消费性产品的触摸屏应用技术发展

　　●     文/本刊编辑部

　　触摸屏在iPhone上市热卖后，形成一股强大的整合趋势，传统透过实体热键整合的消费性电子产品，改换成触摸屏界面取代热键后，不只是在硬件的设计减省了许多易故障的实体按键设计，也让产品具备更人性化的操作体验，然而，观察触控技术的发展，也不仅单纯“点按”与“执行操作”这么单纯，也不全然同时可侦测触点数量越多越好，而是朝向可取代更繁复的操作动作与更便捷的多点操控应用方向持续发展。

　　苹果iPhone的推出，掀起消费性电子产品一波整合触控操作的热潮，从产品的开发角度观察，虽然触控技术早已推出许多年，而相关应用亦趋向成熟，但其商品化的动作，在iPhone推出前多数仍仅停留在高单价的智能型行动电话为主。而iPhone虽然也属于高价的智能型行动电话，但其孪生产品iPod Touch，亦采用相同的触控技术设计，丰富有趣的操控体验，已证明其扩展触控应用的更多可能性。

　　iPhone的成功经验可以发现，就消费性电子产品而言，如何将操作者的繁复操控、应用动作，转换成更为直观、简便、且可易于记忆反复操作执行的体验(甚至是日常体验直接对比转换的操作条件)，这已经是使用者界面设计(User interface design)需面对的极致挑战。

　　设计满足视觉、触觉、听觉 感官反应的操作系统

　　而消费性电子产品，在使用者界面(User interface)设计方面，在开发阶段可能需同时考量用户的视觉、触觉，甚至还得搭配听觉进行整合操作的反馈与理解，其间已使用的人体五感中的视觉、触觉与听觉感官反应(至于味觉与嗅觉感官，在消费性电子产品方面，目前尚未有突破性的开发进展，多数仍停留在实验性质的设计样本，则不在本文讨论之列)。使用者界面在设计阶段的概念，除将建构重心摆在建构三个关键感官(视、听、触觉)的彼此互动与满足真实环境体验的效果，而最重要的是，还要考量使用者需求与消费性电子产品处理效率与系统负荷的运作极限。

　　传统的设计方针，多半是将“视觉”与“触觉”分离处理，而常见的消费性电子产品，例如MP3或是行动电话，音量调整功能多半采独立按键设计，用户可能需透过按键进行控制后，再利用样本档案试听实际体验，才能理解音量的调整现况，若此操作条件改由触控式屏幕搭配操作则效果大幅改观，即可让操作者透过视觉化的音量滑竿直接触按拉移，同时可满足触觉、视觉甚至是搭配听觉完成其原有的操作应用。

　　而相同的设计概念，在触控技术的整合设计中，也不是仅就音量控制设定设计方面应用而已，而是透过屏幕的显示信息，去满足虚拟视觉的键盘、音量旋钮、功能开关、操作滑竿等应用模式，进而透过取代实体按键、滚轮或是滑竿的设计，或整合更繁复的单击(Click)和滚动(Scroll)等操作特性，让输入操作与实际输出达到视觉、触觉甚至同步听觉的一致性操作体验，此即触摸屏的整合优势。

　　成熟的单点触控技术 适合小尺寸屏幕应用

　　单点触摸屏算是导入触控技术最初也是最成熟的设计模式，其操作概念相当单纯，为将繁复操作采宏指令或批次操作，再包装成单一按钮图示呈现，而使用者仅利用简单的按键即能达成执行大量工作的操控目的。

　　早期单点触摸屏大量应用于POS(Point Of Sale)服务器或是工厂自动化管理的系统中央控制面板的设计应用中，而单点触摸屏的应用功能，其发展也是逐渐由简化不断地趋向繁复设计，而最早期的产品大多仅能支持最简单的操控，例如，单指触按控屏幕的一点，实现模拟鼠标的操控反应，操作过程亦无法感测额外的触点。

　　而在比较低阶或早期的ATM或Kiosk公用信息站应用中，也有采取以非触摸屏、却搭配屏幕周边的实体按键整合的做法，而在此单点触控基础上，也可被视为简易型的触控解决方案，在整合视觉和触觉的人机界面设计要求中，亦能达到触控操控机制欲达到的基本操作效能。

　　不管是全屏幕单点触控、或是透过屏幕周边的实体按钮实践的触控机制，对使用者操作界面设计来说，都是一个相当大的改善措施，至少，整合触控概念后，开发者仅需透过简单的软/硬件整合，就能提供用户更直觉的操作体验，甚至可以达到无键盘、鼠标环境的操作效果。

　　而单点触控并非在多点触控应用日趋热门后、就显得毫无应用价值，以单点触控的操作机制来说，不管是采电阻式屏幕，或是电容式触控技术，甚或直接搭配机械按钮实现使用者界面，其简化操作的效用都已经被充分发挥，现在常见的手机、遥控器、计算机、家电、微波炉都大量整合单键触控设计，以简化设备的操控复杂度，或大量减少实体按键设置，进而达到简化操作与延长装置操作寿命之目的，因此，单点触控仍是相当具有市场价值的成熟技术。

　　多点触控技术 辨识多元触按识别方式

　　以目前用量仍相当大的电阻式触控技术(单点式)与单点触摸屏设计，其实也有存在因硬件架构衍生的整合限制，例如，触控动作的触发机制，是由屏幕本身的实体被动性动作所触发(压按屏幕产生的压缩空间进而形成导通线路)，虽然短期间这类连动机制并不会出现问题，但经过长时间反复应用，就会容易让触控面板出现局部触按组件老化，甚至造成误动作。

　　这个现象尤其会发生在界面较固定的操作应用模式，例如，ATM自动提款机的操作环境，多数人都会点按的区块多在决定金额后的提款、确认、打印收据等区块，若采电阻式单点触控这类单点触控式屏幕，这些位置的触按区块就容易出现触按反应不良现象，甚至误动作产生。

　　至于仅支持单点触控的电阻式触摸屏，也必须面对零件的正常耗损与零组件老化...等问题，性能的差异尤其会随使用场合的环境特性(例如温度、湿度)，而会有加剧、加速老化的现象发生，其次是单点式触控技术的电阻触控技术，若仅支持单点触控感应，这代表用户每次只能采用单一只手指头在屏幕特定区块进行简单的动作操作，这让使用者与计算机间的沟通逻辑会因此趋向过于简化，自然无法衍生更精细的繁复操控要求。

　　再来观察Apple的iPhone产品设计所导入的多点式触控技术，其实其概念不管是iPod Touch或是大画面的iPad电子书产品，对消费性电子产品的操控界面而言，都是相当值得参考的人机界面设计范本，而采电容式式多点触摸屏组件，亦可搭配多手指进行操作，尤其对小画面的行动装置(智能型手机、MP3)产品，另可衍生更多细致的操控行为。

　　观察iPhone的整合概念，其在小屏幕画面中，可利用多指动作进行系统指令操作，例如，检视图片的放大、缩小，或针对电子书浏览过程进行翻页、加入书签与放大/缩小等操作，或在软件虚拟键盘上频繁输入文字，或操作如实体键盘的组合键输入。而这类多点触控的整合案例，已并非iPhone所专用，而多触点的设计实践方式亦不见得仅能透过电容式触控技术才能实作，观察现有的多点触控解决方案，甚至电阻式、光学式都已有相当成熟的多点触控侦测解决方案推出。

　　在实际的量产产品中，现在已经有相当多的多点触控设计产品，亦有设计观念前卫的消费性电子业者纷纷导入多点触控设计，例如，Android平台的智能型手机、Blackberry智能型手机，甚至hp touchsmart个人计算机与苹果的MacBook笔记型计算机系列产品，都能看得到这类多点触控的操作概念设计。

　　超过两点的多点同时侦测触控技术

　　检视多点触控的功能定义，其实超过一个点就属于多点，目前多数采于小屏幕实践的多点触控行动装置，大多仅支持到两点触控，虽说两点即可衍生出多元的操作组合，虽然看起来也是颇实用的设计方案，但若碰到需要两点以上的触按感测应用时，系统设计即会因硬件而受到限制。

　　虽然在多触点的侦测需求方面，在小屏幕的装置开发上可能相对属于较不急迫的功能项目，但若今天的产品换成AiO(All-in-One)计算机，屏幕尺寸将放大到达19～24寸水平，若此时所采用的解决方案有触按点侦测触发的上限，此将造成触按动作反馈至系统的辨识问题，进而影响系统操作的体验感受。

　　此限制就和仅具单点触控侦测的屏幕差不多，当识别触按手指划移方向的多点触控条件，屏幕的感测面也受硬件侦测上限所局限，此即该面板技术所能在屏幕同时侦测的作业点上限数量。屏幕多点触按的使用体验，影响的层面相当多，若就面板规格进行讨论，除同一时间最大触点侦测数量外，还有撷取触点的精确度，此会直接影响自屏幕撷取的相关触点的触按感测原始数据，若是精确度不足，即便可同时撷取多个触按点，大量的信息也会导出不正确的操作系统反馈内容。

　　结论

　　触控技术乍听之下，似乎是侦测点越多越好？而让视觉感受与触觉操作呈现一致体验，似乎也是显得相当简单设计？其实，实际上建构触控操控的人机界面平台，所要考量的重点并非追逐组件的极致，而是整合操控后的实用性与实际上机的正向操控体验，例如，触点越多虽然代表一定程度的可让系统理解操控者操作意图的一项指标，但实际上当触点信息过多，系统本身也要花费运算效能处理各触点的彼此关系与对应反馈操作，当触点回馈资料超过系统负荷而造成反馈的系统对应操作出现延迟，这就失去整合触控人机界面的目的。

　　触控的操控模式，可让用户直接透过手指与操作系统、应用程序进行沟通/互动，操控的关键均掌握在用户的手指头，而触控并不见得要成为唯一的操作模式，消费性电子产品仍可视产品架构规划设置外接鼠标或是TouchPad触控板，甚至设置辅助性的实体按键/键盘，而在实际的操作方面，多点触控的多触点追踪侦测，可精密检视手指触点的手势动作，这时若搭配系统预设的手势动作而应对对应系统执行指令，那透过独特动作或手势的触摸屏操控逻辑，也可更进一步强化触控操控人性化操作的目的。

　　整合触控设计的消费性电子产品，最直接的效益就是设备的构型、占用空间可以得到更进一步缩减的效益，尤其是行动装置产品，因为产品表面可设置实体按键的空间相当有限，加上消费性电子产品大屏幕趋势使然，让设备可设置按键的空间相对更小了，反而可以透过屏幕虚拟的触按按键，创造无限多个虚拟开关与对应功能。

　　为了达到视觉、触觉的一致性体验，其实在大量触点与运算效能要取得相当程度的平衡度，而目前在触控面板传回的多触点触发原始资料，大多可透过利用SoC整合的触控IC，预先在组件端就将多触点侦测感应可能发生的误动作、不正常杂讯、非理性的的触摁信息事先筛选，让系统端取得的动态触点资料更为精准，甚至可避免耗用系统资源辅助计算，也可藉此让操作反馈效益更能达到触控人机界面系统架构所期待的即时触按操控体验。