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多點觸控軌跡板展現新功能
重新定義多點觸控軌跡板

【作者: Ted Theocheung】   2009年12月01日 星期二

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多點觸控創新與設計挑戰


想像自己坐在電腦前,瀏覽網路、網上購物、開啟檔案、點閱照片、聽音樂或看影片,完成這些動作只需稍微輕敲與滑動手指,完全不需用到鍵盤。不用懷疑,這個時代即將來臨。



觸控式介面科技在過去幾年迅速的發展,從單點觸控到雙點與多點觸控,以及捲動與進階手勢功能。雖然觸控科技也逐漸發展至醫學、儀表儀器與汽車的應用上,目前依然以消費性電子市場上的筆記型電腦與智慧型電話等行動裝置做為創新的驅動力。



創新動力來源於兩大方向:工作軟體(像是閱讀電子信件、製作報告與文件和瀏覽網頁)與娛樂軟體(欣賞照片、聽音樂、剪輯家庭影片與其他多媒體軟體),並支援電腦裝置中日漸繁複的功能與內容。對於OEM與ODM廠商來說,最大的挑戰在於以合理價格提供使用者簡單易操作的介面。



進階手勢科技讓技術標準向前邁進


手勢技術與工作程序之間的互通性非常重要,才能完善地應用在工作與娛樂應用程式上。隨著軟體的更新,增加了手勢科技的功能性,讓使用者可以輕鬆使用娛樂功能,像是欣賞、編輯與標示照片,還能使用工作軟體,如在網路上搜尋資料、購物與使用辦公室軟體。



啟動手勢符號功能只需使用3指輕點的動作,如此便會出現一個畫板讓使用者用單指畫出字母或符號代稱,例如爲相機開啟相片閱覽軟體。這項手勢符號功能幾乎毫無限制,可以提升使用者在應用程式上的操作經驗,不論是欣賞與編輯照片、聽音樂、歡賞影片,甚至到網路購物與資料搜尋都有莫大的幫助。



手勢程序將整合符號、手勢與API功能來達到最佳效率,並讓使用者能更廣泛的利用電腦功能。例如在傳統的媒體撥放器中,開始撥放、跳至下一首、跳至上一首或停止等指令都有個別的按鍵。觸控廠商所開發的程式,能將這些步驟規劃成一組簡易的多點手勢動作,使用者只需記得一些3或4指的手勢或動作就能輕鬆駕馭。



TouchPad整合觸控面板之相容性


一般PC筆電的傳統輸入裝置是滑鼠與touch stick等內建裝置,而觸控螢幕裝置也逐漸在市場上嶄露頭角。例如微軟發表Windows Touch功能的Windows 7作業系統,運用觸控螢幕科技來使用手勢功能,像是捲動、縮放、旋轉與按下點選等功能。



《圖一 Windows Touch旋轉手勢功能讓旋轉影像的工作變得簡單。Windows Touch雙指雙向捲動功能提供使用者更多元的捲動選項》


擁有觸控螢幕的PC筆記型電腦,應具備與軌跡板相近而且相容的手勢功能。包括提供標準與雙向捲動功能,並具備使用者喜好設定,讓每個使用者都能選擇自己所習慣的捲動功能。市面上可見具有Window Touch功能的PC包括HP TouchSmart、Dell Latitude XT2、Lenovo ThinkPad T400與Acer Aspire系列等筆記型電腦。



觸控螢幕讓小型可攜式裝置免除了傳統按鍵,取而代之的是更大的操作空間。不過值得注意的是在PC筆電中,觸控軌跡板(TouchPad)與觸控螢幕通常是共存的。使用者依然選擇使用軌跡板來進行PC筆電上多數的工作,而觸控螢幕則是操作作業系統時的一個選擇。未來爲Windows Touch所設計的應用程式,將會以觸控螢幕成作為主要的操作方式。



觸控螢幕很適合像蘋果iPhone這樣大小的手機。但是觸控螢幕的缺點在於品質與價錢的區別,電阻式螢幕與電容式螢幕之間可有20美元到100美元的價差,這也是現今13.3吋到15吋大小的觸控式螢幕筆電遲遲無法躍升為主流的一大阻因。



從小筆電Netbooks到大品牌PC都是TouchPad的天下


TouchPad可應用在迷你筆電,包括Netbooks、超迷你行動電腦與行動網路裝置上,還可用在筆記型電腦。舉例來說,HTC Shift使用的是全球TouchPad最小之行動網路裝置,大小只有14平方厘米,讓捲動、選取與操作功能濃縮在PDA與超迷你行動電腦等手持裝置上。觸控面板上捲動功能的使用區,讓使用者能垂直與水平的捲動選單,並敏銳的感測捲動速度,可辨識快速又持續的捲動加上手指輕彈的動作,或緩慢的捲動以利閱讀。游標可用於指向與選擇功能。



《圖二 Logitech DiNovo Mini是利用電容式感測器的無線鍵盤》


為了增加設計上的彈性,電阻式感測器可以加入一系列的客製化功能,提升視覺與觸覺體驗,例如LED照明、表面質感、壓印、印刷或金屬彈片。另外還可放置於塑膠機殼底下,甚至還能置於波浪表面。功能媲美桌上型電腦與品牌PC的筆電需要較強大的功能性,尤其是針對繪圖軟體,除了TouchPad的所有功能外,也可加入第二個「虛擬」模式來提供更多元的附加功能。



《圖三 Dell Precision M6400系列使用的是Dual Mode技術,包含四個快捷鍵、滑桿控制器與圓形控制盤》


另外Dual Mode按鍵的選項包含開啟應用程式或多媒體的按鍵感應區、以捲動來調節音量或使用者可自訂的功能鍵。若想回到原介面操作,只需輕點模式更換的按鍵,此時亮燈的按鍵便會熄滅,重見素面的TouchPad外觀。



TouchPad的進階版:ClickPad


可點擊的軌跡板首次出現在2008年底蘋果電腦最新的MacBook Pro筆電上。蘋果的多點觸控軌跡板讓使用者可以點擊軌跡板的任一處,並加入多點觸控手勢,包括輕掃、撥合、旋轉與四指輕掃等手勢功能。從TouchPad技術上延伸,廠商也發展出一套可點擊的觸控軌跡板,稱為ClickPad。這ClickPad多點觸控手勢如同傳統TouchPad一般容易使用,提供捲動、指向、引導與點選功能。



其中的不同在於ClickPad省略TouchPad上的左右滑鼠鍵,這比傳統TouchPad多出3成的空間。所以越大的TouchPad提供品質越好的手勢輸入效能,更容易捲動或旋轉,並且搭配著簡潔時髦的工業設計外型。



《圖四 ClickPad比傳統TouchPad觸控面積大3成,以此提供更強化的手勢判讀效能》


ClickPad的無鍵式設計可運用在最小型的Netbook到最大的筆記型電腦。ClickPad如同標準軌跡板,可以多種材質製作,包括玻璃、塑膠與聚酯薄膜。表面可以品牌為主題來客製化,讓產品與眾不同。公司名稱、商標或其他圖示皆可由客製印刷或彩繪來表現,印刷方法取決於其表面材質。質感加工與壓印可用來突顯ClickPad的功能,例如點擊空間(ClickZone)以不同質感來作區分,能讓使用上更為便利。



選擇ClickPad的三大要點


ClickPad方案可預先設定新式影像感測技術和DIY自行設定的電容觸控技術,以便讓觸控技術與OEM和ODM廠商的機械設計完美結合。



選擇感測器技術


採用新式影像感測技術,能感測並傳送10隻手指的動作。其影像感測技術比市面上其他軌跡板所使用的分析感測技術(Profile Sensor)來得先進,因此能支援更多種多指觸控手勢。



《圖五 影像感測器能提升10指偵測的敏銳度》


影像感測技術讓軌跡板能有效感測10隻手指的動作,增加了許多分析感測器所無法辨識的手勢功能。這讓程式能有效辨識複雜的手勢功能,並減低誤觸按鍵的機會。軌跡板上的手指感測僅受到PS/2及LPC與中央處理器之間的頻寬限制。



分析感測技術的電容掃描分「Y」與「X」軸兩個階段進行,不同於影像感測的電容像素技術可以同時分辨多指「指尖」的電容量。



ClickPad方案還提供兩種模擬按鍵選項,分別為ClickBottons與ClickZones。ClickButtons是無分區的模擬按鍵選項,使用者可以在ClickPad上隨處使用左或右鍵。以單指點壓及是左鍵功能,當以雙指點壓時,則做為右鍵功能。中鍵則利用三指同時點壓。其好處在於使用者不需將視線離開電腦螢幕來尋找或以觸感搜尋左或右鍵的點擊區。



《圖六 無分區的ClickButtons選項讓使用者可以在ClickPad上隨處使用左或右鍵》


ClickZones模擬按鍵仿效TouchPad或滑鼠上的實體按鍵。按壓下方的左或右區塊便如同點擊左或右鍵的功能。兩邊同時按壓則是中鍵功能。雖然不如ClickButtons選項來得有效率,ClickZone選項較適合想要保持左鍵在左下方位置的傳統使用者。而這樣左下角位置則成為手勢功能與模擬按鍵同時存在的區域,這時ClickZone結合影像感測技術便能發揮最大效能。



《圖七 ClickZones模擬按鍵仿效TouchPad或滑鼠上的實體按鍵》


使用影像感測器時,使用者可以自訂設定,而OEM廠商也可決定預設模式。驅動程式可以儲存這些使用者介面,使用者也可隨時更改喜愛設定。除此之外,同一台電腦上的多位使用者也可在登錄時載入自己的喜好設定,就算共用電腦也能輕鬆的在軌跡板控制台中選擇自己的設定。



選擇機械設計


ClickPad的機械設計包含統一的ClickEQ與轉軸設計(Hinge Design)。ClickPad與PC筆記型電腦結合的關鍵設計因素在於機械設計。轉軸設計提供最薄的「Z軸高度」機械,同時也較容易設計。但這並不是毫無缺點的。運用轉軸設計時面板上方有一區不易點擊的盲點區,容易造成使用上的困擾。適合手勢功能的大型軌跡板可以增加「Y軸高度」來減少按鍵啟動壓力的變化性,從中降低盲點區的範圍。



在這設計中,啟動壓力的變化可能造成誤觸按鍵啟動功能。因此讓轉軸設計對擁有小型護腕墊的小筆電Netbooks並非最佳設計方案。



《圖八 轉軸設計的TouchPad可以置於PC筆電的護腕墊之下,讓整體設計保持輕薄》


優質的轉軸設計是提升使用經驗的重要因素。轉軸設計的主要考量在於降低靠近轉軸的盲點區範圍,並以減少按鍵啟動壓力的變化性來增加使用效能。



按鍵啟動壓力的易變性取決於從轉軸到按鍵的距離,應該降低其變化性並提升使用效能。這表示軌跡板上的Y軸高度應要最大化才能確保設計的完善,但這也造成小型筆電Netbook製造上的困難。



對於超薄的Netbook與筆記型電腦的設計,轉軸式ClickPad能克服Z軸高度套用在空間限制的設計問題。



《圖九 在轉軸設計中,轉軸與按鍵的距離需越遠越好,如此才能優化使用效能》


統一性的ClickEQ系統模組提供指向與點擊體驗、統一的按鍵啟動壓力與點擊深度,並且沒有盲點區,就連在小筆電Netbook上的TouchPad也能享有優質的使用效能與體驗。



《圖十 統一性的ClickEQ選項讓軌跡板上毫無盲點》


選擇系統模組或自行設計


ClickPad 影像感測多點觸控的完整「系統模組」提供一套完整的機械模組,系統模組是專門為產品製造所設計的,包含統一、經校準化的機械設計裝置。這模組提供一系列製造時的選項,簡化安裝程序並提供spill mitigation功能。通過現有的設計,系統模組可以大幅縮短ODM的設計時間。4個扣件與1個數據連接器的簡易安裝過程能減低製造過程中可能出現的錯誤。零校準機制省去校準程序,如此可助於增加產量。



另外OEM或ODM廠商可採用電容式觸控科技自行設計的模組選項,同時自行進行機械設計。這包含PCBA感測器模組並加上ASIC處理器,再與機械按鍵整合。還包括支援模擬按鍵的軟體驅動程式。



結語


為筆電選擇適合的觸控科技,不論是軌跡板或觸控面板,都需要先了解使用效能、市面上所提供的方案與使用者需求。供應商提供的高品質產品,能確保OEM廠商的產品品質,從較難製造的小型觸控軌跡板的低階筆電到高級繪圖筆電,都能擁有最佳的品質與效能。



(本文作者為新思科技Synaptics PC部門總經理)



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