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摘 要 多点触摸技术是目前新兴的产品功能操作与控制技术，已经在电子通讯设备的操作中得到广泛应用。然而新技术的出现带来了很多操作方式上的变革，也使得产品设计人员需要全面把握多点触摸技术的特点和实质，以便于合理有效地應用在产品操作界面的设计之中。本文通过对多点触摸技术的分析，初步提出多点触摸技术在产品操作界面设计中的应用方法，以供设计研究人员在相应领域进行产品开发和设计研究。
关键词 多点触摸技术 操作界面 交互界面 产品设计
中图分类号：TP18 文献标识码：A
目前，多点触摸技术（Multi Touch）已经在手机和平板电脑等便携移动设备中得到了广泛应用。苹果公司的iPhone手机和iPad平板电脑让人们通过多点触摸技术获得了前所未有的人机互动体验。通过多点触摸技术可以实现在手机屏幕上模拟弹钢琴，通过屏幕上虚拟的游戏操控杆玩手机游戏，还可以在三维虚拟空间内任意变换视角活动浏览。这些新技术带来的新体验都超越了以往依靠机械按键、鼠标指针和操作杆等传统设备，使得设计制造和维护成本更高的机械操作设备逐步被体验效果更佳的液晶多点触摸屏取代。
然而，目前多点触摸技术的绝大部分应用都集中在移动设备领域，主要应用方向都是以多媒体为主，在其他类型产品（家用电器、工业设备等）的操作中应用很少。对于产品内在的工业设计价值体现，操作体验是重要发展提升的一环，多点触摸技术在产品操作界面设计中合理、高效的应用能够带来一次产品工业设计的全面革新。
1 多点触摸技术的由来和特点
1.1 多点触摸技术
多点触摸（Multi Touch）技术是允许用户同时通过多个操作点与产品系统进行信息与控制交互的技术，其主要的创新之处在于产品能够同时识别一个或多个操作点的方位坐标。在产品的操作方式上提供了一种全新的人机交互体验。
多点触摸技术最早诞生于1982年的多伦多大学，次年贝尔实验室提出了将用户输入与系统输入集成在同一个界面的理论构想，第一次探讨了基于触摸屏幕的用户界面设计方法。2005年纽约大学的Jefferson Y Han教授领导研发的新型触摸屏可由双手同时操作，并且支持多人同时操作。该技术方案能以很低的研发制造成本进行商业化应用，这是多点触摸技术投入真正商业化应用的一个里程碑。两年后，搭载多点触摸技术的苹果iPhone和微软的SurfaceTab投入市场，使全新的产品操作体验进入到普通人的生活中。
1.2 多点触摸技术的特点
多点触摸是在同一显示界面上的多点或多用户的交互操作模式，摒弃了键盘、鼠标或是按键、操控杆等的单点操作方式。用户可通过双手进行简单的单点触摸控制，也可以单击、双击、平移、按压、滚动以及旋转等不同手势多手指触摸屏幕进行操作控制，实现用双手随心所欲地操控，从而更好更全面地了解产品对象的相关特征（如文字、图片、视频、三维虚拟等）。多点触摸技术可根据客户需求，订制功能和尺寸相应的触控显示屏，触摸软件以及多媒体系统。
1.3 多点触摸技术在目前的应用
多点触摸技术的应用范围非常广泛（见表1）。但是目前多集中在智能手机、平板电脑和行业信息互动展示平台等领域。如以苹果的iOS和谷歌的Android操作系统为代表的智能手机和平板电脑是目前多点触摸技术主要的应用平台，大量基于此平台的应用程序和游戏均支持多点触摸操作，用户的体验直观、自然。
2 多点触摸技术在产品操作界面设计中的应用
2.1 产品操作界面的类型
用户对一个产品进行操作控制，进而实现产品的各种功能，必须通过产品的操作界面来进行。传统意义上的产品操作界面形式多样，涵盖的范围也非常宽泛。从广义上主要分为：安全型控制界面、选择型控制界面、功能型控制界面、输入型控制界面等。
安全型控制界面主要包括电源开关、启动/停止开关、保护开关等；选择型控制界面包括方向选择键、方向摇杆、阶段选择式拨轮等；功能型控制界面主要包括各种功能按钮；输入型控制界面则包括键盘、鼠标指针、数字键盘等。正是这些操作界面的组合形成了各式各样的产品功能形式。
2.2 多点触摸技术在产品操作界面设计中的应用
在传统的以按键、开关和摇杆、拨轮等机械式操作界面中，主要是以单点触发指令为机制，每按下一次或拨动一下，操作指令触发一次。其功能上的优势和劣势同时存在：优势是操控触发精确、稳定、明晰，用户的指令输入明确到位，不容易产生指令信息的含糊不清。对产品系统而言，由于指令单一，系统处理负载小，从硬件制造到软件设计与系统维护都可以用很简洁、低成本的方式实现，既保证了用户操作的稳定性和安全性，又能尽可能地节约开发和制造难度，有效地降低生产成本。劣势是传统的操作界面较少采用大屏幕、高分辨率的彩色液晶显示屏显示，使用的多为指示灯、信号灯、数显模块等，用户操作指令不直观，操作时容易产生误读等问题。另外一个问题就是由于是模具化开发，传统的操作界面在设计与制造之间的可操作性调整上难度和成本都比较高，设计一旦定型，要对界面进行调整优化的余地非常小，这也是造成很多产品在初期上市的时候即使用户体验不佳也无法短时间迅速地调整修正用户界面，只能在后期成本回收以后再产品更新换代时进行，一定程度上影响了用户体验，也很容易造成产品缺陷。
多点触摸技术主要是基于现代大屏幕高分辨率平板显示设备来实现的，这种设备主要包括了液晶显示器、等离子显示器、OLED显示器等，显示原理各不相同，但是对于多点触摸技术的实现大同小异。加入多点触摸技术的显示屏带给产品的操作体验的提升是显而易见的，这里主要以液晶多点触摸显示屏的应用来说明。首先，全彩色高分辨率液晶显示屏能够带来更大量的信息、图形和图像显示，在人机交互的信息量上不存在障碍或瓶颈，也使得产品的人工智能化发展有了可能；其次，多点触摸技术给操作带来了直观和便捷，可以直接轻触屏幕获得对产品的功能控制；第三，多点触摸技术相对于单点指令的输入可以对产品系统进行复杂指令的输入，在一些特殊的功能命令上能实现仅依靠单点指令不能实现的功能，比如像操作产品启动的功能，无论是按钮还是按键，亦或是单点指令的触摸屏，都存在误触发的可能，但是再多点指令集的控制下，产品的启动可以通过两个手指的定向交叉滑动来实现，这样就把误触发的可能性降到了最低，产品的使用也更安全。
3 多点触摸技术在产品操作界面设计中的发展趋势
随着产品人机交互的不断进步，未来的产品操作界面中多点触目技术还会不断发展完善，从基础的家电产品到工厂的各种生产加工设备，都需要利用多点触摸技术来提升人机交互。可以预见未来的产品操作界面设计会呈现以下趋势：首先，人机的信息交互以大屏幕高分辨率显示屏为主，提供大量的人机间信息量的交流；其次，多点触摸技术得到应用，在产品的操作中，通过多点触摸技术进行产品功能控制，提升用户的产品体验，提升产品的创新特性；最后，在交互界面设计中，也会以多点触摸为特点进行相应的图形化界面设计，虚拟按钮、虚拟键盘等设计会更加适应多点触摸操作的需要，进一步优化操作界面的可视化观感，提升操作流畅性，不断增强人机的互动体验。
4 结语
多点触摸技术已经广泛应用在了最新的信息技术的产品中，但是在家电产品和工业加工设备等机电产品中还未得到广泛的应用，究其原因还在于技术的难度相对较高，成本控制，加工工艺，以及多点触摸操作程序开发、图形化界面设计等一系列问题。但是技术进步的步伐是迅速的，只有设计开发人员在广泛研究的基础上合理地提出操作改进的方案，才能使产品设计不断得到创新，多点触摸技术也一定会在产品操作界面设计中得到进一步的开发和演进。
河南科技大学青年科学基金项目支持
参考文献
[1] 孟祥旭.人机交互基础教程.清华大学出版社，2010.
[2] 张峰，陈硕.多点触控交互方式的回顾与展望.人类工效学，2010.12.16（4）：76-77.
[3] [美]施耐德曼，[美]普莱萨特.用户界面设计.电子工业出版社，2011.
[4] 周晓蕊.交互界面系统设计.东方出版中心，2011.
关键词 多点触摸技术 操作界面 交互界面 产品设计
中图分类号：TP18 文献标识码：A
目前，多点触摸技术（Multi Touch）已经在手机和平板电脑等便携移动设备中得到了广泛应用。苹果公司的iPhone手机和iPad平板电脑让人们通过多点触摸技术获得了前所未有的人机互动体验。通过多点触摸技术可以实现在手机屏幕上模拟弹钢琴，通过屏幕上虚拟的游戏操控杆玩手机游戏，还可以在三维虚拟空间内任意变换视角活动浏览。这些新技术带来的新体验都超越了以往依靠机械按键、鼠标指针和操作杆等传统设备，使得设计制造和维护成本更高的机械操作设备逐步被体验效果更佳的液晶多点触摸屏取代。
然而，目前多点触摸技术的绝大部分应用都集中在移动设备领域，主要应用方向都是以多媒体为主，在其他类型产品（家用电器、工业设备等）的操作中应用很少。对于产品内在的工业设计价值体现，操作体验是重要发展提升的一环，多点触摸技术在产品操作界面设计中合理、高效的应用能够带来一次产品工业设计的全面革新。
1 多点触摸技术的由来和特点
1.1 多点触摸技术
多点触摸（Multi Touch）技术是允许用户同时通过多个操作点与产品系统进行信息与控制交互的技术，其主要的创新之处在于产品能够同时识别一个或多个操作点的方位坐标。在产品的操作方式上提供了一种全新的人机交互体验。
多点触摸技术最早诞生于1982年的多伦多大学，次年贝尔实验室提出了将用户输入与系统输入集成在同一个界面的理论构想，第一次探讨了基于触摸屏幕的用户界面设计方法。2005年纽约大学的Jefferson Y Han教授领导研发的新型触摸屏可由双手同时操作，并且支持多人同时操作。该技术方案能以很低的研发制造成本进行商业化应用，这是多点触摸技术投入真正商业化应用的一个里程碑。两年后，搭载多点触摸技术的苹果iPhone和微软的SurfaceTab投入市场，使全新的产品操作体验进入到普通人的生活中。
1.2 多点触摸技术的特点
多点触摸是在同一显示界面上的多点或多用户的交互操作模式，摒弃了键盘、鼠标或是按键、操控杆等的单点操作方式。用户可通过双手进行简单的单点触摸控制，也可以单击、双击、平移、按压、滚动以及旋转等不同手势多手指触摸屏幕进行操作控制，实现用双手随心所欲地操控，从而更好更全面地了解产品对象的相关特征（如文字、图片、视频、三维虚拟等）。多点触摸技术可根据客户需求，订制功能和尺寸相应的触控显示屏，触摸软件以及多媒体系统。
1.3 多点触摸技术在目前的应用
多点触摸技术的应用范围非常广泛（见表1）。但是目前多集中在智能手机、平板电脑和行业信息互动展示平台等领域。如以苹果的iOS和谷歌的Android操作系统为代表的智能手机和平板电脑是目前多点触摸技术主要的应用平台，大量基于此平台的应用程序和游戏均支持多点触摸操作，用户的体验直观、自然。
2 多点触摸技术在产品操作界面设计中的应用
2.1 产品操作界面的类型
用户对一个产品进行操作控制，进而实现产品的各种功能，必须通过产品的操作界面来进行。传统意义上的产品操作界面形式多样，涵盖的范围也非常宽泛。从广义上主要分为：安全型控制界面、选择型控制界面、功能型控制界面、输入型控制界面等。
安全型控制界面主要包括电源开关、启动/停止开关、保护开关等；选择型控制界面包括方向选择键、方向摇杆、阶段选择式拨轮等；功能型控制界面主要包括各种功能按钮；输入型控制界面则包括键盘、鼠标指针、数字键盘等。正是这些操作界面的组合形成了各式各样的产品功能形式。
2.2 多点触摸技术在产品操作界面设计中的应用
在传统的以按键、开关和摇杆、拨轮等机械式操作界面中，主要是以单点触发指令为机制，每按下一次或拨动一下，操作指令触发一次。其功能上的优势和劣势同时存在：优势是操控触发精确、稳定、明晰，用户的指令输入明确到位，不容易产生指令信息的含糊不清。对产品系统而言，由于指令单一，系统处理负载小，从硬件制造到软件设计与系统维护都可以用很简洁、低成本的方式实现，既保证了用户操作的稳定性和安全性，又能尽可能地节约开发和制造难度，有效地降低生产成本。劣势是传统的操作界面较少采用大屏幕、高分辨率的彩色液晶显示屏显示，使用的多为指示灯、信号灯、数显模块等，用户操作指令不直观，操作时容易产生误读等问题。另外一个问题就是由于是模具化开发，传统的操作界面在设计与制造之间的可操作性调整上难度和成本都比较高，设计一旦定型，要对界面进行调整优化的余地非常小，这也是造成很多产品在初期上市的时候即使用户体验不佳也无法短时间迅速地调整修正用户界面，只能在后期成本回收以后再产品更新换代时进行，一定程度上影响了用户体验，也很容易造成产品缺陷。
多点触摸技术主要是基于现代大屏幕高分辨率平板显示设备来实现的，这种设备主要包括了液晶显示器、等离子显示器、OLED显示器等，显示原理各不相同，但是对于多点触摸技术的实现大同小异。加入多点触摸技术的显示屏带给产品的操作体验的提升是显而易见的，这里主要以液晶多点触摸显示屏的应用来说明。首先，全彩色高分辨率液晶显示屏能够带来更大量的信息、图形和图像显示，在人机交互的信息量上不存在障碍或瓶颈，也使得产品的人工智能化发展有了可能；其次，多点触摸技术给操作带来了直观和便捷，可以直接轻触屏幕获得对产品的功能控制；第三，多点触摸技术相对于单点指令的输入可以对产品系统进行复杂指令的输入，在一些特殊的功能命令上能实现仅依靠单点指令不能实现的功能，比如像操作产品启动的功能，无论是按钮还是按键，亦或是单点指令的触摸屏，都存在误触发的可能，但是再多点指令集的控制下，产品的启动可以通过两个手指的定向交叉滑动来实现，这样就把误触发的可能性降到了最低，产品的使用也更安全。
3 多点触摸技术在产品操作界面设计中的发展趋势
随着产品人机交互的不断进步，未来的产品操作界面中多点触目技术还会不断发展完善，从基础的家电产品到工厂的各种生产加工设备，都需要利用多点触摸技术来提升人机交互。可以预见未来的产品操作界面设计会呈现以下趋势：首先，人机的信息交互以大屏幕高分辨率显示屏为主，提供大量的人机间信息量的交流；其次，多点触摸技术得到应用，在产品的操作中，通过多点触摸技术进行产品功能控制，提升用户的产品体验，提升产品的创新特性；最后，在交互界面设计中，也会以多点触摸为特点进行相应的图形化界面设计，虚拟按钮、虚拟键盘等设计会更加适应多点触摸操作的需要，进一步优化操作界面的可视化观感，提升操作流畅性，不断增强人机的互动体验。
4 结语
多点触摸技术已经广泛应用在了最新的信息技术的产品中，但是在家电产品和工业加工设备等机电产品中还未得到广泛的应用，究其原因还在于技术的难度相对较高，成本控制，加工工艺，以及多点触摸操作程序开发、图形化界面设计等一系列问题。但是技术进步的步伐是迅速的，只有设计开发人员在广泛研究的基础上合理地提出操作改进的方案，才能使产品设计不断得到创新，多点触摸技术也一定会在产品操作界面设计中得到进一步的开发和演进。
河南科技大学青年科学基金项目支持
参考文献
[1] 孟祥旭.人机交互基础教程.清华大学出版社，2010.
[2] 张峰，陈硕.多点触控交互方式的回顾与展望.人类工效学，2010.12.16（4）：76-77.
[3] [美]施耐德曼，[美]普莱萨特.用户界面设计.电子工业出版社，2011.
[4] 周晓蕊.交互界面系统设计.东方出版中心，2011.