DIY Surface Table (II): 瞭解紅外光 & DI (Diffused Illumination)
Posted in Table, diy, multitouch on May 9th, 2008
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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