关键词：电容，触摸屏，手机，UI，传感器，
 
自2007年带电容触摸屏的移动电话问世以来，用户与移动电话的交互方式发生了重大改变。事实上，这些新近推出的手机非常受市场欢迎，以至于国际数据公司（IDC）预测到2013年，基于电容式触摸屏的手机的销售量将增至4亿台以上。这占到了所有基于触摸屏的手机（5亿台）的80%，在届时的全部14.6亿部（预测数字）手机中占到近30%。

目前市场上有如此之多的电容式触摸屏手机型号，所以大多数用户以及工程师对这些触摸屏提供的用户体验改善都十分熟悉。简而言之，它们引入了一种动态的、软件控制的用户界面（UI），能够针对运行在设备上的许多应用进行快速的定制。此外，有了触摸屏之后，就不再需要传统机械按钮，从而能够在不增大设备尺寸的前提下获得大得多的显示区域。而且电容式触屏技术是全固态的，可得到极长的设备寿命，而显示屏的光学失真却极小。

触摸和其他传感器

许多触摸屏设备都使用其他的传感模态，以增强触摸屏体验。最值得注意的是，许多手机的设计之中都已经采用了基于触感和加速度计的运动传感。

不过，OEM公司越来越多地希望自家的手机脱颖而出，并希望充分地探索和优化下一代手机的设计体验。因此，Synaptics与Immersion，TheAlloy设计公司，Astonishing Tribe(TAT)公司以及德州仪器公司启动了Fuse概念手机项目（见图1），以创建引人注目、功能丰富的UI，它具有新型的传感输入模式、炫目的图形显示和触感反馈功能。

图1 Fuse概念手机创新地使用了触摸和触感反馈来提供更有吸引力的用户界面

本文将通过Fuse概念手机进行案例分析，简要地描述在实现丰富的触摸输入子系统和触感体验优化时所遇到的设计难题及其解决方案。

实现难题

尽管Fuse手机基于TI OMAP 3630参考设计，但为了更好地优化传感硬件，其硬件却不局限于任何旧式手机平台。这种方法具备一些明显的优势：

● 通过集成的传感器和应用缩短了延迟、加快了速度。

● 极佳的多点触控用户体验：应用将具有类似于其外观的“感觉”，并像预想的那样做出“响应”。

● 对无经验用户而言，增添了更为直观的使用方式，带来了卓越的用户体验。

正如大多数工程性项目一样，难题在于如何在紧张的最后期限来临之前将几项新技术整合起来，并体现出全部优势。在项目研发期间，所遇到的触摸和触感方面的主要技术难题包括：

● 多种传感器的总线竞争。

● 系统的正确暂停，以实现极佳的触感体验。

● 用户界面与多个输入、输出通道的协调

在设计Fuse手机时，最主要的问题是总线竞争和传感器冲突。鉴于设备触摸屏上有4个独立的传感器，背触摸板、压力传感器和加速度计在彼此的数据正确或不正确时的同步对于用户界面能否正常工作是至关重要的。用户界面和系统的设计必须做到，在任何给定时刻都只使用正确的传感器。

例如，在拨号时，压力传感器和加速度计很容易被忽略，但是从理论上说，用户应该可以选择使用前触摸屏和背触摸板来输入数据。如果两个传感器都启用，那么用户必须避免意外触碰到错误的传感器。

解决这个问题的一种策略是，开始时同时启用这两个触摸区域，然后，一旦用户开始输入数据，就只监视用户选择的触摸传感器。另一种方法是给触摸屏和背部传感器的每次按压增加很大的去抖动，以确保输入的有效性。

触感效应

在开发Fuse手机时，设计需要容纳一块“浮动的”触摸屏。也就是说，触摸屏不再是紧紧地固定在手机外壳上，而是需要少量的横向顺性，以便得到更简洁和响应更快的触摸屏触感反馈。为了克服屏幕上任何明显的顺性或“粘滞”，工程师们开发了特制的安装扣眼，为触摸屏提供横向支持。

电容传感器适用于这种类型的悬浮设计，因为它们能够进行恰当的调节以便在接触时触发，这一点不同于电阻式触摸屏——后者需要更大的压力。它还支持压力传感器和多级触感效应触发，其中根据电感触摸的尺度或长度的不同会出现不同的触感效应。

更好的加速度计使用

另一种传感器——加速度计，通常被认为已经存在于许多商用手机上的一种成熟的传感器。不过，除了某些专业的第三方应用之外，它目前在设备上的主要用途是在纵向和横向模式之间切换——只不过在许多情况下并不可靠。

为了让加速度计成为用户界面的一个重要部分，Fuse开发团队遇到了一些新的障碍。正如前面所提到的，总线竞争是所有传感器都存在的问题，特别是在多种传感器都与用户界面有关的模式之下的时候。这种情况通过用户界面中的“抖动”表现出来——其将在软件层次加以处理。

在Fuse手机用户界面的主屏幕上，倾斜设备将造成图标向上或向下滑动，并产生相应的触感效应。为了避免这种行为显得迟缓，加速度计具有很高的刷新率。与此同时，用户界面要加以调节，以避免很轻微的倾斜就造成图标在屏幕上滑动。另一方面，对于弹球游戏而言，加速度计的快速响应使得游戏体验几近乱真。这再一次重申了用户界面设计对于控制复杂的传感器集合的重要性。

定义用户界面

这个项目成功的关键在于Fuse合作开发者合在一起的用户界面定义。它们的演化包括最初的概念（由Synaptics提出，TheAlloy进一步加以定义），运行正常的用户界面，以及最终的解决方案（由TAT全部实现）。最初的指导方针确保了在整个开发过程中体验都接近于目标定义。

此外，最初的计划有助于多家合作单位集中关注如何将它们各自的技术应用到一种具有凝聚力的体验，而不仅仅是杂乱演示的简单堆积。所有这些的启示就是以用户为中心的自顶向下设计的重要性，因为如果没有这种自顶向下的设计方法，就很难将多种技术集成到一种整体的风格。尽管多种传感器确实能够增强用户体验的丰富程度，但只有用户界面才能够确保在正确的时间使用正确的传感器，并协调一致。

输入、可视化和触感效应的时间选择对于更为丰富的用户体验是至关重要的。也就是说，如果设备要良好地运行，那么无论是传感还是触感，每种技术的贡献都需要作为整体的一部分加以规划，而不能将其看作独立的技术特点。用户界面将所有这些都集成在一起，创造出了极佳的体验。

在不断扩张的智能手机市场上，对脱颖而出的持续需求使得很多设计人员都在搜寻用户体验的创新。随着基于触摸屏的手机被市场所接受，在使用其他传感输入以及触感输出对触摸屏交互方式加以补充时，存在着大量的机会。