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彎折紙手機指揮功能好犀利!
開創人機介面互動新模式

【作者: 鍾榮峰】   2011年06月08日 星期三

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加拿大皇后大學和美國亞利桑那州立大學軟性顯示中心合組研究團隊所開發的紙手機(PaperPhone),近日正成為各界矚目的焦點。其實,紙手機在軟性顯示(flexible display)技術部份,並沒有太令人驚奇的突破之處。這款紙手機真正酷炫吸引人目光的部份,應該是藉由可辨識彎折電子紙的動作,設計出傳遞特定輸入指令的方法,進一步開發出一套頗具創新的人機介面互動模式。


《圖一 幾個主要彎折軟性顯示器的特定手勢動作》
《圖一 幾個主要彎折軟性顯示器的特定手勢動作》

紙手機:軟性顯示技術代表作

這款以智慧型手機為主要設計架構的紙手機,承繼了以往軟性顯示器輕薄、易於攜帶、可撓曲、尺寸造型彈性多樣的特性。軟性顯示器會首先應用在可攜式產品的主要原因有三:首先由於技術因素使然,軟性顯示器進入市場化初期階仍是以中小尺寸為主,因此各類行動裝置將優先受惠;再者軟性顯示器輕薄可撓曲的特性,正適合可攜式裝置的尺寸要求;此外軟性顯示的低功耗優勢,更符合行動裝置有效利用電源的設計。這款紙手機的軟性顯示器,是採用亞利桑那州立大學和E-Ink合作開發的3.7吋電泳式(electrophoretic)軟性顯示器,這個名為Snaplet的可穿戴式軟性顯示器,不僅可以作成紙手機,也可以作成手腕式的媒體播放器或是可捲曲的PDA筆記本。


紙手機軟性顯示器的軟性基板材質是採用杜邦的AC銅箔基材和Xerox Phasor的噴蠟式固態油墨印刷技術,在顯示器背後貼上軟性基板,內建5層Flexpoint雙向可彎曲薄膜感測陣列和6個壓力感測元件,搭配Arduino的微控制器以20Hz頻率讀取感測資訊。在可撓式感測陣列後方,也貼上Wacom的軟性觸控筆介面,可進一步支援紙手機觸控筆功能。而整個紙手機樣品開發架構是透過Ink的開發板工具結合Gumstix開放原始碼架構處理器而完成。


  • 手勢彎折軟性顯示器的辨識技術,是能否精確傳遞訊息給紙手機處理器的重要關鍵,也是紙手機的know-how所在。



用手彎折電子紙指揮紙手機

值得注意的是,透過彎折軟性顯示器的特定手勢動作(bend gesture),紙手機可以辨識、傳遞並輸入對應數據訊息,來驅動變換介面選單功能、瀏覽主選單、或是結束通話等應用,創造出消費者和手機之間人機即時互動的犀利效果。


研究團隊先讓10位自願參與者各自列舉出不同彎折紙手機軟性顯示器的手勢動作,以及這些手勢動作所對應代表的訊息輸入意義。研究團隊總共蒐集了87對各種彎折電子紙的動作,進一步歸納出針對5款基本訊息輸入應用所代表的20種動作模型。研究人員再根據參與實驗者認為概念上最簡單、實際動作最不費力、使用經驗上也最喜歡的條件中,最後選出3對6種最常用的彎折動作,作為紙手機最具一般性的訊息輸入模式。這3對彎折動作分別是:(1)在電子紙一角上/下彎折;(2)在電子紙上緣上/下彎折;以及(3)在電子紙下緣上/下彎折。


紙手機軟性顯示器可承受最高撓曲的角度為45度,在設計上彎折電子紙動作的角度,也需要超過10度以上,系統才能夠有效辨識撓曲動作所代表的特定訊息。不過由於紙手機內有些連結器元件較為脆弱,不像軟性顯示器可以撓曲,因此研發人員將這些連結器的位置放在紙手機的左緣,用柔軟塑膠材質包覆,右緣就可以讓使用者彎折,來傳遞特定指令以達到變換功能的效果。


彎折手勢演算辨識技術是關鍵

藉由使用者不同手勢彎折電子紙不同部位的模式,紙手機就可以驅動軟性顯示器內建的軟體,傳遞對應感測到的演算訊息給處理器,讓介面達到準確變換應用功能的效果。亦即,手勢彎折軟性顯示器的辨識技術,是能否精確傳遞訊息給紙手機處理器的重要關鍵,也是紙手機的know-how所在。也因此在軟性顯示器接受不同撓曲程度的物理條件下,研發團隊進一步分類出各類簡易彎折動作並建立資料庫,作為軟性顯示器彎折感測陣列接收數據以及紙手機彎折動作辨識引擎的核心,分類彎折動作是按照手勢施力的位置和施力兩端的對應關係這兩大準則來歸類。除了內建一般常用彎折手勢所定義的輸入訊息指令外,使用者也可藉由紙手機建立自己習慣的彎折動作語彙及資料庫。


紙手機正是代表人機介面軟硬體整合不斷創新的具體成果。未來各類酷炫犀利的人機介面模式,將會繼續推陳出新,挑戰我們習以為常的使用經驗。


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