消費性產品的觸摸屏應用技術發展
● 文/本刊編輯部
觸摸屏在iPhone上市熱賣后，形成一股強大的整合趨勢，傳統透過實體熱鍵整合的消費性電子產品，改換成觸摸屏界面取代熱鍵后，不只是在硬件的設計減省了許多易故障的實體按鍵設計，也讓產品具備更人性化的操作體驗，然而，觀察觸控技術的發展，也不僅單純“點按”與“執行操作”這么單純，也不全然同時可偵測觸點數量越多越好，而是朝向可取代更繁復的操作動作與更便捷的多點操控應用方向持續發展。
蘋果iPhone的推出，掀起消費性電子產品一波整合觸控操作的熱潮，從產品的開發角度觀察，雖然觸控技術早已推出許多年，而相關應用亦趨向成熟，但其商品化的動作，在iPhone推出前多數仍僅停留在高單價的智能型行動電話為主。而iPhone雖然也屬于高價的智能型行動電話，但其孿生產品iPod Touch，亦采用相同的觸控技術設計，豐富有趣的操控體驗，已證明其擴展觸控應用的更多可能性。
iPhone的成功經驗可以發現，就消費性電子產品而言，如何將操作者的繁復操控、應用動作，轉換成更為直觀、簡便、且可易于記憶反復操作執行的體驗(甚至是日常體驗直接對比轉換的操作條件)，這已經是使用者界面設計(User interface design)需面對的極致挑戰。
設計滿足視覺、觸覺、聽覺 感官反應的操作系統
而消費性電子產品，在使用者界面(User interface)設計方面，在開發階段可能需同時考量用戶的視覺、觸覺，甚至還得搭配聽覺進行整合操作的反饋與理解，其間已使用的人體五感中的視覺、觸覺與聽覺感官反應(至于味覺與嗅覺感官，在消費性電子產品方面，目前尚未有突破性的開發進展，多數仍停留在實驗性質的設計樣本，則不在本文討論之列)。使用者界面在設計階段的概念，除將建構重心擺在建構三個關鍵感官(視、聽、觸覺)的彼此互動與滿足真實環境體驗的效果，而最重要的是，還要考量使用者需求與消費性電子產品處理效率與系統負荷的運作極限。
傳統的設計方針，多半是將“視覺”與“觸覺”分離處理，而常見的消費性電子產品，例如MP3或是行動電話，音量調整功能多半采獨立按鍵設計，用戶可能需透過按鍵進行控制后，再利用樣本檔案試聽實際體驗，才能理解音量的調整現況，若此操作條件改由觸控式屏幕搭配操作則效果大幅改觀，即可讓操作者透過視覺化的音量滑竿直接觸按拉移，同時可滿足觸覺、視覺甚至是搭配聽覺完成其原有的操作應用。
而相同的設計概念，在觸控技術的整合設計中，也不是僅就音量控制設定設計方面應用而已，而是透過屏幕的顯示信息，去滿足虛擬視覺的鍵盤、音量旋鈕、功能開關、操作滑竿等應用模式，進而透過取代實體按鍵、滾輪或是滑竿的設計，或整合更繁復的單擊(Click)和滾動(Scroll)等操作特性，讓輸入操作與實際輸出達到視覺、觸覺甚至同步聽覺的一致性操作體驗，此即觸摸屏的整合優勢。
成熟的單點觸控技術 適合小尺寸屏幕應用
單點觸摸屏算是導入觸控技術最初也是最成熟的設計模式，其操作概念相當單純，為將繁復操作采宏指令或批次操作，再包裝成單一按鈕圖示呈現，而使用者僅利用簡單的按鍵即能達成執行大量工作的操控目的。
早期單點觸摸屏大量應用于POS(Point Of Sale)服務器或是工廠自動化管理的系統中央控制面板的設計應用中，而單點觸摸屏的應用功能，其發展也是逐漸由簡化不斷地趨向繁復設計，而最早期的產品大多僅能支持最簡單的操控，例如，單指觸按控屏幕的一點，實現模擬鼠標的操控反應，操作過程亦無法感測額外的觸點。
而在比較低階或早期的ATM或Kiosk公用信息站應用中，也有采取以非觸摸屏、卻搭配屏幕周邊的實體按鍵整合的做法，而在此單點觸控基礎上，也可被視為簡易型的觸控解決方案，在整合視覺和觸覺的人機界面設計要求中，亦能達到觸控操控機制欲達到的基本操作效能。
不管是全屏幕單點觸控、或是透過屏幕周邊的實體按鈕實踐的觸控機制，對使用者操作界面設計來說，都是一個相當大的改善措施，至少，整合觸控概念后，開發者僅需透過簡單的軟/硬件整合，就能提供用戶更直覺的操作體驗，甚至可以達到無鍵盤、鼠標環境的操作效果。
而單點觸控并非在多點觸控應用日趨熱門后、就顯得毫無應用價值，以單點觸控的操作機制來說，不管是采電阻式屏幕，或是電容式觸控技術，甚或直接搭配機械按鈕實現使用者界面，其簡化操作的效用都已經被充分發揮，現在常見的手機、遙控器、計算機、家電、微波爐都大量整合單鍵觸控設計，以簡化設備的操控復雜度，或大量減少實體按鍵設置，進而達到簡化操作與延長裝置操作壽命之目的，因此，單點觸控仍是相當具有市場價值的成熟技術。
多點觸控技術 辨識多元觸按識別方式
以目前用量仍相當大的電阻式觸控技術(單點式)與單點觸摸屏設計，其實也有存在因硬件架構衍生的整合限制，例如，觸控動作的觸發機制，是由屏幕本身的實體被動性動作所觸發(壓按屏幕產生的壓縮空間進而形成導通線路)，雖然短期間這類連動機制并不會出現問題，但經過長時間反復應用，就會容易讓觸控面板出現局部觸按組件老化，甚至造成誤動作。
這個現象尤其會發生在界面較固定的操作應用模式，例如，ATM自動提款機的操作環境，多數人都會點按的區塊多在決定金額后的提款、確認、打印收據等區塊，若采電阻式單點觸控這類單點觸控式屏幕，這些位置的觸按區塊就容易出現觸按反應不良現象，甚至誤動作產生。
至于僅支持單點觸控的電阻式觸摸屏，也必須面對零件的正常耗損與零組件老化...等問題，性能的差異尤其會隨使用場合的環境特性(例如溫度、濕度)，而會有加劇、加速老化的現象發生，其次是單點式觸控技術的電阻觸控技術，若僅支持單點觸控感應，這代表用戶每次只能采用單一只手指頭在屏幕特定區塊進行簡單的動作操作，這讓使用者與計算機間的溝通邏輯會因此趨向過于簡化，自然無法衍生更精細的繁復操控要求。
再來觀察Apple的iPhone產品設計所導入的多點式觸控技術，其實其概念不管是iPod Touch或是大畫面的iPad電子書產品，對消費性電子產品的操控界面而言，都是相當值得參考的人機界面設計范本，而采電容式式多點觸摸屏組件，亦可搭配多手指進行操作，尤其對小畫面的行動裝置(智能型手機、MP3)產品，另可衍生更多細致的操控行為。
觀察iPhone的整合概念，其在小屏幕畫面中，可利用多指動作進行系統指令操作，例如，檢視圖片的放大、縮小，或針對電子書瀏覽過程進行翻頁、加入書簽與放大/縮小等操作，或在軟件虛擬鍵盤上頻繁輸入文字，或操作如實體鍵盤的組合鍵輸入。而這類多點觸控的整合案例，已并非iPhone所專用，而多觸點的設計實踐方式亦不見得僅能透過電容式觸控技術才能實作，觀察現有的多點觸控解決方案，甚至電阻式、光學式都已有相當成熟的多點觸控偵測解決方案推出。
在實際的量產產品中，現在已經有相當多的多點觸控設計產品，亦有設計觀念前衛的消費性電子業者紛紛導入多點觸控設計，例如，Android平臺的智能型手機、Blackberry智能型手機，甚至hp touchsmart個人計算機與蘋果的MacBook筆記型計算機系列產品，都能看得到這類多點觸控的操作概念設計。
超過兩點的多點同時偵測觸控技術
檢視多點觸控的功能定義，其實超過一個點就屬于多點，目前多數采于小屏幕實踐的多點觸控行動裝置，大多僅支持到兩點觸控，雖說兩點即可衍生出多元的操作組合，雖然看起來也是頗實用的設計方案，但若碰到需要兩點以上的觸按感測應用時，系統設計即會因硬件而受到限制。
雖然在多觸點的偵測需求方面，在小屏幕的裝置開發上可能相對屬于較不急迫的功能項目，但若今天的產品換成AiO(All-in-One)計算機，屏幕尺寸將放大到達19～24寸水平，若此時所采用的解決方案有觸按點偵測觸發的上限，此將造成觸按動作反饋至系統的辨識問題，進而影響系統操作的體驗感受。
此限制就和僅具單點觸控偵測的屏幕差不多，當識別觸按手指劃移方向的多點觸控條件，屏幕的感測面也受硬件偵測上限所局限，此即該面板技術所能在屏幕同時偵測的作業點上限數量。屏幕多點觸按的使用體驗，影響的層面相當多，若就面板規格進行討論，除同一時間最大觸點偵測數量外，還有擷取觸點的精確度，此會直接影響自屏幕擷取的相關觸點的觸按感測原始數據，若是精確度不足，即便可同時擷取多個觸按點，大量的信息也會導出不正確的操作系統反饋內容。
結論
觸控技術乍聽之下，似乎是偵測點越多越好？而讓視覺感受與觸覺操作呈現一致體驗，似乎也是顯得相當簡單設計？其實，實際上建構觸控操控的人機界面平臺，所要考量的重點并非追逐組件的極致，而是整合操控后的實用性與實際上機的正向操控體驗，例如，觸點越多雖然代表一定程度的可讓系統理解操控者操作意圖的一項指標，但實際上當觸點信息過多，系統本身也要花費運算效能處理各觸點的彼此關系與對應反饋操作，當觸點回饋資料超過系統負荷而造成反饋的系統對應操作出現延遲，這就失去整合觸控人機界面的目的。
觸控的操控模式，可讓用戶直接透過手指與操作系統、應用程序進行溝通/互動，操控的關鍵均掌握在用戶的手指頭，而觸控并不見得要成為唯一的操作模式，消費性電子產品仍可視產品架構規劃設置外接鼠標或是TouchPad觸控板，甚至設置輔助性的實體按鍵/鍵盤，而在實際的操作方面，多點觸控的多觸點追蹤偵測，可精密檢視手指觸點的手勢動作，這時若搭配系統預設的手勢動作而應對對應系統執行指令，那透過獨特動作或手勢的觸摸屏操控邏輯，也可更進一步強化觸控操控人性化操作的目的。
整合觸控設計的消費性電子產品，最直接的效益就是設備的構型、占用空間可以得到更進一步縮減的效益，尤其是行動裝置產品，因為產品表面可設置實體按鍵的空間相當有限，加上消費性電子產品大屏幕趨勢使然，讓設備可設置按鍵的空間相對更小了，反而可以透過屏幕虛擬的觸按按鍵，創造無限多個虛擬開關與對應功能。
為了達到視覺、觸覺的一致性體驗，其實在大量觸點與運算效能要取得相當程度的平衡度，而目前在觸控面板傳回的多觸點觸發原始資料，大多可透過利用SoC整合的觸控IC，預先在組件端就將多觸點偵測感應可能發生的誤動作、不正常雜訊、非理性的的觸摁信息事先篩選，讓系統端取得的動態觸點資料更為精準，甚至可避免耗用系統資源輔助計算，也可藉此讓操作反饋效益更能達到觸控人機界面系統架構所期待的即時觸按操控體驗。
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