懸浮觸控技術的工作原理

微軟有一項為移動設備研發(fā)的預觸摸技術。這種技術通過手機屏幕周圍的傳感器，能夠預知機主的下一步動作并做出相應的反應。

實際上，預觸控技術的內(nèi)核就是懸浮觸控技術。除了微軟之外，索尼、三星、亞馬遜等眾多廠家也都在對這一技術進行深耕。自觸控屏幕誕生以來，人們就一直未停止對其技術的不斷提升。懸浮觸控技術曾一度被認為是噱頭，事實上，它的作用和意義遠不止于此。

什么是懸浮觸控

懸浮觸控是如今用戶關注度越來越高的新技術，已經(jīng)應用到了智能手機以及其他極少數(shù)數(shù)碼產(chǎn)品當中，并且還在不斷的發(fā)展。如今用戶關注最高的莫過于手機觸摸屏懸浮觸控技術，它是觸屏手機的一種全新的技術模式。懸浮觸控技術不僅可以通過手指來觸摸屏幕，還可以感應到非導電的布織物操作，也就是說，在冬天戴上手套之后，依然可以自由操控使用該手機，或者我們手指在完全不用觸碰到手機屏幕的情況下即可操作手機。

例如Floating Touch懸浮觸控技術，就可以讓用戶使用手機的時候無需碰觸屏幕就可以完成手機操作，手指與屏幕保證約15mm的距離就可以在手機上獲得類似鼠標的操作。

懸浮觸控技術的工作原理

與許多智能手機一樣， 電容式觸摸感應來記錄用戶在屏幕上的輸入。觸摸手機屏幕時發(fā)生的事件被稱為觸碰事件。電容式觸摸通過覆蓋在手機上的X-Y電極網(wǎng)格工作，運用 上面的電壓。當有手指靠近電極時，電容會改變，而且可以被測量。通過比較所有電極的測量值，就可以準確定位手指的位置點。

觸摸屏上有兩種電容式傳感器，互電容和自電容?；ル娙?，用于實現(xiàn)多點觸摸檢測。自電容能夠產(chǎn)生比互電容強大的信號，檢測更遠的手指感應，但由于一種被成為“鬼影（ghosting）”的效應，無法進行多點檢測。

圓圈代表觸碰點，紅色的X代表鬼影位置

互電容實現(xiàn)多點觸控

擁有互電容，上圖中的每一個線條交叉點都會形成平行板電容器。這意味著，每一個交叉點都是一個電容器，進而保證可以將測量精確到每一根手指，實 現(xiàn)多點觸控。然而，因為兩根線之間的交叉點面積很小，使得傳感器的電場也很小。傳感器如此之小，以至于信號強度很低，無法感應到那些非常弱小的信號。因此，當用戶的手指在屏幕上懸停時，互電容傳感器就無法感應到信號。

自電容和鬼影效應

在自電容案例下，上圖中的每一根X或者Y線都是一個電容傳感器。顯然，自電容傳感器要比互電容的大。大傳感器可以創(chuàng)建強大的信號，使得設備可 以檢測到在屏幕上方20mm處的手指。當有手指停留在屏幕上或者屏幕上方時，距離手指最近的傳感器線會被激活（X1，Y0）。如果檢測到兩根手指，便會有 四根線被激活，鬼影效應出現(xiàn)。正如上圖顯示的，當檢測到兩根手指時，會出現(xiàn)四個可能的觸碰點（X1，Y0）、（X1，Y2）、（X3，Y0）以及 （X3，Y2），而正確的組合又是不明確的，進而不能實現(xiàn)多點觸控。

結合自電容和互電容，實現(xiàn)懸浮觸控

懸浮觸控是通過在一個電容觸摸屏幕上，同時運行自電容和互電容來實現(xiàn)的?；ル娙萦糜谕瓿烧５挠|碰感應，包括多點觸控。而自電容用于檢測懸停在 上方的手指。由于懸浮觸控技術依賴于自電容，因此不可能實現(xiàn)懸浮多點觸控。也就是說，當進行懸浮操作時，屏幕不支持多點觸控。屏幕只能在接觸觸碰情況下實現(xiàn)多點觸控。

通過利用現(xiàn)有的電容式觸碰傳感器，降低觸碰錄入的門檻，就能夠區(qū)分懸浮觸碰和接觸觸碰。所有Android應用程序 均能完全正常地工作。只是像以前一樣，僅有明確“聽從”懸浮觸控事件的應用才會做出反應。也就是說，懸浮觸控技術的實現(xiàn)需要有應用內(nèi)部程序的支持。

懸浮觸摸技術在實際應用中的意義

懸浮觸控技術是應用于觸屏移動設備中的一種全新的技術模式。在觸摸之前就能大概知道效果，類似于我們鼠標移動到什么按鈕或者字上，如果可操作就會通過變色等方式提示。

懸浮觸控技術不僅可以通過手指來觸摸屏幕，還可以感應到非導電的布織物。也就是說，在冬天戴上手套之后，依然可以自由操控觸屏設備。另外，有了這種技術，用戶在手上有水或油時，也可以照常操控手機，并且不必擔心弄臟屏幕。

懸浮觸控技術頗受各大手機巨頭的青睞，這幾年，不斷有企業(yè)對懸浮觸控技術進行深耕。此次微軟發(fā)布的“預觸控”技術其實是早有準備，在之前的幾年中，微軟一直在研發(fā)3D觸控技術。這一技術可以檢測到用戶懸在屏幕上方的手指，然后使操作系統(tǒng)和程序對其作出反應。

當初微軟想要將3D觸控技術應用到手機和平板中，不過后來這種技術沒有了下文，而如今的預觸控技術很可能就是在3D觸控技術的基礎上研發(fā)出來的。微軟研究院的官微發(fā)布了介紹預觸控技術的視頻，展示了這一技術如何通過屏幕周圍的傳感器預測用戶動作的原理。通過三維形式，傳感器可以分析用戶的握持姿勢以及手指動作，從而提供容易使用的位置并顯示相關內(nèi)容。

比如，單手握持手機時，預觸控技術就會調出方便拇指觸控的撥號盤。另外，傳感器也可以在用戶看視頻或電子書時鎖定方向，以防用戶改變姿勢時引起手機的改變。

微軟認為，預觸控技術會賦予觸摸屏更多的表現(xiàn)力及娛樂性。微軟首席項目研究員Ken Hinckley表示：它使用人手作為思維的窗口。對于移動交互來說，我認為它擁有巨大潛力。

其實，最早在這項逆天的技術方面有所行動的是索尼。2012年，索尼就推出了Xperia Sola MT27i。這是一款加入了懸浮觸控技術的手機，在與屏幕保證15mm距離的情況下，不必觸碰屏幕也可操作。索尼這款產(chǎn)品，就是世界上第一款搭載了懸浮觸控技術的智能手機。

此外，三星在2013年推出的Galaxy S4也嵌入了 Floating Touch（懸浮觸控手勢）功能；亞馬遜Kindle智能手機將在今年采用3D手勢控制功能；蘋果也有可能在未來的產(chǎn)品中對3D Touch功能進行擴展，實現(xiàn)懸浮觸控方式。

耳機制造商OM ONE曾推出過能夠持續(xù)懸浮在半空中的藍牙喇叭。其原理是底盤和球形喇叭中均有磁性。在底盤通電之后，可以透過同極相斥的原理使其懸浮于半空。在這種狀態(tài)下發(fā)出的聲音不易被其他物體吸收，從而產(chǎn)生更低功率的優(yōu)質音色。如果這一產(chǎn)品能夠與懸浮觸控技術相結合，那么用戶就可以通過手勢控制音響的音量，獲得更加極致的體驗。

其實，懸浮觸控技術可應用的方面有很多：商家可以在櫥窗中展示產(chǎn)品，客戶不必進店也可感受到產(chǎn)品的真實效果；車載設備可以通過懸浮觸控技術識別司機手勢，提升駕駛體驗；可以讓醫(yī)療系統(tǒng)更加完善，減少接觸病菌的幾率；可以在智能家居中起作用，通過手勢就能夠控制家電等等。

懸浮觸控技術目前還尚未成熟，有許多需要改進的地方，不能大規(guī)模地投入使用。不過，懸浮觸控技術將會為智能設備的應用場景帶來一種新的思路，甚至顛覆傳統(tǒng)的人機交互方式。它到底是一種噱頭的技術還是創(chuàng)新的應用，我們拭目以待。

審核編輯 ：李倩