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巴斯大学(University of Bath)的研究人员最近开发出一种新型“可变形”硅基触摸屏,当用户对其施加不同程度的力时,它能够改变形状和硬度。他们在《计算机协会》(Association for Computing Machinery)刊物上发表的一篇论文中将这种屏幕称为“DeformIO”,它利用气动装置和传感器来记录手指施加的压力,然后在其周围进行物理折叠。虽然这种柔性屏幕仍处于萌芽阶段,但参与开发的研究人员表示,有朝一日它能为移动设备增加一个新的输入层,可用于各种使用任务,从在数字地图导航到玩游戏,以及虚拟地“感受”产品的硬度。
“虽然DeformIO并不是第一款可变形屏幕,但它是第一款利用气动技术和静电感应技术的屏幕,”巴斯大学计算机科学教授、该研究的第一作者詹姆斯·纳什(James Nash)说,“换句话说,DeformIO可以让用户在按压弹性表面时感受到更丰富、更有触感和更自然的反馈。”
过去,创造触觉压力响应屏幕的尝试主要依赖于可重新配置的面板和位于设备表面下方的凸起针脚,当施加压力时,这些针脚会降低。纳什和他的合著者写道,这种形式因素具有局限性,因为它会导致屏幕上施加压力的区域和不施加压力的区域之间出现明显的断裂。在这种情况下,DeformIO可以在屏幕的不同部分同时施加多个力输入。这种新颖的技术意味着用户在屏幕上移动手指时,可以体验到连续、不间断的战术响应。这款屏幕的厚度为3毫米,表层面积为140平方毫米。
气动技术和“电阻式传感”相结合,可以检测到不同程度的压力,从而实现了屏幕设计的创新。电阻式传感是指一种将物理力(即用户手指施加的压力)转化为设备可理解的电信号的技术。这些输入信号可使屏幕的硅表面根据最终用户施加的力在硬和软之间动态切换。用户可以同时对屏幕的多个区域施力,研究人员称,这样可以实现从设备的一个部分到另一个部分的无缝、连续流动。纳什说,触感的灵活性最终为设备增加了一层新的界面,而不会牺牲当前玻璃触摸屏的可用性和熟悉感。
DefromIO与目前的玻璃屏幕具有相同的优势,玻璃屏幕可以通过手指在屏幕上流畅地移动来控制设备,但它的附加优势是,人可以使用力量与设备进行更深层次的交互。
如果可变形屏幕真的能应用于大众消费移动设备,那么它们将改变用户与日常使用的应用程序和服务进行交互的方式。研究人员设想了这样一种场景:未来的旅行者配备了可变形屏幕,用它在数字地图的各个部分之间导航。在这个例子中,旅行者只需在屏幕上施加不同的压力,就能在地图的道路视图和卫星视图之间快速切换。研究人员认为,同样是这位旅客,在前往机场的途中,可以利用可变形屏幕技术向手机游戏中的敌人发射子弹。同时,应用程序制造商可以设计软件,利用屏幕为删除文件或导航键盘等简单操作增加触感。
在另一个例子中,研究人员在屏幕上显示了一张床垫的图像,并同时显示了一个从柔软到僵硬的滑块。当滑块向左设置为“软”时,屏幕很容易在用户手指周围变形,模拟出软床垫的弹跳感。当滑块移动到“硬”的方向时,设备会变得更坚固,更接近目前手机上的平面屏幕。这种硅屏幕还可以应用于汽车触摸屏,为驾驶员提供更多的输入,而无需长时间将视线从路面上移开。研究人员设想,有朝一日,驾驶员有可能使用这种屏幕来调节温度控制,或实际感受数字地图上的地形数据。
“你可以从地图上获得大量信息,”纳什说,“例如,推入一个城市,你就能获得即时的人口统计数据;按下一个特定的商店,你就能从它的硬度水平知道它是否营业。你可以像操作实物一样直接操作数字对象。”
为了测试屏幕,研究人员使用机械臂测量了屏幕的表面硬度、力感应精度和触摸感应。在机械臂的末端连接了一个3D打印的椭圆,以模仿人类的手指。这一轮测试结束后,评测人员分析了仅靠机器人(10.190, 0.00, 0.00%)难以量化的潜在用户体验。人类测试者的任务是同时对屏幕上的两个不同点施加压力。测试结果表明,用户可以在屏幕上的多个压力点之间无缝切换。同样,测试人员还能准确识别屏幕的某一部分何时变得比另一部分更硬或更软。测试者能够以不同的力度和屏幕硬度执行常见的轻扫和拖动手势。
需要强调的是,巴斯大学研究人员开发的屏幕仍是一个原型,很可能至少要再过十年才能进入普通消费者的手中。即使技术和可扩展性问题得到了解决,目前还不清楚日常手机用户是否会发现可变形屏幕提供的新用途足以让他们放弃久经考验的玻璃触摸屏。不那么新颖的手机设计界面,如可折叠和可滚动屏幕,已经存在多年,但一直难以在小众用户之外获得广泛采用。需要用户将手指插入果冻状表面的屏幕也有可能遭遇类似的命运。可变形屏幕的处理特性也可能与设备制造商目前为使设备更薄所作的努力背道而驰。