七种人机交互技术大比拼

1、人机交互的革命 未来七大操控技术前瞻（全文）2013-03-19 08:06:37来源: HYPERLINK t _blank 中关村在线网站(隔空操作，手势操控笔记本2012年带有触控功能的笔记本电脑才大规模上市，而在不到一年时间的2013年初，关于体感操作笔记本电脑的产品已经层出不穷了。最近，国外CamBoard公司推出了一款小型相机，能够帮助用户通过体感控制电脑。这款产品名为Pico手势相机，整个产品非常小巧，看起来就像一个摄像头。Pico手势相机采用了PMDTechnologies动态手势辨识技术，通过与笔记本连接后，就能识别用户做出的手势动作，从而控制电脑。在视频中，最让人印象深刻的

2、要数玩水果忍者游戏了，只要用户在笔记本前面挥动手指，隔空就能切水果，真正有点忍者的味道了。不过CamBoard并没有透露这款产品的更多细节，何时能够正式上市以及上市价格也只能等待CamBoard公司的后续消息了。Pico手势相机可体感操作电脑随着科技的进步，人们总是在追求“更加轻松”地控制技术，比如物理键鼠之后的触摸控制，触摸控制之后的非接触式控制。触控技术现在已经比较流行了，手机平板上都能体验到。但到目前为止，我们接触到的非接触式触控并不是太多，最普遍的应该就是微软的Kinect了。Pico手势相机展示视频但Kinect主要用于游戏操作，要想达到触摸控制的精度还有很大的距离。不过，一家名为E

3、lliptic Labs就为我们都带来了最新的Windows 8非接触式控制技术。从下面的视频中不难看出，这种技术可以让用户通过在不接触屏幕的条件下，通过手势对系统进行操作，而且操控精度看起来很高。甚至看起来有些科幻，跟我们经常在电影里看到的差不多。据悉，这种技术通过超音波感应实现，通过声波来感应物体，而非像Kinect需要使用摄像头进行控制。而且，这种技术感应范围并至仅限于屏幕正面，只要麦克风可以感应到的范围都能使用。不知道环境声音会不会影响操作呢？当然，具体技术细节并没有详细透露。不过，Elliptic Labs为PC系统提供了SDK 开发工具，并给出了所必须的硬件配置，其中包括8个支持特

4、定采样频率的麦克风以及2-6个转换器，才能构成一个超音波技术的控制区。预计，这种技术会在12-14个月左右投入成品，不知道届时成本控制如何。如果价格合适，还是会有不少用户喜欢吧。回顾计算机发展史，苹果公司只所以能够使触屏走向大众，打开了后 PC 时代的大门，关键原因之一是突破了传统的交互方式，重新思考触屏特有的交互方式。初创公司 Flutter 的创始人 Mehul Nariyawala 希望在手势控制上能有同样作为。在接受 Co.Design 网站采访的时候，Mehul Nariyawala 很自然地提到了苹果在触屏交互上的创新。他说，在iPhone 之前，触屏设备被点击的模式束缚，而苹果是

5、第一个专门为触控构建用户界面的公司。iPhone 之前的设备通常会有用户手册，用户需要学习机器。在 iPhone 之后，设备将会对人类的直觉做出反应。随着各种设备的智能化，我们交互的对象必定会突破平板、手机的范畴，从而突破触屏的局限。在手势控制方面的探索已经开始，但是 Mehul Nariyawala 认为，现有的一些做法仍是照搬旧的点击交互。Flutter 想要做出更加直觉化的手势控制系统。从 Flutter 免费应用中，我们可以看出公司理念的一些雏形。比如，在控制 iTunes 的时候，你将手平举做出停止手势，会使歌曲暂停播放，指向右边会播放下一首歌曲，指向左边则播放前一首歌曲。“做为人类

6、，我们已经有身体语 言”，Flutter 的创始人告诉 Co.Design，“如果我们教会计算机理解它，那么计算机会变得直觉化“。Flutter 应用已经在 Mac 和 Windows 平台发布，目前还比较简单，就是用手势来控制程序的操作，比如 iTunes/Spotify 中的播放、前进、后退等。不过，Flutter 的技术已经开发了三年之久。Flutter 免费应用并不是目的，它只是为了证明 Flutter 方法要比照搬点击交互更加优越。Flutter 在 Mac App Store 上架的前四个月内，记录了 400 万次手势控制。Flutter 公司希望应用受欢迎的事实，可以用来说服硬件

7、公司在设备上预置 Flutter 的技术。Flutter 的技术无需其它硬件，使用的只是网络摄像头，这使得它容易部署。对于 Flutter 技术的可能性，Co.Design 举了一个例子：从计算机旁边走开，将是一个锁屏的手势命令，回到计算机旁边是解锁命令。拿起手机将会命令电脑上的视频和音频暂停，放下手机会命令它重新播 放。”我们可以把（网络摄像头）看做机器的眼睛”，Dalal 说，“眼睛应该理解人类动作的含义”。Flutter 显然有着不错的想法，不过看似直觉的手势控制，却是有学习成本的，而且缺乏固定规范。在触屏上，手势操作并不是最直观的方式。Flutter 的手势控制抛弃了视觉提示，显然需要

8、用户的熟悉和投入，普及起来似乎并非那么容易。不过，Flutter 还是给出了一个很有潜力的研究方向，比如上面 Co.Design 提到的例子，就是一种无需学习的机器智能了。 指环王附体，Ringbow让触摸屏更易用触摸屏早已广泛普及，对很多人而言，只要能用平板电脑或智能手机，都会尽可能地放弃笔记本。毕竟，触摸屏更简单、更直观。然而，还是有一些细微的动作是触摸屏难以胜任的。 为了解决这些问题，这款名为Ringbow的小工具就大大简化了触摸屏的操作体验。Ringbow有两种用法：首先是遥控功能，无需与触摸屏接触，即可实现操作。这样就可以解放手指。另外一种则要与触摸手势配合使用，将传统触摸操作与这款

9、设备整合到一起，相当于为用户赋予了额外的功能。例如，在玩游戏时，可以一边通过触摸控制方向，一边用Ringbow开火。又或者，在使用平板电脑时，如果打错了字，用厚实的手指来精准定位错误的字符通常较为困难，而Ringbow则可以轻松地实现光标的前进与后退。该产品通过蓝牙来传输信号，因此任 何配备蓝牙模块的产品均可与之兼容。这款设备还采用了指环的设计，可以直接套在食指上使用，从而实现9向操作。首批Ringbow将于今年12月发货，黑 色版售价55美元，彩色版售价65美元，配备两个彩色Ringbow的套装售价118美元。在触摸屏被广泛应用的今天，人机交互的操作方式正在不断向着直观和简易的方向进化。无论

10、是小孩还是老人，都能轻松学会使用智能手机和平板电脑。 然而，触摸屏操作虽然门槛较低，却也具备一定的局限性，而Ringbow指环的出现，则可以让这种不方便的程度降低很多。你可以用它通过远程操作来浏览网 页，还能作为电视机的遥控器，同时可以实现类似蓝牙耳机的功能，在开车时保持通话，除此之外，它还是平板和手机的游戏控制台。Ringbow支持Android平台，据了解iOS平台它也将很快兼容。而且，凡是有蓝牙接收模块的设备，Ringbow都能够与之相连。它 需要操作系统的本地支持，现有应用及游戏必须具备一定的特性才能使用Ringbow操作。目前，相关API已经发出，研发厂商正在寻求开发者支持，有一批

11、应用和游戏已经宣布支持Ringbow。Ringbow的使用方式惊人简单，它的设计初衷就是让游戏操作变得自然，如果你熟悉游戏机控制器，Ringbow 就非常容易上手。由于融合了传统控制器和现在的触觉反馈，Ringbow能够大大提高触屏游戏体验。平板和手机游戏一般会有虚拟摇杆和虚拟功能键，戴上Ringbow之后，这一切束缚就消失了，基本操作都简化为选定、拖拽和功能键点击。定义特 殊功能键后，你可以直接在液晶屏上拖拽和点击操作对象，也可以远距离操作。大部分的游戏和应用，将能只用一只手来完成，双手同时操作的话，也可实现非一般 情况下的多点触摸。很多人喜欢拿平板电脑和智能手机玩游戏，体验却相当糟糕，键入

12、龟速、误操作频繁、反馈延迟、无法实现复杂的连动操作，人也很容易感到疲劳和厌 倦。Ringbow却可以为你提供一种最折中的方案，它既能保证平板等智能移动设备的独立和便携性，又能够抚平单纯触摸和手势操作的低效和不良体验。还有 一点，它可换色，外观和造型非常酷，完美升华了触摸屏游戏体验。点评：Ringbow外观犹如一个大号的戒指，但是其本质上却是平板和智能手机的辅助操作设备，也可以说它是世界上第一个真正意义上的触屏游戏配件。有了它，我们对智能手机的依赖会进一步加深，而我们的日常活动却会因为Ringbow而更加便捷。据悉，Ringbow项目组当前正在融资中，如果 其价格尚可，想必未来定会成为流行。超能

13、力不是梦 神奇腕带让你操控一切正在预售的谷歌眼镜和传闻不断的苹果iWatch智能手表让可穿戴设备最近火爆异常。加拿大Thalmic Labs公司也推出了一款体感操作的可穿戴设备MYO肌肉感应臂带，通过这款产品用户只要做做手势就可以轻松操控电脑、手机等。据了解，MYO肌肉感应臂带里面装有肌肉运动感应器，包括了三轴加速感应器、三轴陀螺仪等。MYO肌肉感应臂带使用ARM处理器，内置可充电锂电池，通过蓝牙4.0与其他设备连接，目前支持Mac OS和Windows操作系统。当用户戴在手臂上后，臂带内的传感器可以检测到人手或手指做动作时前臂肌肉产生的电脉冲，不同的手势动作将会转变成不同的数字命令来操控所匹

14、配的电脑、手机等移动设备或遥控工具。MYO肌肉感应臂带MYO臂带可以捕捉到用户手臂肌肉运动时产生的生物电变化MYO肌肉感应臂带操控笔记本电脑MYO肌肉感应臂带操控视频游戏MYO肌肉感应臂带操控航拍器据悉，加拿大Thalmic Labs公司于2012年由3名从加拿大滑铁卢大学机电工程专业毕业的年轻人创办，主要致力于人机交互领域新技术的开发。其创始人之一兼首席执行官史蒂 芬雷克表示，他们一直在研究如何运用科技来增强人类的能力，而MYO臂带不仅可以用于玩电脑游戏、浏览网页、控制音乐播放等娱乐活动，甚至还能操控无人 机。视频：超能力不是梦 神奇腕带让你操控一切现在，这款创新性的MYO肌肉感应臂带已经在

15、官网（点击进入）开始预定，预售价格为149美元，约合人民币928元；但是网友们还得耐心等待，因为这款产品预计今年年底才能发货。突破界面限制 富士通展示虚拟键盘技术在西班牙巴塞罗那举行MWC 2013世界移动通信大会上，作为电脑厂商的富士通似乎非常抢眼，除了可以与电脑远程相连的神奇“智能手杖”，富士通在键盘的创新研发上也颇下功夫，展示了颇具未来感的虚拟键盘技术。富士通称这种技术为手势键盘(Gesture keyboard)，而实际上用户操作并没有实体的键盘。这项技术是通过设备本身的摄像头来追踪用户的手指动作，然后通过专门的软件来识别手指敲击的位置对应的按键，从而判断输入的内容。富士通虚拟键盘技术

16、（图片来自pocketlint）富士通虚拟键盘技术（图片来自pocketlint）目前，富士通这款手势键盘还处于概念产品阶段，能够支持Windows 8操作系统使用。未来富士通希望这项技术能够支持安卓等其他操作系统，并尽快完善推向市场。编辑点评：富士通这种虚拟键盘技术解决了平板电脑或者智能手机没有外置键盘以及屏幕打字不方便的尴尬；同时虚拟键盘也突破了实体键盘的界面限制，使得操作地点更加自由；配备在台式电脑、一体电脑上也能减少实体键盘的配备，简洁方便。但同时，这款产品也有着需要克服和完善的地方。据了解，目前这项技术对光线的要求比较高，光线较暗时对用户手指动作的判断就不太准确，导致误输入。另外，对

17、于使用惯了实体键盘的用户来说，完全没有参照的输入会造成障碍，如何能让用户知道手指位置也是比较关键的一点，如果在屏幕上显示就不如触屏有意义，若是能投射出一个键盘的平面图或许比较有效。国外推漂浮无线鼠标 似阿凡达“悬浮山”看过阿凡达的朋友应该对电影里面的“悬浮山”印象深刻。近日，国外推出一款设计独特的无线鼠标，能时刻漂浮在半空中，外观看起来与“悬浮山”非常相似。这款特殊的无线鼠标名为“蝙蝠”，包括一个带有磁环的无线鼠标和一个磁性鼠标垫，通过磁力感应技术使鼠标能够漂浮起来。在待机时，鼠标与鼠标垫的距离为4厘米；使用时，由于手的重力两者之间的距离会缩短至1厘米。“蝙蝠”悬浮无线鼠标“蝙蝠”悬浮无线鼠标

18、这款鼠标是由俄罗斯设计师瓦迪姆凯巴丁(Vadim Kibardin)设计的，壁纸杂志曾称其是“能够改变世界的40位设计师”之一。“蝙蝠”悬浮无线鼠标“蝙蝠”悬浮无线鼠标“蝙蝠”悬浮无线鼠标他表示设计这款鼠标是为了预防和治疗“鼠标手”，即“腕管综合症”。有一定高度的设计能避免长时间使用鼠标所造成的手部疲劳和神经损伤等症状。这款“蝙蝠”悬浮无线鼠标有白色和黑色两种颜色可选，不过目前还处于测试阶段，具体上市时间和价格并未确定。 增强现实技术新应用，一切物体皆是触摸屏将微型电脑装到白炽灯的灯座中，并在电脑上面安装摄像头和投影仪，就能让任何桌面变身触摸屏。美国麻省理工学院(MIT)的研究人员将微型电脑装

19、入普通灯座，再辅以摄像头和投影仪，就能瞬间将任何物体表面变成触摸屏。如今，功能强大的电脑越来越便宜，越来越小，能够放进各种各样的日常用品中。麻省理工学院媒体实验室(Media Lab)的研究人员纳坦林德(Natan Linder)认为，将微型电脑装到白炽灯的灯座中，并在电脑上面安装摄像头和投影仪，就能让任何桌面变身触摸屏，从而打造一个颇具创新性的界面。林德和媒体实验室同事开发的LuminAR设备可以将交互式图像投射到物体表面，当一个人用手指或整个手指向图像中的任何东西时，这套系统就能感觉到。林德将LuminAR称为是一款增强现实系统，因为图像及其投射的界面可以改变表面或物体的功能。尽管这个概念

20、听上去似乎“不靠谱”，但许多大型科技公司都在尝试开发新型电脑界面，希望能够为自己的产品开拓新市场。LuminAR可通过摄像头、投影仪和软件识别物体，将图像投射到物体上或者是周围，它还可以当作扫描仪使用。此外，LuminAR还能通过WiFi网络接入互联网。LuminAR原型设备的部分功能，比如物体识别等，部分依赖可运行于远端云服务器上的软 件。我们可以用LuminAR在物体表面再建一个显示系统，用于显示与手头工作有关的信息。还可以用来给物体或杂志等打印文件拍照。接着，用户只要通过与 LuminAR投射的界面互动，就能将照片电邮给联系人。林德说：“我对这项技术的市场前景激动不已，工程师和设计师都可

21、以使用。”他认为，LuminAR对一切创造性工作都非常有用，在这些工作中，我们往往要用到纸笔、其他有形物体和电脑等。LuminAR在桌面或办公环境之外的地方同样大有用途。林德便展示了LuminAR在模拟电器城环境下的功能，比如它可以将价格标签投射到放在桌子上的相机旁边。林德还曾尝试在类似Skype的视频电话中使用LuminAR技术，将来电者的视频投射到旁边的墙面上。LuminAR当前的原型设备采用的是高通Snapdragon处理器，这种处理器通常用于智能手机和平板电脑上。林德和同事正尝试将定制Linux操作系统和谷歌Android的改进版作为LuminAR的操作平台。LuminAR早期原型也包

22、括了用于支撑白炽灯的机械臂。但林德和同事目前正专注于改进无机械臂的LuminAR版本。林德指出，这种设计可以降低成本和操作复杂性，同时也令这项技术更易普及。 光学矩阵，让红外触控屏焕发新生机支持多点的触控操作已经成为人机交互最常见的形式，除了智能手机、平板电脑等移动终端，诸如 ATM 机、互动广告牌、自助购票机等商用领域也开始广泛采用这一解决方案。在移动市场上，采用硬质保护层、依靠人体电流感应的电容屏基本一统天下，但电容屏成本 随尺寸指数增长的特点仍然大大限制了它在大型触屏设备市场的应用。在方兴未艾的大屏触摸领域，基于光学的 红外矩阵（LED Cell Imaging）触屏只是比较普遍的一种。

23、Kindle touch 是红外矩阵触屏应用于消费级产品的一个实例，其原理比较简单：显示屏的四周放置一个边框，边框的两边布满了红外发射管，另外两条边内嵌感应器。这样红外就 形成了一个相当稠密的光网。当手指或其他触摸介质接触到屏幕时，红外光会被阻断，软件会对阻碍进行分析从而进行坐标定位。目前瞄准这一硬件领域的公司不在少数，包括国外的 PQ Labs、Neonode 以及国内市场的 IRTOUCH 汇冠等。由于依靠电流感应，投射式的电容屏仅支持手指和特质电容笔的触控，相比之下，红外触摸屏则不囿于介质特性，手指外，铅笔、信用卡、纸、金属都可以。此外，电流感应更容易受到干扰，比如布满汗水的手指在触摸时

24、常常会发生漂移的现象。多点触摸方面，红外触摸屏目前已经可以达到 32 点，而电容屏通常在 10 点左右。响应速度方面，红外触摸屏也完全达到了电容屏的标准。由 于基于光学原理，红外触摸屏不需要像电容屏上附着一层玻璃，从而增强了透光率。也正是由于电容屏对表面玻璃工艺的要求，电容屏在技术上很难应用于大屏设备 上，目前 32 寸已经是极限。除此之外，设计成本也是一个重要因素，电容屏的成本随尺寸指数增长，而红外触摸屏则以线性增长。在整合产业链方面，红外触摸屏的优势非常明显，产品只需要 PCB、焊接、LED 灯、外框等基本原料，无须受供应商限制，而电容屏的产线基本是定型的，整合度低，供应链几乎不可替代，同

25、时还得面临产品良品率低的风险。在 IRTOUCH 汇冠科技的媒体沟通会上，公司副总经理邹国宝称，红外触屏是一个轻资产的行业，吃的是技术壁垒，而电容屏相对是一个重资产型的，靠的是资本壁垒。不过，时至今日，我们仍然没有看到红外触摸技术在消费市场上的应用。由于红外触摸技术必须依赖一个边框，因此在外观设计上不如电容屏平整、美观正如 Kindle touch 屏幕与边框存在一定的边高。加之小尺寸成本高的因素，红外触摸技术目前尚难应用于以智能手机为主的小屏幕消费领域。据邹国宝透露，红外触摸屏在 15 寸以上的显示屏上才能显示出优势，30 寸以上则具有具有绝对优势。“总体上讲，电容屏在努力做大，而红外屏正在

26、努力做小。双方互相交叉，希望进入各自的领域。”不过，支持触屏特性的 Windows 8 的诞生让红外触摸技术仿佛迎来一次发展机遇。目前已经有不少厂商推出了相关产品，特别是支持触屏的一体机，基本延用了传统的电容技术。但在邹国宝的眼中， 基于 Windows 8 的 PC 将是红外触屏的技术最好的栖息地“无论是成本、外观还是技术参数。”尽管窄边框设计日渐成为硬件设计的趋向，但在 Windows 8 中，由于系统手势操作需要从四边召出，而电容屏普遍存在边缘不灵敏的情况，因此微软强制要求硬件屏幕四边预留 20mm 的黑边。邹国宝说，这是整个产业的浪费，事实上，红外触摸屏只需要 5mm。让邹国宝颇为高兴

27、的是，上个月 IRTOUCH 制造的 19 寸红外触摸屏样机通过了微软授权的第三方 Windows 8 Logo 测试认证。据邹国宝称，已经有一些厂商比如联想、惠普以及一些代工厂开始与 IRTOUCH 进行接触。邹国宝希望在 2014 年红外触摸技术能够有一定的市场，而这不仅需要他们自己的技术创新，还依赖整个行业的技术认知和进步。我们也亲自体验了一台由 IRTOUCH 制造的搭载红外触屏的原型机。从体验上看，的确做到了 10 点触摸，触摸介质也更加多元。根据官方数据，响应速度控制在 10ms 以下。总体上说，红外触屏的体验与电容屏没有太大区别。无论是对于受价格因素较大的普通消费者还是期待技术多

28、元化的玩家，红外触屏的大范围应用都将是一个利好消息。相信随着产业的整合和竞争的加剧，未来几年内超大触屏会真正走进我们的生活。“只有光和声音才是终极触摸。”邹国宝显然有更天马行空的想法他认为触摸无非是人机交互的一种，只是平面上的。真正的交互不是技术绑架人，而是让技术适应人。如果放开思维，将一个房间布满 LED 红外和接收器，那么红外触摸技术就布局到三维的空间范围上。邹国宝说了一个他们的“馊主意”：在一个门框上布局红外设备，人走进们时扫描人的轮廓，从而针对人的体型提供服务，具体可以应用在服装店人们进门就可以推荐服装而无需试穿。 人机交互技术：又一次革命的准备期iPhone 5 出来的时候，有人说，

29、苹果已经不酷了。“如其运转，则已过时”(If it works, its obsolete 马歇尔.麦克卢汉)。说苹果已经不酷了的人们，大多厌恶平淡。这两年来，在引起剧烈的市场震荡后，通过手指直接触摸屏幕来进行交互的移动设备已不再是让人感到新奇与惊艳的新玩意儿，它们已经被视作是日常的电子消费品。人们已经习惯于多点触控带来的便利。因此，尽管新一代 iPhone 比前代 4S 还薄了18%，重量低至112克，但因其基于电容屏的多点触控的交互方式，事实上跟 iPhone 第一代相比并没有任何本质的变化，也就没有革命性可言；而随着智能手机、平板等触控设备的巨大成功，人们开始意识到目前技术条件已经成熟，

30、除了使用键盘、 鼠标来操作计算机以外，交互方式还有着无尽的可能。交互的革新，才刚刚进入大爆发的阶段，消费者的胃口却已被苹果之前所创造的奇迹高高吊了起来。大家都对下一个交互革命翘首以盼，厂商稍有懈怠，便被视为不思进取，于是创新花样繁出。目前看来，交互的创新，主要有两条不同的技术路线。一条是走非穿戴的手势、体感感知方向；另一条是走穿戴式的眼球、手指识别方向。作为辅助的，还有走语音识别的人工智能旁支。尤为要注意的是，与以往纯粹的实验室玩具不同，上述两条主要路线，现在都有了较为成熟的商业产品。在 非穿戴的体感交互上，最著名的产品莫过于微软公司出品的 XBox360 输入设备 Kinect 。该设备采用光编码技术对一定区域内的景深进行编码，其原理如雷达一般，用激光扫射场景并摄下衍射效果，通过软件计算，得到较为精确的物体形态及运动轨 迹。该产品的技术含量及交互体验，给消费者留下了很深刻的印象。随着 Kinect 的成功，不少创新公司也投身该路线，尝试开发更精确、更实时或更便捷的体感识别设备。例如， Leap Motion 的手势识别装置 Leap 据说能在 4 立方英尺的工作空间达到 1 / 100 毫米内的检测误差，在精确度上比 Kinect 提高了很多；而初创公司 Flutter 的技术则试图使用最普通的