創新使用者互動介面研究 (UIUI)

由 Microsoft 的 Patrick Baudisch 所做的研究，他將光學滑鼠做了一點改造，然後就可以在手掌上面使用。這篇研究可以在 UIST 2006, CHI 2007 Extended Abstracts 以及 SIGGRAPH 2007 Emerging Technologies 上看到。

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單手即可完成打字的手套輸入裝置，有興趣 DIY 的人可以參考這裡。

via: Gizmodo
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很高興的，對岸的朋友在看了我的文章之後，也自己做出了 Multiotuch Table，正所謂天下無難事，只怕有心人啊。這位老兄的 Table 外型長地比我的好看，下面是他分享的視頻:

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因為 NUI 這個團體實在是太優秀了，因此大家在製作軟體時，用這個 TouchLib 都會遵循他們得 protocol，也就是說，他們所製作的軟體你都可以依照上面的設定把它們全部給跑起來。現在我提供一些連結可以，你可以把 MMA 這個圖片/影像管理軟體給跑起來、水波紋軟體、Audio 軟體、連 Launcher 也有，真是一堆軟體任你玩，更多的軟體可以到 NUI 論壇裡面的 AS3 Section 裡面去翻

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* 一個透明材質 (壓克力)
* 紅外光投光器 (IR Illuminator)
* 投影機 (Projector) (有讀者跟我說這個很難借到，是否可以製作多點觸控面板就好，是可以的，因此為了借不到投影機的朋友，我會解釋這一部份)
* 投影布幕 (Diffuser)
* 紅外線攝影機 (IR Camera/Webcam)
* 木材 (拿來做桌子，如果你要用別的材料也可以)
* 反光鏡 (如果要做大一點的 Table，需要把投影機的光線反射一下)
* Lee Filter (不一定要，我會解釋這樣做什麼用)
* 你的個人電腦
* TouchLib (偵測手指的軟體)

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所需要準備的材料如下:

* 一個透明材質 (壓克力)
* 紅外光投光器 (IR Illuminator)
* 投影機 (Projector) (有讀者跟我說這個很難借到，是否可以製作多點觸控面板就好，是可以的，因此為了借不到投影機的朋友，我會解釋這一部份)
* 投影布幕 (Diffuser)
* 紅外線攝影機 (IR Camera/Webcam)
* 木材 (拿來做桌子，如果你要用別的材料也可以)
* 反光鏡 (如果要做大一點的 Table，需要把投影機的光線反射一下)
* Lee Filter (不一定要，我會解釋這樣做什麼用)
* 你的個人電腦
* TouchLib (偵測手指的軟體)

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各位久等了，不好意思，這幾天有點忙，所以這篇有點慢才出來。在前一篇文章中我們已經瞭解了紅外光線，也瞭解了 DI (Diffused Illumination) 的背後原理，想必大家已經迫不及待想做一個 Table 來玩玩了。不過在這一章裡面先讓我們瞭解另外一個類似的作法 FTIR (Frustrated Total Internal Reflection)。
FTIR (Frustrated Total Internal Reflection) 的背後原理
雖然我們已經知道了 DI (Diffused Illumination) 的方式來實作 Table，然而多了解一種實作的方式，會讓你有多一種選擇。而 FTIR (Frustrated Total Internal Reflection) 的實作方式跟 DI (Diffused Illumination) 是有點類似的。FTIR (Frustrated Total Internal Reflection) 的實作方式是由 Jeff Han 在 2006 年提出的，他的論文在 UIST 這個 UI 的知名 Conference 上面也可以看到。讓我們來拆解一下 FTIR (Frustrated Total Internal […]

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前面的文章中，我們談到了許多不同種的實作方式，最後由於整體考量我們選擇了 DI (Diffuse Illumination) 以及 FTIR (Frustrated Total Internal Reflection) 的方式來製作我們的多點觸控 (Multitouch) 桌面。而這兩種方式其實背後的原理都是相同的，它們都利用紅外線反射的原理來實作出來的。而瞭解紅外線的特性對於互動設計是有很大的幫助的，因為紅外線的一些特性的關係，許多互動設計都會利用到紅外光 (IR)。像是之前在 Blog 上面介紹的棒球互動設計，就是利用紅外光投射到人身上，並偵測反射的變動量來達成。

紅外線是什麼?

(圖片來源: 金龍俊科技股份有限公司)
我們知道太陽打出來的能量是以電磁波的形式所存在，而對於人類眼睛可見的能量範圍我們稱之為可見光。根據Wikipedia 上面的解釋:
「光域」通常指的是肉眼可 見的光波域，即是從400nm（紫）到700nm（紅）可以被人類眼睛感覺得到的範圍，一般稱為「可見光域」（Visible）。由於近代科技的發達，人 類利用各種「介質」（特殊材質的感應器），把感覺範圍從「可見光」部份向兩端擴充，最低可達到0.08～0.1nm（X-RAY, 0.8～1A），最高可達10,000nm（遠紅外線)
因此，我們知道，如果我們不是天賦異稟的人，我們所能感知到光的範圍應該不會超出「光域」的範圍太多。而瞭解了這個特性之後，我們就可以設計一種機制，讓機器 “只” 可以看到紅外光，而藉由感知到紅外光的變化量來做出改變。當然，你也可以說，我們不一定要用紅外光啊! 是這樣子沒錯，但是因為紅外光對於人類來說是看不到的，但是機器卻可以感知的到，有了這一層特性之後利用紅外光來建立互動桌面會方便的多。
當然，你也可以利用環境光源來建立互動桌面，但是環境光源由於並不穩定，因此你所製作出來的互動桌面也就無法穩定了。然而，用紅外光真的只有好處沒有壞處嗎? 其實不是，其實還是有副作用的。我在研究人眼追蹤 (Eye-Tracking) 儀器時，偶然發現，原來紅外光看久了會導致白內障。所以，在各位動手實驗之前，請勿將紅外光直射到自己的眼睛上頭。在後面我會一再強調這件事情，希望各位不要為了研究搞砸了身體，那我會感到非常愧疚的。
瞭解了紅外線是怎麼一回事之後，我們就可以解釋一下 DI (Diffuse Illumination) 以及 FTIR (Frustrated Total Internal Reflection) 的背後原理。當然，暸解背後原理到實際做出來還是有一段距離，說的跟做的還是會有一段差距的。這就是為什麼讀萬卷書要行萬里路的原因啊。
DI (Diffused Illumination) 的背後原理
我們先一步一步來拆解背後的原理，現在我們知道要做一個多點觸控 (Multitouch) 的桌面需要一個 “桌面”，這點毫無疑問是吧? 而我們又知道要利用紅外光 (IR) 反射的原理，因此，這個桌面好歹要是透光的。因此，我們已經知道需要兩個物件了，一個是透光的桌面，一個是紅外線投光器。關於透光的桌面，可以用玻璃或是壓克力都可以；而紅外線投光器的話，我在之後再介紹。

而手一接近桌子這個介面後，由於紅外線 (IR) 受阻，因此就會反射回來。

聰明的你就會知到，要在下面裝一個接受器，藉由這個可以感知紅外光線的接受器之後，我們就可以抓到手究竟是觸碰到桌子哪一個位置。而紅外線的接受器是什麼呢? 最普通也是最容易取的的就是紅外線攝影機 (IR Camera)。這時你會開始抱怨到，最好是紅外線攝影機 (IR Camera) […]

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我曾經在前面一篇文章提到要寫一系列的教學文來告訴大家如何製作硬體，因為我瞭解做軟體的人的瓶頸在於硬體，硬體解決之後，就是軟體人的天空了。而 Multitouch 這種新型態的介面在未來必定會成為一個趨勢，一個通用的介面，在國外已經有許多的研究機構開始大量投入人力研究了。因此，希望台灣對於 UI 研究有興趣的人也可以多加參與。其實在台灣已經有不少人做出了 Multitouch 的硬體，但是在 Google 上面一查，便會發現，中文的相關資料是非常稀少的。相較於國外的熱絡程度來說是有差距的。因此希望這一系列的教學文可以彌補這個遺憾。當然，並不是我特別懂，而我只是願意花些時間來寫寫這些文件而已。
誰在推廣 Multitouch:

在正式開始時實做之前，我要先介紹一些基本原理，以及一個團體 NUI (Natural User Interface)。NUI 是一個荷蘭 Geek 所發起的團體，他們對於 Multitouch 的介面推廣不留餘力，他們成員中的每一個人都會在 Blog 旁邊加上上面的那ㄧ個 Logo。他們不但公開他們的影體作法，也完全公開他們的軟體。對於他們無私的奉獻這是我深受感動的地方，他們似乎就只是為了推廣而推廣。
這邊先介紹幾個 NUI 靈魂人物的 Blog:

David Wallin: 主要負責 TouchLib 的開發，他似乎有很深的 Computer Vision 的知識
Laurence Muller : 非常積極投入新的 Multitouch App 的開發，以及修改 TouchLib
Adithya | Divesh: 兩位印度人，在 NUI 裡面非常活躍，時常回答大家的問題，他們 Build 一個自己的移動式 System
Paul D’Intino: NUI裡面的一個要角，積極投入 Multitouch 研究
Seth Sandler: 剛完成他的大學學位，主要是從事互動藝術，他 Focus […]

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看到 Microsoft Surface Table 之後，我想大家對這樣子的新型態操作介面應該會感到非常興奮才是。而 Mr. Monday 最近沒有什麼時間寫文章的原因，也就在於 Mr. Monday 在近日投入了大量的時間在研究創新的使用者介面。就在近日，Mr. Monday 利用了國外的資訊 (大部分是來自 NUI)，建立了自己的 Multitouch Table。當初看到國外研究時，Mr. Monday 就曾經跟自己約定過了，如果我弄出來後，我就會寫一篇教學，讓有興趣的人可以自己建立自己的硬體，而建立完成之後，剩下的軟體開發部份就是大家各自的天空了。而在上個月底，我完成了，我將會寫一系列的教學文在 UIUI 上面，有興趣的朋友可以收看 UIUI。Microsoft 說 Surface Table 要賣你一萬美金，Jeff Han 說他的大型多點觸控要賣你 10 萬美金，我說，你建立自己的 Table 只要 3000 塊台幣 (不含電腦/投影機)。

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