桌在2010年10月韓國國際會展中心舉行的展會上，現(xiàn)代IT展示了一款70寸大型多點觸摸電視（桌）。大型觸摸桌已經(jīng)不是什么新的概念，無論是國外的微軟、三菱，還是國內(nèi)的創(chuàng)維都展示了實際產(chǎn)品，但不同的是，現(xiàn)代IT展示的這款觸摸桌除了可以橫著放外，還可以豎立起來，搖身一變成為一臺觸摸屏電視?，F(xiàn)代IT的觸摸桌，形似大號iphone4現(xiàn)代IT并沒有披露過多披露該觸摸屏的詳細信息，何時量產(chǎn)、上市等日期還不得而知。5、Touchscape多點觸摸咖啡桌與遙遙無期的現(xiàn)代IT觸摸桌不同，Touchscape近日帶來了一臺多點觸摸咖啡桌（multi-touch coffee table），是一款CCD光學(xué)式觸摸屏的

11、產(chǎn)品。與Dell的ST2220不同，Touchscape多點觸摸咖啡桌的電腦桌是包含完整計算機產(chǎn)品，采用AMD 3.4GHz PhenonII X4處理器，內(nèi)置4GB內(nèi)存、180GB硬盤、藍牙和Wifi無線網(wǎng)絡(luò)，提供RJ-45、USB等接口。（硬盤空間小了點，日后可以自己升級機器么 囧）在咖啡桌的頂部是，一塊47寸1920×1080分辨率液晶面板。（拆了臺液晶電視塞進去？）咖啡桌的長寬高為1300×900×500mm，重量達60KG。Touchscape多點觸摸咖啡桌從硬件上看，Touchscape多點觸摸咖啡桌顯然是一臺變種的電腦，為了提供其競爭力，Touchs

12、cape開發(fā)了一套軟件，自動到官網(wǎng)下載新應(yīng)用軟件。同時，Touchscape也提供了自己的開發(fā)平臺，提供了SDK用于創(chuàng)建各種方案。與手持設(shè)備大規(guī)模應(yīng)用觸摸屏不同，家用觸摸屏產(chǎn)品剛踏上了普及之路，而且緊貼潮流，使用了多點觸摸成技術(shù)，鑒于產(chǎn)品屏幕面積大，因此更傾向使用CCD光學(xué)式觸摸屏。CCD光學(xué)式觸摸屏是起步不久的觸摸屏，成本還處于高位水平Dell ST2220T的官方定價達到2999RMB，約為同規(guī)格的液晶顯示器2倍。幸運的是，觸摸屏技術(shù)非常適合與電腦結(jié)合在一起；不幸的是，觸摸屏技術(shù)除了與電腦結(jié)合在一起外（Touchscape多點觸摸咖啡桌也不過是一臺變種電腦罷了），就無多少容身之處。因此，觸

13、摸屏技術(shù)要在家具中占有一席之地，成本與應(yīng)用是必須解決的問題。電容式觸摸屏雖然自iphone出現(xiàn)后才成為受人矚目的觸摸屏技術(shù)，但是電容式觸摸屏已經(jīng)20多歲了。早期美國的3M公司壟斷了電容式觸摸板的國際市場，數(shù)年前由于該專利的到期，全球觸摸元件制造商紛紛加入開發(fā)電容式觸摸屏產(chǎn)品中，蘋果公司推出iphone、itouch等產(chǎn)品成了電容式觸摸屏應(yīng)用典范。電容式觸摸屏結(jié)構(gòu)電容式觸摸屏分為表面電容式和投射電容式兩大門派，投射電容式觸摸屏的構(gòu)造是以一層玻璃作為基層，在其上覆蓋一層透明的導(dǎo)電薄膜層，接著在導(dǎo)體層上覆蓋一塊保護玻璃；最后電容式觸摸屏的四邊均鍍上了狹長的電極，其內(nèi)部形成一個低電壓交流電場。在人沒有

14、與觸摸屏碰觸時，各個電極是同電位的。但當(dāng)用手指觸摸電容觸摸屏?xí)r，人體電場、手指與導(dǎo)體層間會形成一個耦合電容，四邊的電極會發(fā)出電流并流向觸點。理論上流經(jīng)四個電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過對四個電流比例的進行計算，便可得出接觸點位置。而表面電容式觸摸屏則是少去了投射電容式觸摸屏表面的保護玻璃。電容觸摸屏工作原理得益于雙層玻璃設(shè)計，投影式電容觸摸屏不僅能保護半導(dǎo)體和感應(yīng)器，同時能減輕外界因素（如在觸摸屏上的污垢、灰塵、油跡）對觸摸屏的影響，還能提高耐用性（抗刮）。在透光率、清晰度，電容觸摸屏優(yōu)于四線電阻觸摸屏，可是仍不能和表面聲波觸摸屏和五線電阻觸摸屏相比較。而且電容觸摸屏存在反光嚴重，各層膜透光率不均勻造成色彩失真，光線在各層間反射形成圖像模