感测＋触控 操作接口走向3D

传统的触控操作都必须以手或者笔，直接碰触面板来进行数据输入，虽然接口直觉、容易上手，但在呼叫操作面板的时候，仍需多一道点选开启/关闭的步骤，一但次数多了，就会显得非常繁复。而新兴的触控技术则整合了传感器功能，能在用户接触面板之前，就主动开启操作面板，甚至结合手势辨识的功能，来执行简单的换页与浏览，把原先局限在平面上的2D操作，拓展至具备空间深度的3D输入。

目前主流的3D触控技术共有两大类，一个是触控结合CCD影像辨识；另一个是与接近传感器（Proximity）做整合。

在CCD影像辨识方面，目前主要的应用领域是以桌上型显示器和大尺寸的电视为主。由于CCD辨识是属于远程操作的应用，必须要有一定的空间范围来进行输入，而输入的方式则是采手势辨识，运用CCD影像来辨识用户手臂的划圈旋转、左右上下行进方向，藉此来判别输入讯号的不同。而此应用必须再建置撷取影像的视讯镜头，镜头的数量则依应用需求有所不同，若需辨识前后深度时，就会使用多个。目前台湾的工研院已有相关的解决方案，且仅需一个一般的视讯镜头就可以进行手势输入的3D操作。

《图一 未来触控面板可能发展的方向》 - BigPic:592x525 数据源:万达光电

而接近感应则是目前的主流设计，并多用于各式的消费性电子上，最广为人知的就是智能型手机通话关闭LCD&TP的功能（为手机接近耳边时，传感器会自动关闭屏幕，以节电和避免误触）。过去的接近传感器技术多采红外线光学感应（IR Sensor与接收器），感测的距离约在6公分以内，且需要较高的电力来驱动，因此适用的功能较为单调。而目前有一种新的电容式接近感应技术，不但感应的距离较长（10公分左右），且电耗较低，未来将有望衍生出更多元的触控应用。以台湾的万达光电为例，该公司就整合了电容式接近传感器与触控面板，研发出新一代的3D触控应用。例如行车导航，就能在用户手接近时，自动弹出操作选单，以便驾驶进行输入，减少行车危险。未来此技术还可运用在AIO计算机上，藉感测手不同的行进方向，以显示最方便的选单位置。

笔写＋多点触控 更接近自然的输入环境

尽管以手指触控输入的形式方便耐用，但仍旧有些功能无法单靠手指头来达成，尤其是在书写和绘图方面。而为了让计算机的人机接口更接近自然的使用情境，同时改善以手指书写的缺陷，新兴的触控设计开始结合「笔」这个流传千万年的工具，并发现这样的组合堪称「天造地设」。目前市场上已有数家公司可提供多点触控结合「笔输入」的技术，其中又以微软和N-trig为主要代表。

近年来，微软已将触控技术列为主要的发展策略之一，继推出「Surface」计算机和Windows 7之后，目前该公司正积极发展将「笔写」功能与人手多点触控结合的技术。在今年4月中的人机接口运算年会上（CHI 2010），微软发表了最新一代的触控技术「Manual Deskterity」，这是一种能在计算机屏幕上，结合人手触控和笔写的桌面操作应用，能够在显示屏上同时操作手指点选和触控笔。微软的原型展示是在其「Surface」计算机上执行，作业软件是以WPF和C语言结合Surface SDK开发而成，并搭配一支内建LED红外线的触控笔。由于LED的放射亮度超过手和手指，因此系统就能够辨别输入设备的不同，并切换产生不同的效果。

《图二 NextWindows的触控技术采光学感应为核心，并支持笔输入》 摄影:柳林纬

透过Manual Deskterity技术，用户可以在屏幕上轻易的用手指放大、缩小、拖曳、复制图片，然后实时以专用的触控笔替图片加注文字，或者涂画自己喜欢的图案上去，甚至还可以剪裁图片。操作的情境就有点像是在做笔记。目前微软仍在持续开发Manual Deskterity技术，并改进一些缺点，包含在使用笔写时，用户手闲置在屏幕上的状况，以及多笔输入的可能性，同时也希望进一步扩展其应用范围。

同样也致力于「手＋笔」输入的N-trig，则是采用特有的「DuoSense」技术，其为一种电子笔和多点触控的双模接口，能在双模式数字转换板上，同时采用电子笔和零压力电容触控的双重技术。该技术是利用安装在LCD面板前的电容感应系统，来感应笔式和触控式的输入。不同于其他的解决方案，N-trig的数字板是以整合在LCD面板顶部的多合一透明装置为基础，因此较易整合至系统上，同时在准确性与电耗上也都较传统为佳。也由于易与现有技术结合，因此N-trig的方案能支持各种LCD的应用（从小笔电到大型LCD），且体积非常轻巧。

《图三 微软的「Manual Deskterity」技术，是一种能在计算机屏幕上，结合人手触控和笔写的桌面操作应用。》

N-trig表示，笔加多点触控的技术将开创出全新的应用市场。虽然目前市场上仍正积极投入3点或者4点的触控技术开发，但是笔输入的应用永远都会一定的存在空间。而透过与多点触控与笔输入的结合，更能够带给用户直觉、自然的使用经验，也符合新一代便携计算机，特别是平板计算机和支持触控笔的笔记本电脑的需要。

光学式加持 多点触控越玩越大

多点触控技术在智能型手机上开花结果后，相关业者就开始寻求在其他更大尺寸的面板上的运用可能。然而，目前主流的电阻式与电容式触控成本仍非常昂贵，若运用在大尺寸的显示器上价格更是惊人，因此，光学式触控技术便趁势而起。由于该技术不受面板大小限制，在价格上也更具竞争力，再加上支持微软Windows 7的加持，让越来越多的大尺寸显示应用都纷纷导入多点触控接口。

传统的表面光学式触控技术主要是使用光学感应镜（CCD/CMOS）头来进行侦测感应，通常是在屏幕上方两角落各设置1组感应镜头，然后在屏幕边框四周安装接收器，藉由光收发间的阻断，利用三角函数演算来判断手指的位置。而光学式触控屏幕的机构设计也非常简单，通常用两颗光学镜头为核心，一颗发射红外线，另一颗为接收，再搭配特殊材质的反射板和讯号处理控制器即可。但由于光学式触控的传感器多设置在屏幕边框内，因此不适合用在体积轻薄的便携设备上，目前主要的市场仍是以15吋以上的NB、桌面计算机、AIO PC、电子白板、大型游戏机台或是新兴的数字广告牌为主。

《图四 RPO的DWT技术（Digital Waveguide Touch；数字波导触控）示意图。》 - BigPic:608x389

而为了让光学式触控也能进入便携设备市场，有不少厂商提出了改良式的光学触控技术，而最受关注的就是内嵌式（in cell）光学式触控。内嵌式光学式触控是在标准TFT LCD面板制造过程中，同时完成触控组件制造的技术，按照分辨率不同来嵌入光学感测触控组件，来侦测光讯号的触控变化。该技术的每一感光组件都独立运作，不会相互干扰，不但具有多点触控性能，也省材料成本、同时也能避免光学感测面板受到外部光影干扰的失焦问题。

另有一家位在美国的RPO公司，则提出了DWT技术（Digital Waveguide Touch；数字波导触控），可以根据触控输入的介质不同（如手指或触控笔）来调整触控感应的分辨率。DWT使用的技术是红外线的LED传感器与波导反射条，且因其没有光阻问题，不需要为此提高背光亮度，加上韧体很小无须高速运算，故可安装在任何小型行动装置中。因此适用的屏幕尺寸从小到掌上型装置，大到30吋的AIO计算机。

毫无疑问的，光学式触控在技术与应用成熟后，未来将会逐渐成为主流的触控技术。特别是目前智能电视和数字广告牌市场即将引爆，未来大尺寸的触控应用在光学式触控技术的助燃下，将会充斥在人们的日常生活之中。

《图五 英特尔力推的数字智能广告牌，将为大尺寸触控技术带来崭新的契机。》

结语

触控，绝对是未来主流的人机接口技术，不但直觉、自然，同时也更加的耐用和稳定。而随着科技的进步与更多业者的投入，也让触控技术有了大幅的成长。在几年前，触控仍是单点的平面系统，但如今已经是多点和具备空间感3D的接口，目前更积极的将笔写和多笔输入的应用与多点触控技术结合，以创造出更接近真实使用的输入环境。未来，触控也许可能还会进一步结合触感回馈，让用户就彷佛在使用真实的品物一般。谁说不可能！你小看触控了。