触摸屏感知手势方向技术介绍

在触摸屏近乎成为手机领域标配之际，许多人已经迫不及待地想让这项技术也应用于汽车市场。当然，有些人可能会认为触摸屏早已应用到当今的汽车中了。不过，我们在此探讨的是能够感知手势的触摸屏。现在，驾驶人员希望一坐进轿车，轻弹菜单即可上下翻动 MP3 列表，然后上路。通过简单的手势，比如放大缩小、向左平移、旋转等即可查阅地图，而不必使用目前复杂的信息娱乐菜单结构。

　　与消费市场相比，汽车人机界面 (HMI) 提出了一系列全新挑战。驾驶过程中的安全性是主要的挑战。随着功能的增多，人们不得不考虑它对关注路面这一驾驶人员最主要职责的影响。在车里加入的是否只是一个花哨的功能，它会不会削弱驾驶体验?就算这样，这个功能还是能在驾驶过程中提供安全性。驾驶人员在浏览地图、寻找目的地方面花费的时间越少，就能够越多地关注路面。

　　首先，让我们来看看进入汽车信息娱乐领域的两种触摸屏的差别：

　　电阻式触摸屏是当前汽车信息娱乐系统的主流技术。这种技术的成本最低，并可以用于从汽车、工业到消费的多种应用领域。由于这种技术采用机械式实施方案，因此必须在面板上施加压力才能使之检测到触摸。电阻式触摸屏的两个特性使其注定在市场上、特别是在汽车市场上渐渐失宠：一、清晰度，通常介于 70% ~ 80%;二、需要定期对触摸板进行校准，以便使之与 LCD 协调一致。

　　电容式触摸屏，其中最先进的是感应式电容触摸屏。与电阻式触摸屏相比，其清晰度更高(90% 甚至以上)，面板精度也更高，且无需调试。然而，感应式电容触摸屏的真正优势在于其可以同时探测多个触点。

　　通过比较当前基于电阻式触摸屏和带手势识别的电容式触摸屏的汽车 HMI 概念，我们可以发现，新增手势识别功能后，驾驶人员对路面的关注程度在某些方面有所改善。通过电容式触摸屏的手势识别不仅是一种新的输入方式，更使系统输入提升到了一个新的层次。采用电容式触摸屏，驾驶人员仍然可以通过点击浏览菜单结构，滑动手指提高音量或者调节 HVAC 风扇速度。不过，真正重要的是其控制标准功能的简易度，比如控制驾驶过程中非常必要的导航功能。用户不必紧盯着屏幕，只需一个简单的手势即可实现缩小操作。屏幕上的任何区域都可以感知手势，因此驾驶人员不必把手指放在特定的位置来完成操作。图 1 显示就是这种导航屏幕上的动作感知说明。

　　

 

　　图 1- 导航屏幕上的缩小手势
此外，无需进行菜单浏览，只使用简单的手指动作就可以让地图左右滑动，实现更方便的查看，并随之为您增加触手可及的功能。这种技术面世后必将广受青睐，并很快成为一种新标准。

　　客户的接受对于任何新兴技术都是个热点话题。在汽车信息娱乐行业里，客户一般对他们日常使用的技术持开放态度。技术与否只是个纯粹的可用性问题。触摸屏进入汽车市场已有数年之久。电容式触摸屏不会改变驾驶人员与车辆的互动方式，它只会进一步增强这种方式;触摸屏 HMI 概念也不是指要重新设计，其只是对 HMI 进行强化。

　　在讨论 HMI 概念之际，声控系统也在兴起。不过，包括驾驶人员在内的消费者，都已经习惯于手势或点触的触摸方式。目前，无论是带触摸板的笔记本电脑、手机、或是 MP3 播放器等都在使用这种方式，人们已经习惯于此，也期望如此。声控系统目前在车辆上也有所应用，但需要进行培训。从消费者的角度来说，这是一种新技术，而非一种循序渐进式的改变。该系统的命令结构需要人们重新了解，且各个车辆制造商之间各不相同。车辆制造商的 HMI 概念决策也各不相同。有些制造商会提供这两种方式供客户自己选择使用。由于这两种技术都是新兴技术，现在判断哪一种更有优势为时尚早。

　　那么，电容式触摸屏的工作原理是什么呢?作为一种新兴技术，带手势识别功能的电容式触摸屏将随着相关控制器(如赛普拉斯的汽车专用 TrueTouch™ 控制器)在市场上的推出而即将在近期得到广泛应用。由于汽车设计的平均周期为 2 ~ 3 年，用户有望自 2012 年开始在汽车中使用到这一新型信息娱乐系统。以赛普拉斯的控制器为例，汽车一线厂商和 OEM 厂商可以“开箱即用”地立即着手开发基于手势的信息娱乐系统。这些控制器集成了如图 2 重点所示的系统功能。

　　采用 CSD(西格玛—德尔塔调制器测量)之类的电容感应技术扫描电容式 ITO(氧化铟锡)板。测得的信号强度与感应器阵列中 ITO 菱形对应的手指位置成正比例。覆盖的范围越大，信号强度越大。请注意：按照设计，一个手指可以覆盖多个菱形，以便进行准确的位置计算。

　　通过判别触摸对菱形图案的覆盖情况，可以准确地确定一个或者多个手指在触摸板上的位置。在下面的例子中，手指在 Y 轴上覆盖了感应器 3 和 4，各自相对的信号强度分别为 15 和 7。

　　根据手指的相对移动对手势进行解码。

　　

 

　　图 2 - 电容式触摸屏手指探测

　　手势解码在控制器内完成，并作为简单手势 ID 传送到主机系统，然后在屏幕上做出响应。

　　采用全屏多点控制器可以进一步增强触摸屏的性能，同时实现多达十根手指的各个位置探测。这项功能适用于汽车中的双视屏应用，以便驾驶人员和乘客同时操作信息娱乐系统。在双视屏即将应用于汽车之际，我们亟需一款全屏多点控制器，以便实现在驾驶人员放大地图的同时，乘客可以进行音量调节。无论手势或者多点触摸屏，其结果都是清晰的。对用户而言，强化信息娱乐 HMI 不是要使其变得更加复杂。这只是在车辆中引入一种新技术，一种对来自消费市场的驾驶人员来说非常熟悉的技术。