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超声波用于人机交互,为触控带来二次革命

作者:王莹时间:2019-07-31来源:电子产品世界收藏

不久前,腾讯与华硕合作的游戏手机“ROG 游戏手机2腾讯定制版”上采用了传感器方案。为此,手机游戏玩家通过手指按压边框即可来控制游戏中的移动、攻击等操作。这种边框技术的提供者是一家初创公司——显通(Sentons)科技,采用了新型的传感器技术。

本文引用地址:article/201907/403260.htm

照片:显通科技 总裁兼CEO 李政扬

显通科技总裁兼首席执行官(CEO)李政扬指出:电容式触摸屏在手机上的应用已长达12年之久,局限是范围没有办法突破屏幕本身。新的触控可利用手机的边框实现触控。由于超声波是一种波纹,可以通过金属、塑料、玻璃、木头等媒介传导,也可以在柔性屏/柔性介质中传输,因此未来的理想状况是所有设备的表面都可以是交互式的。

显通公司的推进计划是:2019年主攻游戏手机市场,2020年将进军旗舰型手机市场。之后要进入更广泛、更大量的手机应用市场。未来,计划进入更多的应用领域,只要是需要人机交互的行业,显通科技都愿意去尝试,诸如车联网、智联家居等。

1  游戏手机的触控按键特点

“ROG 游戏手机2腾讯定制版”中所采用的方案中有显通定制的超声波AirTriggers感应模块,还有SurfaceWave处理器。AirTriggers是一组安装在ROG手机内侧边缘的传感器,共有6~8颗。这些传感器将控制台游戏手柄的肩部按钮虚拟化,并提供额外的输入以增强游戏中的交互性。

AirTriggers是软件定义的,只需轻到5 g的压力就能激活,同时也能避免触碰手机导致的误触发。这种高敏感且有选择性的控制可通过简单的轻敲或轻扫来实现,最终提供更为深入和更具投入感的游戏体验。

2 手机上的其他应用机会

过去12年,触摸屏主宰了消费类电子设备的人机交互界面。不过遗憾的是,尽管手机一直在变化,人和手机之间的交互却不能跟上这种变化。

首先,手机屏幕做得越来越大,这造成一个困扰——很难再用一只手去操控手机。

其次,进入5G时代之后,手机要能提供更好的体验,游戏手机就是一个应运而生的新产品,相信游戏手机在5G时代会非常重要。但是游戏在手机上怎么掌控?因为两个拇指在手机上过多地做各种操作,会影响玩家去看游戏内容,所以需要在手机上面有更多的操控方式,例如在屏幕之外的边框。

第三是旗舰机型的要求。旗舰手机追求的是更完美、差异化的外观设计,因为手机不仅仅是智能性的,而且现在变成了时尚的设备。因此要追求更美观的外形,其中玻璃一体化的设计则是趋势。但这样按键就不能存在,如何解决这方面的问题?现有的触控屏是采用电容式触控技术,这种技术本身不能离开屏幕,无法扩展到边框和背盖,而且无法应用于金属或塑料,难以兼容,所以触控范围无法突破屏幕本身。

显通科技带来可以让手机上产生更多手势操作的应用方式。例如其方案不仅能够带来边框和背盖的触摸性操作,甚至在原有的正面触摸屏上,也能够带来压力的操作。因为超声波的触摸屏方案操作不只是X、Y轴的2D操作,甚至还可以有压力,这样可以带来更丰富的人机交互体验。

3 超声波虚拟按键的应用场景

未来的按键本身不再是实体的按键,而是虚拟的按键。在非常小的区域,能够实现既替代音量的两个调节按键(如下图)。

图 超声波虚拟按键的应用场景

还可变成可滑动操作的区域,可以通过软件定义这个区域操作系统切换,方便用户单手控制手机。

智能手机的另外一个重要功能是拍照。手机的拍照体验希望更趋向于单反相机。众所周知,单反相机使用时先按一半是对焦,再按一半才是拍照。未来手机也可以滑动对焦,先按下去一半对焦,再按一下才是拍照。

据悉,从2019年开始,中国的手机厂商、可穿戴设备厂商均表示出了对显通科技触控技术的兴趣。可穿戴器件厂商认为这一技术和手表可以有非常完美的匹配,因为按键会影响到手表的防水功能,如果使用显通科技的产品,可取代按键以提高防水规格,因而在洗澡、游泳甚至潜水的情况下,都可以佩戴手表。

4 超声波传感的原理

显通科技的核心技术是利用了超声波。超声波是一种波纹,它可以通过金属、玻璃、木头等媒介传导。超声波在发出去之后会有反弹,虽然人的耳朵听不到,但是专业的接收装置可以接收到超声波的反弹。如果超声波在行进的过程中有手指碰触的话,就可以接收到这个变化,判断在这个过程中什么东西发生了碰触。

超声波的工作原理:超声波其实是声波组成的一个图案。一层层的波在表面扩散、反弹,如果有手指碰触的话,就像在水纹当中的一个蜻蜓点水,它会引起涟漪反弹回来。接收装置接收到会判断它的准确位置。

显通科技的方案允许在触摸屏的表面侦测多个触点,波纹反射的复杂程度会提高,显通科技会用特定的芯片来处理这些信号,让用户很容易感知到人机交互界面上发生的情况。可见,基于超声波的信号处理技术是显通科技的核心技术(如下图)。

图 显通公司的超声波传感原理

经过市场和实践的检验,显通科技的超声波传感器容错率大,稳定性好。

5 超声波触控可否取代按键和触控屏?

未来,按键被取消是发展方向,也有厂商开始这么做了。

目前触摸屏的发展已经非常成熟,因此一段时间内,超声波与之是互补的。触摸屏可帮助解决X、Y轴上的操作,而超声波解决方案还可以帮助解析屏幕上的压力。实际上,显通科技的压力敏感度可以达到毫克级,但在实际手机应用上,根据人体工程学设定为5 g~5 kg的力度。目前,还没有哪个竞争对手可以做到在这样大的范畴内对压力的判断。

不过未来,触摸屏做柔性屏成本很高,而超声波可以在弯曲的表面上传递,所以显通科技的超声波方案也可以为柔性屏、弯曲介质提供很好的支持。

6 相比其他边框触控解决方案

厂家们一直都在尝试和寻找不同的技术和解决方案,但目前来看没有竞争对手可以与显通科技的超声波技术相比,因为他们都会遇到各种条件变化下的误触等明显挑战。

7 愿景

显通科技的愿景是提供一个可以使用软件定义开发的人机交互界面。目前人机交互主要靠键盘、鼠标等,未来需要更丰富多彩的交互方式,如车联网、大尺寸屏幕等。



关键词: 超声波 触控

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