感測系統(tǒng)推動人機界面技術(shù)快速發(fā)展
[導(dǎo)讀]人機界面是任何產(chǎn)品與使用者接觸直接相關(guān)的設(shè)施，IT產(chǎn)品當然也不例外，過去為了配合硬件設(shè)備的發(fā)展，人機界面幾乎不外是屏幕顯示信息與各類按鈕、或鍵盤鼠標(或變形的搖桿、軌跡球等指向裝置)類型存在，不過在各類型
人機界面是任何產(chǎn)品與使用者接觸直接相關(guān)的設(shè)施，IT產(chǎn)品當然也不例外，過去為了配合硬件設(shè)備的發(fā)展，人機界面幾乎不外是屏幕顯示信息與各類按鈕、或鍵盤鼠標(或變形的搖桿、軌跡球等指向裝置)類型存在，不過在各類型的傳感器突飛猛進的發(fā)展下，IT產(chǎn)品人機界面在近幾年也大為不同，例如多點觸控與姿態(tài)偵測，都成為當紅的焦點。
人機界面的進化，過去就一直隨著時代有不同的面貌，但是電子產(chǎn)品的發(fā)展，卻是人機界面發(fā)展史中，相當有趣的一個分支，過去IT相關(guān)的產(chǎn)品，多半是由專業(yè)人員操作，但是消費性電子產(chǎn)品的興起，卻打破了IT產(chǎn)品只由專家操縱的慣例，必須貼近到一般消費者層面。
故消費性電子產(chǎn)品這種新產(chǎn)品類型的出現(xiàn)，對工業(yè)設(shè)計而言，確實是開創(chuàng)了全新的局面，當然也增加了工業(yè)設(shè)計專業(yè)涵蓋的深度及廣度。人機界面工業(yè)設(shè)計師所關(guān)注的要素，不僅只是在功能性，更必須藉由產(chǎn)品外觀設(shè)計，讓使用者與產(chǎn)品間產(chǎn)生良性的互動，其中涉及到美學(xué)、材料運用、人因工程、產(chǎn)品語意等相關(guān)知識。藉由這些知識的整合，才能設(shè)計出滿足多面向的需求的人機界面，如視覺感受、使用層面等。
因此最近幾年，不少人機界面的突破，都出現(xiàn)在消費性電子產(chǎn)品上，例如隨著蘋果iPhone和iPODTouch引入實現(xiàn)多點觸控的投射式電容觸控技術(shù)，引領(lǐng)人機互動界面的一波新革新，觸控面板和按鍵，特別是多點觸控模式，開始風(fēng)行于手機、消費電子、家電、小筆電等領(lǐng)域。
除了多點觸控外，任天堂幾年前推出的Wii游戲機亦在市場上刮起一陣旋風(fēng)，其中最受矚目的特色是能讓玩家以真實動作融入游戲的無線控制器。而幕后最大功臣是以微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)為基礎(chǔ)的三軸加速度傳感器。任天堂的這項創(chuàng)意讓游戲機設(shè)計進入了一全新的階段，也讓越多越多的消費性電子產(chǎn)品，包括數(shù)碼相機、筆記型計算機、手機采用MEMS元件，以提供更佳的操控功能或創(chuàng)新應(yīng)用。
由前述的兩個例子可以看出，人機界面能夠讓已經(jīng)出現(xiàn)很久類型的產(chǎn)品，發(fā)生革命性的突破，也顯見新人機界面幾乎等于賦予產(chǎn)品新生命，良好的人機界面設(shè)計更可以激發(fā)消費者的購買欲望與對產(chǎn)品的忠誠度。
但是，消費性電子產(chǎn)品的人機界面設(shè)計，比一般產(chǎn)品又更困難，首先是在信息產(chǎn)品推陳出新的情況下，界面設(shè)計面臨極大的挑戰(zhàn)，過去的設(shè)計往往是藉由使用者保存的經(jīng)驗(甚或是標準)，延續(xù)其已發(fā)展的心智模式進行設(shè)計，但面對全新的產(chǎn)品時，設(shè)計師必須藉由界面的帶領(lǐng)，促使使用者創(chuàng)造、增強、繼而保存經(jīng)驗。然而由于信息產(chǎn)品其易于攜帶且具有傳播功能等特性，使得設(shè)計師在探討使用情境時變得更為不易掌握，以至于人機的互動行為擷取困難。這當中設(shè)計師必須理解核心需求并運用相關(guān)知識，將抽象概念轉(zhuǎn)化為界面操作程序、界面元素等，使使用者的心智建立對產(chǎn)品使用的系統(tǒng)模型。產(chǎn)品設(shè)計勢必因應(yīng)信息產(chǎn)品的出現(xiàn)，修正舊的或建立新的設(shè)計方法或程序以滿足設(shè)計需求。
當然，設(shè)計「好的」人機界面，已經(jīng)是設(shè)計產(chǎn)品中，相當困難的一個部分，因為人機界面必須考量非IT技術(shù)的人體工學(xué)、使用者心理學(xué)等，而設(shè)計出革命性的人機界面，更必須對人機械面的基礎(chǔ)-傳感器，有相當?shù)恼J識，這也是許多人機界面設(shè)計者不熟悉的關(guān)鍵點。
人機界面所可能利用到的傳感器類型眾多
傳感器的所能偵測的領(lǐng)域相當廣泛，根據(jù)美國的商業(yè)情報研究機構(gòu)Global Industry Analysts,Inc(GIA)的研究指出，大約有10種以上，舉例而言有化學(xué)(Chemical & Gas &Biosensor)偵測，所利用的代表性技術(shù)有遠紅外線、熱導(dǎo)、電離子化等，用于瓦斯或是氧氣偵測。壓力(Pressure)偵測，原理為微機電、真空、血壓、光學(xué)、電阻等，代表性的用途有胎壓偵測、電阻式觸控面板等。流體(Flow)偵測，利用的原理有科氏力、渦流、超音波、電磁、電容電場等，代表性用途就是投射電容式觸控面板。
其它還有接近(Proximity &Displacement)感測、影像(Image)感測、位置(Position)感測、位面(Level)感測、溫度(Temperature)偵測、負載(Force& Load)偵測等等。詳細分類請參考附表。
過去，這些傳感器，多半需要持續(xù)偵測目標或是接觸目標，才能獲得目標的信息，但是這樣的情況，會造成耗損、干擾、或是需要較大的攻耗提供運作等缺點，所幸隨著科技進步，許多接觸式傳感器都已經(jīng)被非接觸式傳感器取代，而且也克服了前述的各項問題，甚至能大福提升準確性與穩(wěn)定度。
而隨著半導(dǎo)體制程等技術(shù)的推進，微型化已經(jīng)成為不可逆的方向，傳感器也受到此一趨勢相當大的幫助，例如微機電系統(tǒng)的發(fā)展，讓矽晶麥克風(fēng)、3D加速計、RF元件、相機穩(wěn)定器與GPS的陀螺儀等進入消費性電子產(chǎn)品，當然也帶來了相當大的人機界面革命?？傮w來看，除了前述的MEMS傳感器系統(tǒng)外，根據(jù)GIA的研究，還有影像傳感器、生物傳感器、動作感應(yīng)器是最重要的發(fā)展方向，其所衍生的產(chǎn)品族類亦相當眾多。
傳感器技術(shù)影響人機界面發(fā)展
由于感測系統(tǒng)在人機界面設(shè)計的重要性大福提高，所以傳感器本身的技術(shù)，往往也成為左右人機界面成敗的關(guān)鍵，顯然廠商設(shè)計產(chǎn)品時，人機界面的技術(shù)亦已成為核心關(guān)鍵，例如最近即傳出投射式電容技術(shù)的門檻頗高，主要是屏幕在制程與貼合上，都有相當多的關(guān)卡，例如何種貼合模式才能達到最佳觸控效果、抗干擾與ITO鍍膜技術(shù)的專利或智財權(quán)，都讓廠商傷透腦筋。最后結(jié)果即造成良率不易拉升，使終端產(chǎn)品受到影響。
而這個良率問題并非一朝一夕，從投射式電容技術(shù)成為支持多點觸控的主要技術(shù)后，就一直與此問題拉鋸，這也解釋了為何人人都看好多點式觸控技術(shù)，甚至在iPhone大賣后預(yù)言多點觸控將成為手機主流人機界面，但目前為止多點觸控市場滲透率仍緩慢前進的原因。
當然多點觸控并非只有一種技術(shù)，也許某種技術(shù)突然興起取代投射式電容，成為多點式觸控主流，這也反應(yīng)廠商設(shè)計，必須走在傳感器發(fā)展的前端，以免技術(shù)成熟時，卻來不及端出相對應(yīng)的人機界面技術(shù)，雖然在其它技術(shù)上這樣的研發(fā)觀很常見，例如以O(shè)CR、BCR技術(shù)的發(fā)展為例，當30萬像素的鏡頭出現(xiàn)在市面上時，許多廠商認為根本不可行，但有些廠商就已經(jīng)在研究辨識效果。
經(jīng)過研究，該廠商確實發(fā)現(xiàn)30萬像素無法達到完美的效果，看似花費了心血但是做到跟沒研發(fā)廠商相似的結(jié)論，但事實的發(fā)展是，100萬畫素的鏡頭沒隔多久就發(fā)展出來，達到辨識的最低門檻，在30萬像素時代就已經(jīng)研究技術(shù)的廠商立刻遙遙領(lǐng)先推出實作的產(chǎn)品。人機界面研發(fā)亦是同理，當硬件還沒定位時，就應(yīng)該洞悉發(fā)展趨勢，研發(fā)人機界面技術(shù)。[!--empirenews.page--]
例如以觸控為例，隨著觸控產(chǎn)品如雨后春筍般冒出，國內(nèi)廠商若欲跟隨此股潮流往前走，甚至走在硬件的前端設(shè)計人機界面，必須有的心態(tài)是：1、不斷研究與思考消費性產(chǎn)品觸控設(shè)計趨勢為何。2、模擬未來創(chuàng)新的觸控應(yīng)用模式與情境，探究觸控技術(shù)的發(fā)展方向為何。3、隨著應(yīng)用情境不同，產(chǎn)品設(shè)計如何兼顧消費者需求滿足與觸控技術(shù)的發(fā)展。
感測系統(tǒng)與人機界面產(chǎn)品的落差
探討人機界面，背后的大功臣感測界面絕對不可被忽略，但由于人機界面設(shè)計的難度很高，在這高難度的任務(wù)上，又加上了一種未被市場驗證的感測機制，那失敗的可能性又更高，所以大部分研發(fā)人機界面的廠商，都追隨市場已經(jīng)成功的技術(shù)，當然在一種傳感器被采用且發(fā)揚光大之后，往往后續(xù)的追隨是比較簡單的任務(wù)，但是如果對于傳感器有全面性的了解，或許能夠發(fā)現(xiàn)某傳感器很適合設(shè)計成某產(chǎn)品的人機界面，而成為走在一個市場的先行者
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人機界面的進化，過去就一直隨著時代有不同的面貌，但是電子產(chǎn)品的發(fā)展，卻是人機界面發(fā)展史中，相當有趣的一個分支，過去IT相關(guān)的產(chǎn)品，多半是由專業(yè)人員操作，但是消費性電子產(chǎn)品的興起，卻打破了IT產(chǎn)品只由專家操縱的慣例，必須貼近到一般消費者層面。
故消費性電子產(chǎn)品這種新產(chǎn)品類型的出現(xiàn)，對工業(yè)設(shè)計而言，確實是開創(chuàng)了全新的局面，當然也增加了工業(yè)設(shè)計專業(yè)涵蓋的深度及廣度。人機界面工業(yè)設(shè)計師所關(guān)注的要素，不僅只是在功能性，更必須藉由產(chǎn)品外觀設(shè)計，讓使用者與產(chǎn)品間產(chǎn)生良性的互動，其中涉及到美學(xué)、材料運用、人因工程、產(chǎn)品語意等相關(guān)知識。藉由這些知識的整合，才能設(shè)計出滿足多面向的需求的人機界面，如視覺感受、使用層面等。
因此最近幾年，不少人機界面的突破，都出現(xiàn)在消費性電子產(chǎn)品上，例如隨著蘋果iPhone和iPODTouch引入實現(xiàn)多點觸控的投射式電容觸控技術(shù)，引領(lǐng)人機互動界面的一波新革新，觸控面板和按鍵，特別是多點觸控模式，開始風(fēng)行于手機、消費電子、家電、小筆電等領(lǐng)域。
除了多點觸控外，任天堂幾年前推出的Wii游戲機亦在市場上刮起一陣旋風(fēng)，其中最受矚目的特色是能讓玩家以真實動作融入游戲的無線控制器。而幕后最大功臣是以微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)為基礎(chǔ)的三軸加速度傳感器。任天堂的這項創(chuàng)意讓游戲機設(shè)計進入了一全新的階段，也讓越多越多的消費性電子產(chǎn)品，包括數(shù)碼相機、筆記型計算機、手機采用MEMS元件，以提供更佳的操控功能或創(chuàng)新應(yīng)用。
由前述的兩個例子可以看出，人機界面能夠讓已經(jīng)出現(xiàn)很久類型的產(chǎn)品，發(fā)生革命性的突破，也顯見新人機界面幾乎等于賦予產(chǎn)品新生命，良好的人機界面設(shè)計更可以激發(fā)消費者的購買欲望與對產(chǎn)品的忠誠度。
但是，消費性電子產(chǎn)品的人機界面設(shè)計，比一般產(chǎn)品又更困難，首先是在信息產(chǎn)品推陳出新的情況下，界面設(shè)計面臨極大的挑戰(zhàn)，過去的設(shè)計往往是藉由使用者保存的經(jīng)驗(甚或是標準)，延續(xù)其已發(fā)展的心智模式進行設(shè)計，但面對全新的產(chǎn)品時，設(shè)計師必須藉由界面的帶領(lǐng)，促使使用者創(chuàng)造、增強、繼而保存經(jīng)驗。然而由于信息產(chǎn)品其易于攜帶且具有傳播功能等特性，使得設(shè)計師在探討使用情境時變得更為不易掌握，以至于人機的互動行為擷取困難。這當中設(shè)計師必須理解核心需求并運用相關(guān)知識，將抽象概念轉(zhuǎn)化為界面操作程序、界面元素等，使使用者的心智建立對產(chǎn)品使用的系統(tǒng)模型。產(chǎn)品設(shè)計勢必因應(yīng)信息產(chǎn)品的出現(xiàn)，修正舊的或建立新的設(shè)計方法或程序以滿足設(shè)計需求。
當然，設(shè)計「好的」人機界面，已經(jīng)是設(shè)計產(chǎn)品中，相當困難的一個部分，因為人機界面必須考量非IT技術(shù)的人體工學(xué)、使用者心理學(xué)等，而設(shè)計出革命性的人機界面，更必須對人機械面的基礎(chǔ)-傳感器，有相當?shù)恼J識，這也是許多人機界面設(shè)計者不熟悉的關(guān)鍵點。
人機界面所可能利用到的傳感器類型眾多
傳感器的所能偵測的領(lǐng)域相當廣泛，根據(jù)美國的商業(yè)情報研究機構(gòu)Global Industry Analysts,Inc(GIA)的研究指出，大約有10種以上，舉例而言有化學(xué)(Chemical & Gas &Biosensor)偵測，所利用的代表性技術(shù)有遠紅外線、熱導(dǎo)、電離子化等，用于瓦斯或是氧氣偵測。壓力(Pressure)偵測，原理為微機電、真空、血壓、光學(xué)、電阻等，代表性的用途有胎壓偵測、電阻式觸控面板等。流體(Flow)偵測，利用的原理有科氏力、渦流、超音波、電磁、電容電場等，代表性用途就是投射電容式觸控面板。
其它還有接近(Proximity &Displacement)感測、影像(Image)感測、位置(Position)感測、位面(Level)感測、溫度(Temperature)偵測、負載(Force& Load)偵測等等。詳細分類請參考附表。
過去，這些傳感器，多半需要持續(xù)偵測目標或是接觸目標，才能獲得目標的信息，但是這樣的情況，會造成耗損、干擾、或是需要較大的攻耗提供運作等缺點，所幸隨著科技進步，許多接觸式傳感器都已經(jīng)被非接觸式傳感器取代，而且也克服了前述的各項問題，甚至能大福提升準確性與穩(wěn)定度。
而隨著半導(dǎo)體制程等技術(shù)的推進，微型化已經(jīng)成為不可逆的方向，傳感器也受到此一趨勢相當大的幫助，例如微機電系統(tǒng)的發(fā)展，讓矽晶麥克風(fēng)、3D加速計、RF元件、相機穩(wěn)定器與GPS的陀螺儀等進入消費性電子產(chǎn)品，當然也帶來了相當大的人機界面革命?？傮w來看，除了前述的MEMS傳感器系統(tǒng)外，根據(jù)GIA的研究，還有影像傳感器、生物傳感器、動作感應(yīng)器是最重要的發(fā)展方向，其所衍生的產(chǎn)品族類亦相當眾多。
傳感器技術(shù)影響人機界面發(fā)展
由于感測系統(tǒng)在人機界面設(shè)計的重要性大福提高，所以傳感器本身的技術(shù)，往往也成為左右人機界面成敗的關(guān)鍵，顯然廠商設(shè)計產(chǎn)品時，人機界面的技術(shù)亦已成為核心關(guān)鍵，例如最近即傳出投射式電容技術(shù)的門檻頗高，主要是屏幕在制程與貼合上，都有相當多的關(guān)卡，例如何種貼合模式才能達到最佳觸控效果、抗干擾與ITO鍍膜技術(shù)的專利或智財權(quán)，都讓廠商傷透腦筋。最后結(jié)果即造成良率不易拉升，使終端產(chǎn)品受到影響。
而這個良率問題并非一朝一夕，從投射式電容技術(shù)成為支持多點觸控的主要技術(shù)后，就一直與此問題拉鋸，這也解釋了為何人人都看好多點式觸控技術(shù)，甚至在iPhone大賣后預(yù)言多點觸控將成為手機主流人機界面，但目前為止多點觸控市場滲透率仍緩慢前進的原因。
當然多點觸控并非只有一種技術(shù)，也許某種技術(shù)突然興起取代投射式電容，成為多點式觸控主流，這也反應(yīng)廠商設(shè)計，必須走在傳感器發(fā)展的前端，以免技術(shù)成熟時，卻來不及端出相對應(yīng)的人機界面技術(shù)，雖然在其它技術(shù)上這樣的研發(fā)觀很常見，例如以O(shè)CR、BCR技術(shù)的發(fā)展為例，當30萬像素的鏡頭出現(xiàn)在市面上時，許多廠商認為根本不可行，但有些廠商就已經(jīng)在研究辨識效果。
經(jīng)過研究，該廠商確實發(fā)現(xiàn)30萬像素無法達到完美的效果，看似花費了心血但是做到跟沒研發(fā)廠商相似的結(jié)論，但事實的發(fā)展是，100萬畫素的鏡頭沒隔多久就發(fā)展出來，達到辨識的最低門檻，在30萬像素時代就已經(jīng)研究技術(shù)的廠商立刻遙遙領(lǐng)先推出實作的產(chǎn)品。人機界面研發(fā)亦是同理，當硬件還沒定位時，就應(yīng)該洞悉發(fā)展趨勢，研發(fā)人機界面技術(shù)。[!--empirenews.page--]
例如以觸控為例，隨著觸控產(chǎn)品如雨后春筍般冒出，國內(nèi)廠商若欲跟隨此股潮流往前走，甚至走在硬件的前端設(shè)計人機界面，必須有的心態(tài)是：1、不斷研究與思考消費性產(chǎn)品觸控設(shè)計趨勢為何。2、模擬未來創(chuàng)新的觸控應(yīng)用模式與情境，探究觸控技術(shù)的發(fā)展方向為何。3、隨著應(yīng)用情境不同，產(chǎn)品設(shè)計如何兼顧消費者需求滿足與觸控技術(shù)的發(fā)展。
感測系統(tǒng)與人機界面產(chǎn)品的落差
探討人機界面，背后的大功臣感測界面絕對不可被忽略，但由于人機界面設(shè)計的難度很高，在這高難度的任務(wù)上，又加上了一種未被市場驗證的感測機制，那失敗的可能性又更高，所以大部分研發(fā)人機界面的廠商，都追隨市場已經(jīng)成功的技術(shù)，當然在一種傳感器被采用且發(fā)揚光大之后，往往后續(xù)的追隨是比較簡單的任務(wù)，但是如果對于傳感器有全面性的了解，或許能夠發(fā)現(xiàn)某傳感器很適合設(shè)計成某產(chǎn)品的人機界面，而成為走在一個市場的先行者
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