體感控制技術(shù)讓空中鼠標(biāo)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)可能及面臨挑戰(zhàn)

　　關(guān)鍵字：空中鼠標(biāo) 光標(biāo)控制 遙控器 動(dòng)作控制

　　通過(guò)體感控制技術(shù)，用戶(hù)只要稍微移動(dòng)空中鼠標(biāo)，就能操作智能電視屏幕上的鼠標(biāo)點(diǎn)擊。MEMS 傳感器和傳感器融合算法是無(wú)線(xiàn)、三維光標(biāo)控制的基礎(chǔ)，這種控制將帶來(lái)激動(dòng)人心的全新電視互動(dòng)。盡管空中鼠標(biāo)的基礎(chǔ)互動(dòng)設(shè)計(jì)來(lái)自人們熟悉的 PC 鼠標(biāo)，但還有一些至關(guān)重要的額外考慮因素需要考慮。本文將探究空中鼠標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn) PC 鼠標(biāo)的區(qū)別，揭示系統(tǒng)工程師如何解決空中光標(biāo)控制面臨的一些最棘手的挑戰(zhàn)。

　　讓我們從空中三維動(dòng)作控制的基礎(chǔ)——鼠標(biāo)，開(kāi)始講起。鼠標(biāo)作為指示及點(diǎn)擊控制的輸入設(shè)備，其設(shè)計(jì)基于人機(jī)工程學(xué)數(shù)十年的研究及測(cè)試。鼠標(biāo)在 60 年代首次發(fā)明，80 年代開(kāi)始商業(yè)應(yīng)用，時(shí)至今日，它仍被廣泛應(yīng)用中，因?yàn)樗鉀Q了顯示器上圖形用戶(hù)界面的指示和點(diǎn)擊控制的基礎(chǔ)問(wèn)題。所有電腦鼠標(biāo)最重要和鮮明的兩大特征是界內(nèi)鼠標(biāo)和非線(xiàn)性彈道光標(biāo)移動(dòng)。

　　界內(nèi)鼠標(biāo)，又稱(chēng)相對(duì)鼠標(biāo)，指鼠標(biāo)光標(biāo)始終保持在屏幕邊界內(nèi)的一種特征。人機(jī)工程學(xué)工程師明確地選擇了界內(nèi)鼠標(biāo)是因?yàn)樗麄冋J(rèn)為，將鼠標(biāo)移動(dòng)與屏幕上的光標(biāo)解耦開(kāi)來(lái)效果會(huì)更好。這樣的優(yōu)點(diǎn)是光標(biāo)始終可見(jiàn)。使用者會(huì)感到他們?cè)谟行У目刂浦鈽?biāo)而沒(méi)有“失去光標(biāo)”。

　　非線(xiàn)性彈道光標(biāo)意味著，光標(biāo)移動(dòng)并非 1 比 1 的對(duì)應(yīng)鼠標(biāo)的移動(dòng)。當(dāng)使用者快速移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)，光標(biāo)會(huì)以更大的速度朝目標(biāo)加速移動(dòng)。當(dāng)使用者慢速移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)，光標(biāo)將會(huì)放慢，以較低速度移動(dòng)。這具有兩方面的優(yōu)點(diǎn)。加速移動(dòng)意味著在屏幕上移動(dòng)光標(biāo)只需要較小的動(dòng)作；減速移動(dòng)讓用戶(hù)能更有效地點(diǎn)中屏幕上的較小目標(biāo)。

　　這些鼠標(biāo)動(dòng)力學(xué)構(gòu)成空中鼠標(biāo)的光標(biāo)控制基礎(chǔ)。智能電視在屏幕上顯示的圖形用戶(hù)界面與 PC 相似，因此選擇使用非線(xiàn)性彈道光標(biāo)移動(dòng)的界內(nèi)鼠標(biāo)（如同 PC 鼠標(biāo)）作為互動(dòng)架構(gòu)。然而，這些動(dòng)力學(xué)對(duì)在客廳中進(jìn)行空中操作實(shí)屬必要，但尚不充分。原因是還需要其他不顯見(jiàn)、不尋常的重要算法讓空中鼠標(biāo)便于使用。

　　這些要求是因?yàn)?PC 鼠標(biāo)和電視空中鼠標(biāo)不同的使用方式產(chǎn)生的。PC 鼠標(biāo)是在明確而標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境中使用的：用戶(hù)面對(duì)電腦坐在桌前，人機(jī)互動(dòng)是活動(dòng)的核心。而空中鼠標(biāo)則通常是在客廳使用，用戶(hù)可以坐、站、躺，以任意角度手持遙控器，他們的主要目的是搜索和觀看內(nèi)容。這種差別給空中鼠標(biāo)系統(tǒng)的工程師們帶來(lái)了三大挑戰(zhàn)，下面就來(lái)談?wù)勅绾慰朔@些挑戰(zhàn)。

　　挑戰(zhàn) 1：空中鼠標(biāo)缺乏有線(xiàn)連接

　　用戶(hù)在房間內(nèi)位置不定，無(wú)法在空中鼠標(biāo)和 PC 之間建立有線(xiàn)連接，因此必須借助 RF 連接進(jìn)行通訊，這就得在 R F 數(shù)據(jù)包速率與電池壽命之間做出取舍。另外，三維空中動(dòng)作需要映像及轉(zhuǎn)化為二維光標(biāo)，經(jīng)操作系統(tǒng)處理后才能

　　顯示在屏幕上，這就在系統(tǒng)中造成了一個(gè)難題：延遲。

　　我們總是希望智能電視能夠迅速理解體感手勢(shì)，并即時(shí)響應(yīng)。然而正如上文所述，由于數(shù)據(jù)收集頗為復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)傳輸和處理才能將動(dòng)作映射到光標(biāo)控制，于是我們不禁要問(wèn)：“究竟能夠有多快？”我們的研究顯示，動(dòng)作控制系統(tǒng)的目標(biāo)延遲時(shí)間應(yīng)在 30 到 50 毫秒左右。超過(guò)這個(gè)限度，即便是初級(jí)用戶(hù)也能感覺(jué)到延遲，令可用性受到影響（圖1）。我們?cè)跍y(cè)試中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)延遲 60 毫秒及以上時(shí)，系統(tǒng)超調(diào)量增大，目標(biāo)選擇效率降低。超調(diào)量大，操作失準(zhǔn)，

　　導(dǎo)致用戶(hù)疲勞。因此，制定合理的延遲目標(biāo)值是決定動(dòng)作控制系統(tǒng)成功與否的重要基礎(chǔ)。