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

目前市場(chǎng)上有如此之多的電容式觸摸屏手機(jī)型號(hào)，所以大多數(shù)用戶以及工程師對(duì)這些觸摸屏提供的用戶體驗(yàn)改善都十分熟悉。簡(jiǎn)而言之，它們引入了一種動(dòng)態(tài)的、軟件控制的用戶界面(UI)，能夠針對(duì)運(yùn)行在設(shè)備上的許多應(yīng)用進(jìn)行快速的定制。此外，有了觸摸屏之后，就不再需要傳統(tǒng)機(jī)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(zhǎng)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(qiáng)觸摸屏體驗(yàn)。最值得注意的是，許多手機(jī)的設(shè)計(jì)之中都已經(jīng)采用了基于觸感和加速度計(jì)的運(yùn)動(dòng)傳感。

不過，OEM公司越來越多地希望自家的手機(jī)脫穎而出，并希望充分地探索和優(yōu)化下一代手機(jī)的設(shè)計(jì)體驗(yàn)。因此，Synaptics與Immersion，TheAlloy設(shè)計(jì)公司，AstonishingTribe(TAT)公司以及德州儀器公司啟動(dòng)了Fuse概念手機(jī)項(xiàng)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。

本文將通過Fuse概念手機(jī)進(jìn)行案例分析，簡(jiǎn)要地描述在實(shí)現(xiàn)豐富的觸摸輸入子系統(tǒng)和觸感體驗(yàn)優(yōu)化時(shí)所遇到的設(shè)計(jì)難題及其解決方案。

實(shí)現(xiàn)難題

盡管Fuse手機(jī)基于TIOMAP3630參考設(shè)計(jì)，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(jī)平臺(tái)。這種方法具備一些明顯的優(yōu)勢(shì)：

●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(diǎn)觸控用戶體驗(yàn)：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(duì)無經(jīng)驗(yàn)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(yàn)。

正如大多數(shù)工程性項(xiàng)目一樣，難題在于如何在緊張的最后期限來臨之前將幾項(xiàng)新技術(shù)整合起來，并體現(xiàn)出全部?jī)?yōu)勢(shì)。在項(xiàng)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(jìng)爭(zhēng)。

●系統(tǒng)的正確暫停，以實(shí)現(xiàn)極佳的觸感體驗(yàn)。

●用戶界面與多個(gè)輸入、輸出通道的協(xié)調(diào)

在設(shè)計(jì)Fuse手機(jī)時(shí)，最主要的問題是總線競(jìng)爭(zhēng)和傳感器沖突。鑒于設(shè)備觸摸屏上有4個(gè)獨(dú)立的傳感器，背觸摸板、壓力傳感器和加速度計(jì)在彼此的數(shù)據(jù)正確或不正確時(shí)的同步對(duì)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(jì)必須做到，在任何給定時(shí)刻都只使用正確的傳感器。

例如，在撥號(hào)時(shí)，壓力傳感器和加速度計(jì)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(gè)傳感器都啟用，那么用戶必須避免意外觸碰到錯(cuò)誤的傳感器。

解決這個(gè)問題的一種策略是，開始時(shí)同時(shí)啟用這兩個(gè)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(dòng)，以確保輸入的有效性。

觸感效應(yīng)

在開發(fā)Fuse手機(jī)時(shí)，設(shè)計(jì)需要容納一塊“浮動(dòng)的”觸摸屏。也就是說，觸摸屏不再是緊緊地固定在手機(jī)外殼上，而是需要少量的橫向順性，以便得到更簡(jiǎn)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(jì)，因?yàn)樗鼈兡軌蜻M(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)以便在接觸時(shí)觸發(fā)，這一點(diǎn)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(jí)觸感效應(yīng)觸發(fā)，其中根據(jù)電感觸摸的尺度或長(zhǎng)度的不同會(huì)出現(xiàn)不同的觸感效應(yīng)。

更好的加速度計(jì)使用

另一種傳感器——加速度計(jì)，通常被認(rèn)為已經(jīng)存在于許多商用手機(jī)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(jì)成為用戶界面的一個(gè)重要部分，F(xiàn)use開發(fā)團(tuán)隊(duì)遇到了一些新的障礙。正如前面所提到的，總線競(jìng)爭(zhēng)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(shí)候。這種情況通過用戶界面中的“抖動(dòng)”表現(xiàn)出來——其將在軟件層次加以處理。

在Fuse手機(jī)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(dòng)，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(jì)具有很高的刷新率。與此同時(shí)，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(dòng)。另一方面，對(duì)于彈球游戲而言，加速度計(jì)的快速響應(yīng)使得游戲體驗(yàn)幾近亂真。這再一次重申了用戶界面設(shè)計(jì)對(duì)于控制復(fù)雜的傳感器集合的重要性。

定義用戶界面

這個(gè)項(xiàng)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(jìn)一步加以定義)，運(yùn)行正常的用戶界面，以及最終的解決方案(由TAT全部實(shí)現(xiàn))。最初的指導(dǎo)方針確保了在整個(gè)開發(fā)過程中體驗(yàn)都接近于目標(biāo)定義。

此外，最初的計(jì)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(yàn)，而不僅僅是雜亂演示的簡(jiǎn)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(jì)的重要性，因?yàn)槿绻麤]有這種自頂向下的設(shè)計(jì)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(shí)能夠增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的豐富程度，但只有用戶界面才能夠確保在正確的時(shí)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(shí)間選擇對(duì)于更為豐富的用戶體驗(yàn)是至關(guān)重要的。也就是說，如果設(shè)備要良好地運(yùn)行，那么無論是傳感還是觸感，每種技術(shù)的貢獻(xiàn)都需要作為整體的一部分加以規(guī)劃，而不能將其看作獨(dú)立的技術(shù)特點(diǎn)。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(yàn)。

在不斷擴(kuò)張的智能手機(jī)市場(chǎng)上，對(duì)脫穎而出的持續(xù)需求使得很多設(shè)計(jì)人員都在搜尋用戶體驗(yàn)的創(chuàng)新。隨著基于觸摸屏的手機(jī)被市場(chǎng)所接受，在使用其他傳感輸入以及觸感輸出對(duì)觸摸屏交互方式加以補(bǔ)充時(shí)，存在著大量的機(jī)會(huì)。