觸摸屏技術(shù)的回顧

觸摸屏技術(shù)至少可以追溯到上世紀(jì)70年代的美國伊利諾伊大學(xué)，當(dāng)時科學(xué)家們把這項實驗室里的最新成果安裝到了PLATO IV計算機上用于課堂輔助教學(xué)，觸摸屏由此第一次走出實驗室正式進入實際應(yīng)用階段。不過，觸摸屏的技術(shù)并不成熟，商用價值在此后的很長時間內(nèi)也并沒有被發(fā)掘出來。到了90年代，觸摸屏出現(xiàn)在高端PDA（年紀(jì)稍長的讀者一定還記得快譯通和文曲星）中，可惜仍然不溫不火。

一方面，PDA的市場規(guī)模并不大，另一方面由于觸摸屏的精度有限，大多數(shù)PDA用戶還是更喜歡直接用實體鍵盤操作。2004年，任天堂的掌上游戲機NDS在全球熱賣，其最大的賣點就是NDS擁有兩塊屏幕并且其中一塊是觸摸屏，于是觸摸屏隨著NDS的流行而進入了更多人的視野。

不過，直到那時候，觸摸屏的使用還是局限于特定的人群。 真正讓觸摸屏走進千家萬戶還是要歸功于蘋果的喬幫主。2007年，初代iPhone發(fā)售，它重新定義了智能手機。在iPhone發(fā)售之前，智能手機的定義是“用戶能夠自主安裝軟件的手機”，而在iPhone發(fā)售之后，智能手機的定義變成了“屏幕可以滑的手機”，觸摸屏對于iPhone來說是標(biāo)志性不可或缺的模塊。實際上，在手機上搭載觸摸屏蘋果并非首創(chuàng)，但是蘋果iPhone使用觸摸屏完全更新了手機的操作方式，在iPhone中引入了拖曳，縮放等手勢操作，極大地改善了用戶的操作體驗。隨著iPhone銷量節(jié)節(jié)攀升，三星、HTC等公司也不甘示弱，紛紛推出了搭載觸摸屏且操作方式類似iPhone的智能手機。一夜之間，地鐵上再也聽不到手機的按鍵聲，因為所有人都開始用觸摸屏“滑”手機。

觸摸屏首次出現(xiàn)在PLATO IV計算機中（左上，此后陸續(xù)出現(xiàn)在快譯通（右上），NDS（左下）等設(shè)備中，最后蘋果推出的iPhone（右下）讓觸摸屏真正走進千家萬戶

在iPhone推出之后，觸摸屏并沒有停止更新。

第一代iPhone使用的是電阻觸摸屏，可以支持基本的觸控交互。之后，蘋果iPhone逐漸開始使用電容屏，極大地提升了操作手感，幾乎使滑手機屏幕變成了一種享受。另一方面，為了使手機變得更輕更薄，屏幕制造技術(shù)也經(jīng)歷了out-of-cell到on-cell直至最薄的in-cell。相對于十年前的觸摸屏，今天的觸摸屏更薄，操作手感更好。

| 突破二向箔的束縛：三維觸控

然而，人們對觸摸屏交互方法的探索并沒有到此為止。這里不妨再梳理一下手機與用戶交互方式的進化過程。

最初，用戶只能通過按手機上若干位置固定的按鍵來操作手機，這種方式可以稱作一維的操作方式。在蘋果引入觸摸屏以及手勢操作后，用戶可以在手機觸摸屏的二維空間里自由動作，因此可以稱作二維的操作方式。如果我們的觸摸屏不再進化，那么用戶與手機的交互維度將會被限制在二維，就像《三體》中被二向箔擊中的文明一樣。

很自然地，我們會想到：既然人類生活在三維的空間里，為什么用戶與設(shè)備的交互只能是在二維空間里呢？有沒有可能實現(xiàn)三維的交互方法呢？

要實現(xiàn)三維交互，就必須能夠?qū)崟r捕捉到用戶的手在三維空間中的坐標(biāo)，并且根據(jù)用戶手的三維坐標(biāo)（及其變化）做出相應(yīng)回應(yīng)。

幸運的是，科學(xué)家和工程師們已經(jīng)開始開發(fā)三維觸控來實現(xiàn)超越二維的人機交互。在具體地分析技術(shù)之前，我們不妨先來展望一下三維人機交互方法都能帶來哪些革命性的應(yīng)用？

1、游戲（含VR）

說到三維觸控，大家首先想到的就是在游戲中的應(yīng)用。確實，游戲是所有應(yīng)用中對于交互方式要求最高的。使用與游戲相配合的專用交互設(shè)備，玩家才能完全體會到游戲的魅力（不信你用鍵盤玩賽車游戲試試），這也是為什么一些游戲需要開發(fā)專用外設(shè)（如早年《熱舞革命》的跳舞毯，《吉他英雄》的吉他，各類賽車游戲的方向盤等等）。

當(dāng)觸摸屏在手機上剛普及時，《憤怒的小鳥》，《水果忍者》等一批完美利用觸摸屏交互特性的游戲也獲得了大家的青睞。當(dāng)觸摸屏可以捕捉到人手在三維中的動作時，在游戲中可以實現(xiàn)許多新的玩法。一個非常有潛力的方向就是和VR技術(shù)結(jié)合，例如類似《水果忍者》的游戲可以在三維空間內(nèi)通過玩家的手勢進行，《街頭霸王》等格斗游戲的出招可以由玩家的真實手勢觸發(fā)，從而使玩家的代入感大大增加。

3D觸屏結(jié)合VR技術(shù)可以極大地增加游戲可玩性

2、增強現(xiàn)實（Augmented Reality， AR）

三維觸摸屏很有潛力成為AR應(yīng)用中人機交互的基礎(chǔ)技術(shù)。

在AR技術(shù)中，用戶佩戴的專用眼鏡作為顯示屏，通過計算機視覺技術(shù)將AR的圖像界面與現(xiàn)實世界有機地結(jié)合在一起并投射到用戶眼睛的視網(wǎng)膜上。當(dāng)用戶的手做出動作時，AR設(shè)備必須能準(zhǔn)確地捕捉到手的實時位置并根據(jù)用戶手的動作做出相應(yīng)反應(yīng)。三維觸摸屏正是能夠捕捉到手的精確位置，從而成為AR人機交互的基礎(chǔ)技術(shù)。在AR技術(shù)普及后，不僅僅手機、電腦會用到三維觸摸屏，甚至日常家具（如桌子，櫥柜）的表面都可能需要支持三維觸摸技術(shù)，從而讓用戶隨時隨地能使用AR。

增強現(xiàn)實將計算機圖像與現(xiàn)實結(jié)合在一起（左），AR與用戶交互方式需要能精確地捕捉用戶手的三維位置（右）