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弯折纸手机指挥功能好犀利!
开创人机接口互动新模式

【作者: 鍾榮峰】2011年06月08日 星期三

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加拿大皇后大学和美国亚利桑那州立大学软性显示中心合组研究团队所开发的纸手机(PaperPhone),近日正成为各界瞩目的焦点。其实,纸手机在软性显示(flexible display)技术部份,并没有太令人惊奇的突破之处。这款纸手机真正酷炫吸引人目光的部份,应该是藉由可辨识弯折电子纸的动作,设计出传递特定输入指令的方法,进一步开发出一套颇具创新的人机接口互动模式。


《图一 几个主要弯折软性显示器的特定手势动作》
《图一 几个主要弯折软性显示器的特定手势动作》

纸手机:软性显示技术代表作

这款以智能型手机为主要设计架构的纸手机,承继了以往软性显示器轻薄、易于携带、可挠曲、尺寸造型弹性多样的特性。软性显示器会首先应用在可携式产品的主要原因有三:首先由于技术因素使然,软性显示器进入市场化初期阶仍是以中小尺寸为主,因此各类行动装置将优先受惠;再者软性显示器轻薄可挠曲的特性,正适合便携设备的尺寸要求;此外软性显示的低功耗优势,更符合行动装置有效利用电源的设计。这款纸手机的软性显示器,是采用亚利桑那州立大学和E-Ink合作开发的3.7吋电泳式(electrophoretic)软性显示器,这个名为Snaplet的可穿戴式软性显示器,不仅可以作成纸手机,也可以作成手腕式的媒体播放器或是可卷曲的PDA笔记本。


纸手机软性显示器的软性基板材质是采用杜邦的AC铜箔基材和Xerox Phasor的喷蜡式固态油墨印刷技术,在显示器背后贴上软性基板,内建5层Flexpoint双向可弯曲薄膜感测数组和6个压力感测组件,搭配Arduino的微控制器以20Hz频率读取感测信息。在可挠式感测数组后方,也贴上Wacom的软性触控笔接口,可进一步支持纸手机触控笔功能。而整个纸手机样品开发架构是透过Ink的开发板工具结合Gumstix开放原始码架构处理器而完成。


  • 手势弯折软性显示器的辨识技术,是能否精确传递讯息给纸手机处理器的重要关键,也是纸手机的know-how所在。



用手弯折电子纸指挥纸手机

值得注意的是,透过弯折软性显示器的特定手势动作(bend gesture),纸手机可以辨识、传递并输入对应数据讯息,来驱动变换接口选单功能、浏览主选单、或是结束通话等应用,创造出消费者和手机之间人机实时互动的犀利效果。


研究团队先让10位自愿参与者各自列举出不同弯折纸手机软性显示器的手势动作,以及这些手势动作所对应代表的讯息输入意义。研究团队总共搜集了87对各种弯折电子纸的动作,进一步归纳出针对5款基本讯息输入应用所代表的20种动作模型。研究人员再根据参与实验者认为概念上最简单、实际动作最不费力、使用经验上也最喜欢的条件中,最后选出3对6种最常用的弯折动作,作为纸手机最具一般性的讯息输入模式。这3对弯折动作分别是:(1)在电子纸一角上/下弯折;(2)在电子纸上缘上/下弯折;以及(3)在电子纸下缘上/下弯折。


纸手机软性显示器可承受最高挠曲的角度为45度,在设计上弯折电子纸动作的角度,也需要超过10度以上,系统才能够有效辨识挠曲动作所代表的特定讯息。不过由于纸手机内有些链接器组件较为脆弱,不像软性显示器可以挠曲,因此研发人员将这些链接器的位置放在纸手机的左缘,用柔软塑料材质包覆,右缘就可以让用户弯折,来传递特定指令以达到变换功能的效果。


弯折手势演算辨识技术是关键

藉由用户不同手势弯折电子纸不同部位的模式,纸手机就可以驱动软性显示器内建的软件,传递对应感测到的演算讯息给处理器,让接口达到准确变换应用功能的效果。亦即,手势弯折软性显示器的辨识技术,是能否精确传递讯息给纸手机处理器的重要关键,也是纸手机的know-how所在。也因此在软性显示器接受不同挠曲程度的物理条件下,研发团队进一步分类出各类简易弯折动作并建立数据库,作为软性显示器弯折感测数组接收数据以及纸手机弯折动作辨识引擎的核心,分类弯折动作是按照手势施力的位置和施力两端的对应关系这两大准则来归类。除了内建一般常用弯折手势所定义的输入讯息指令外,用户也可藉由纸手机建立自己习惯的弯折动作语汇及数据库。


纸手机正是代表人机接口软硬件整合不断创新的具体成果。未来各类酷炫犀利的人机接口模式,将会继续推陈出新,挑战我们习以为常的使用经验。


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