創新使用者互動介面研究 (UIUI)

我在翔基國際有限公司的 Blog 看到了這個比較圖表，製作的非常棒，就直接拿過來存檔囉:

1. 紅外線式
利用紅外線矩陣組成橫列與縱列的掃描線, 當有物體遮斷光源時, 便可判定位置
這是俗稱的光遮斷開關, 這種技術經常在電影裡面看到, 用來做保全偵測, 其應用非常廣泛, 例如印表機印字頭的定位,滾輪滑鼠的滾輪, 都是使用光遮斷的方式來判定, 其缺點是真實解析度不高, 容易受光影響, 反應速度較慢, 但可感應任何可以遮蔽光線之物體
其判定方式是四周一定有成對的發射與接收器
目前紅外線也有再發展不是遮斷的方式, 而是發射後遇到物體在反射的模式, 有點類似雷達測速一樣, 這種方式也可以模擬做到多點, 但還是有遮罩問題, 且發射接收元件成本增加, 如果要布建密集(提高解析度)則相關成本都會較高

3. 電容式
經由導電物質影響電場的變化來計算出物體位置
這技術在20年前的電視機選台器上就已經有使用, 後來很多觸摸卻不用壓下去的按鈕, 例如電梯的按鍵,早期發展大多表面是金屬材質, 現在則可使用許多非導電材質, 現在筆記型電腦的觸控板則大多採用此技術, 著名的iPod也是採用此技術, 但其缺點是一定要經由會影響電場之物體來感應, 同時反應速度也較慢, 另外也有可能受到附近電磁場之影響而產生精確度誤差
其判定方式一般可用手持之非導電材質去做測試(導電體如手則必須離接觸面有一定距離)
其常見技術有兩種分別為表面電容(3M的MicroTouch)或是投射電容 (Apple採用投射電容), 投射式電容的優點是採用非接觸感應, 也就是可以隔著玻璃或是懸空感應, 在應用上的優點就是表面不會因為長期使用而耗損, 且目前投射式電容透過特殊製程不但可以多點(目前須搭配軟體)又可以做到很大的尺寸(目前100寸), 日本三菱則更利用人體傳遞不同訊號, 達到多人多點的觸控(也就是可以分辨是哪個人在觸控)

4. 表面聲波
在介質表面傳遞高頻聲波, 當聲波遇到軟材質被吸收後, 變可計算出位置
這種技術逐漸被使用在觸控螢幕上面, 其精確度跟反應速度都比電阻或是電容式來的好, 也可以做到較大的尺寸, 但因為其必須在傳導載體的四周安置反射天線, 所以尺寸變化都必須訂做, 目前很多博弈等遊戲機台也都開始採用此技術
其判定方式可以拿硬性之導電材質進行測試, 一般來說是不會感應硬性材質
該技術則有新的延伸發展是使用表面震波(由3M提出的專利), 就是當物體接觸觸控面時產生的微小震動來計算出位置

5. 光學影像
透過兩組以上CIR(CMOS/CCD)由側邊觀測物體的影子後計算出位置
這技術隨著CMOS/CCD的技術成熟而越來越被廣泛使用, 現在微型CIR已經可以做到每秒鐘輸出一百張以上的畫面, 因此目前來說是反應速度最快的一種技術, 當然隨著CIR解析度越來越高, 處理速度越來越快, 感光能力越來越好, 且可以判斷影子大小, 所以可以做出越來越多變化性之應用, […]

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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

熱門程度: 84%

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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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Microsoft 對於 Multitouch 的研究的確不留餘力啊，看來他們的確相信未來的 OS 應該就是 Multitouch，而未來的 OS 將在 2010 年問世。Microsoft 新的硬體設置 TouchWall 跟 Surface 不太一樣，但是都是用紅外線跟 IR Webcam 的原理。他們在平面下方打了三個紅外線雷射光束，手觸碰到後，就會產生阻斷。不過實際是怎麼運作的我也不是很清楚，不過根據 MS Director of Envisioning Ian Sands 的說法這種方式比 DI 便宜。因為他說 Surface Table 要賣一萬塊美金…
原來 MS 有 Director of Envisioning 這種奇怪的職位，還有 Ian 的說法明顯不對，因為 DI 的作法不貴，那是 MS 自己要賣這麼貴，還有 TouchWall 本身也是用背投影，這點來說，跟 FTIR 有什麼差別? 只是一個要用壓克力，然後光打在裡面，一個可以用任何的透明材質，光打在外面? 真是騙不懂的人…

聽說 Gates 會 Demo 這個新技術於 Microsoft […]

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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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由 Steve Mason 所建置。
via: Gizmodo
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設計者 Nima 主要的概念是兩個分離兩地的人，藉由 Touch Screen 來撫摸對方。因此，一開始的影像都是模糊的，除非你開始摸對方，對方的輪廓才會開始清晰。

這個作品可以在 TEI 07 上看到。
via: 互動設計
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ljudbilden 這位老兄，利用 Stop motion 在白板上面做了一個動畫，動畫的內容固然有趣，不過更加有趣的是，他的概念是否可以在 Multitouch 上面被實做出來?

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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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