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超聲波用于人機交互,為觸控帶來二次革命

作者:王瑩時間:2019-07-31來源:電子產品世界收藏

不久前,騰訊與華碩合作的游戲手機“ROG 游戲手機2騰訊定制版”上采用了傳感器方案。為此,手機游戲玩家通過手指按壓邊框即可來控制游戲中的移動、攻擊等操作。這種邊框技術的提供者是一家初創公司——顯通(Sentons)科技,采用了新型的傳感器技術。

本文引用地址:http://www.a6783.com/article/201907/403260.htm

照片:顯通科技 總裁兼CEO 李政揚

顯通科技總裁兼首席執行官(CEO)李政揚指出:電容式觸摸屏在手機上的應用已長達12年之久,局限是范圍沒有辦法突破屏幕本身。新的觸控可利用手機的邊框實現觸控。由于超聲波是一種波紋,可以通過金屬、塑料、玻璃、木頭等媒介傳導,也可以在柔性屏/柔性介質中傳輸,因此未來的理想狀況是所有設備的表面都可以是交互式的。

顯通公司的推進計劃是:2019年主攻游戲手機市場,2020年將進軍旗艦型手機市場。之后要進入更廣泛、更大量的手機應用市場。未來,計劃進入更多的應用領域,只要是需要人機交互的行業,顯通科技都愿意去嘗試,諸如車聯網、智聯家居等。

1  游戲手機的觸控按鍵特點

“ROG 游戲手機2騰訊定制版”中所采用的方案中有顯通定制的超聲波AirTriggers感應模塊,還有SurfaceWave處理器。AirTriggers是一組安裝在ROG手機內側邊緣的傳感器,共有6~8顆。這些傳感器將控制臺游戲手柄的肩部按鈕虛擬化,并提供額外的輸入以增強游戲中的交互性。

AirTriggers是軟件定義的,只需輕到5 g的壓力就能激活,同時也能避免觸碰手機導致的誤觸發。這種高敏感且有選擇性的控制可通過簡單的輕敲或輕掃來實現,最終提供更為深入和更具投入感的游戲體驗。

2 手機上的其他應用機會

過去12年,觸摸屏主宰了消費類電子設備的人機交互界面。不過遺憾的是,盡管手機一直在變化,人和手機之間的交互卻不能跟上這種變化。

首先,手機屏幕做得越來越大,這造成一個困擾——很難再用一只手去操控手機。

其次,進入5G時代之后,手機要能提供更好的體驗,游戲手機就是一個應運而生的新產品,相信游戲手機在5G時代會非常重要。但是游戲在手機上怎么掌控?因為兩個拇指在手機上過多地做各種操作,會影響玩家去看游戲內容,所以需要在手機上面有更多的操控方式,例如在屏幕之外的邊框。

第三是旗艦機型的要求。旗艦手機追求的是更完美、差異化的外觀設計,因為手機不僅僅是智能性的,而且現在變成了時尚的設備。因此要追求更美觀的外形,其中玻璃一體化的設計則是趨勢。但這樣按鍵就不能存在,如何解決這方面的問題?現有的觸控屏是采用電容式觸控技術,這種技術本身不能離開屏幕,無法擴展到邊框和背蓋,而且無法應用于金屬或塑料,難以兼容,所以觸控范圍無法突破屏幕本身。

顯通科技帶來可以讓手機上產生更多手勢操作的應用方式。例如其方案不僅能夠帶來邊框和背蓋的觸摸性操作,甚至在原有的正面觸摸屏上,也能夠帶來壓力的操作。因為超聲波的觸摸屏方案操作不只是X、Y軸的2D操作,甚至還可以有壓力,這樣可以帶來更豐富的人機交互體驗。

3 超聲波虛擬按鍵的應用場景

未來的按鍵本身不再是實體的按鍵,而是虛擬的按鍵。在非常小的區域,能夠實現既替代音量的兩個調節按鍵(如下圖)。

圖 超聲波虛擬按鍵的應用場景

還可變成可滑動操作的區域,可以通過軟件定義這個區域操作系統切換,方便用戶單手控制手機。

智能手機的另外一個重要功能是拍照。手機的拍照體驗希望更趨向于單反相機。眾所周知,單反相機使用時先按一半是對焦,再按一半才是拍照。未來手機也可以滑動對焦,先按下去一半對焦,再按一下才是拍照。

據悉,從2019年開始,中國的手機廠商、可穿戴設備廠商均表示出了對顯通科技觸控技術的興趣。可穿戴器件廠商認為這一技術和手表可以有非常完美的匹配,因為按鍵會影響到手表的防水功能,如果使用顯通科技的產品,可取代按鍵以提高防水規格,因而在洗澡、游泳甚至潛水的情況下,都可以佩戴手表。

4 超聲波傳感的原理

顯通科技的核心技術是利用了超聲波。超聲波是一種波紋,它可以通過金屬、玻璃、木頭等媒介傳導。超聲波在發出去之后會有反彈,雖然人的耳朵聽不到,但是專業的接收裝置可以接收到超聲波的反彈。如果超聲波在行進的過程中有手指碰觸的話,就可以接收到這個變化,判斷在這個過程中什么東西發生了碰觸。

超聲波的工作原理:超聲波其實是聲波組成的一個圖案。一層層的波在表面擴散、反彈,如果有手指碰觸的話,就像在水紋當中的一個蜻蜓點水,它會引起漣漪反彈回來。接收裝置接收到會判斷它的準確位置。

顯通科技的方案允許在觸摸屏的表面偵測多個觸點,波紋反射的復雜程度會提高,顯通科技會用特定的芯片來處理這些信號,讓用戶很容易感知到人機交互界面上發生的情況。可見,基于超聲波的信號處理技術是顯通科技的核心技術(如下圖)。

圖 顯通公司的超聲波傳感原理

經過市場和實踐的檢驗,顯通科技的超聲波傳感器容錯率大,穩定性好。

5 超聲波觸控可否取代按鍵和觸控屏?

未來,按鍵被取消是發展方向,也有廠商開始這么做了。

目前觸摸屏的發展已經非常成熟,因此一段時間內,超聲波與之是互補的。觸摸屏可幫助解決X、Y軸上的操作,而超聲波解決方案還可以幫助解析屏幕上的壓力。實際上,顯通科技的壓力敏感度可以達到毫克級,但在實際手機應用上,根據人體工程學設定為5 g~5 kg的力度。目前,還沒有哪個競爭對手可以做到在這樣大的范疇內對壓力的判斷。

不過未來,觸摸屏做柔性屏成本很高,而超聲波可以在彎曲的表面上傳遞,所以顯通科技的超聲波方案也可以為柔性屏、彎曲介質提供很好的支持。

6 相比其他邊框觸控解決方案

廠家們一直都在嘗試和尋找不同的技術和解決方案,但目前來看沒有競爭對手可以與顯通科技的超聲波技術相比,因為他們都會遇到各種條件變化下的誤觸等明顯挑戰。

7 愿景

顯通科技的愿景是提供一個可以使用軟件定義開發的人機交互界面。目前人機交互主要靠鍵盤、鼠標等,未來需要更豐富多彩的交互方式,如車聯網、大尺寸屏幕等。



關鍵詞: 超聲波 觸控

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