触摸未来——3D触摸屏解读

技术宅2014-07-09 08:41产品 标签:触摸屏

3D和触控是时下流行的两种技术,在显示方面,越来越多3D显示器面世,给我们带来与众不同的3D体验,触控方面则随着Windows 8的发布,市面上也越来越多支持触控的显示器。那么“3D+触控”将会带来什么样的体验呢(图1)?

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迪士尼研发的新型3D触摸屏

3D是怎么显示的

现在显示器的3D立体显示效果大多是通过特定的3D眼镜形成的特效,它的基本原理是利用人眼分别接收不同画面,然后大脑经过对图像信息进行叠加重生,构成一个具有3D立体方向效果的影像。这里我们以常见的左右3D为例。

首先3D图形在显示器上会分别显示左右两个画面,人的左右眼睛看到的是同一个物体的左右画面,经过3D眼镜的处理后传输到大脑,大脑会对左右眼睛看到的图像进行合成,最终形成3D效果图(图2)。

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左右3D图形合成图解

显示器识别触摸的原理

对于触摸屏大家已经非常熟悉了,现在各种平板电脑,基本上都使用的是触摸屏,触摸屏显示器,除了更大之外,实现原理实际上是差不多了。触摸系统由可触摸设备(如显示器、平板电脑屏幕)+触摸处理单元组成,当我们的手指触摸到触摸屏时,触摸屏会感受到压力,这个压力会激活触摸屏下面的处理单元。

首先它会采集手指触摸点信号(识别手指触摸区域),接着会对信号的意义进行判断,并做出“响应/不响应”的操作。比如手指点击的是可响应操作的区域,如点击在程序的“打开”菜单上,处理单元就激活“打开”操作,反之则不会响应触摸操作,这样就完成一次触摸操作了(图3)。

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触摸操作原理图解

1+1大于2,3D+触摸=新型显示器

从上面的介绍可以知道,3D显示是通过特殊眼镜,然后通过大脑合成形成立体效果,实际上是一个虚拟3D图像。触摸操作则要求我们物理接触触摸屏,是一个实际的接触操作。因此“3D+触摸”实际上是要在虚拟3D物体上进行实际的点击,因此实际操作起来有很大的难度。目前3D触摸显示仍然是一项比较前沿的科技技术,下面我们以微软正在开发具有触觉反馈的3D触屏技术为例,介绍3D触屏是如何工作的。

微软3D触控屏由液晶显示屏、力传感器,以及能前后移动显示屏的机械臂组成。首先显示器会在屏幕上显示一些3D立体图形,当我们的手指点击到这些图形的时候,3D触控屏会感受到压力,这套系统的力传感器接受到压力后会对机械臂发出指令,机械臂平滑地向后移动显示屏,而当用户收回手指时,机械臂会使显示屏恢复到原来的位置(图4)。

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微软展示触觉回馈3D触摸屏幕

在这个进退之间,系统根据用户触摸的区域和力度,通过屏幕表面的传感器计算出的力度数值,然后再赋予虚拟物体所产生的视觉效果,用户通过特殊的3D眼镜就可以看到整个3D的触控效果,完美实现触控+3D显示操作。

当然3D触控技术不仅在电脑上实现,它在手机、平板上应用也有许多公司再进行研发。比如诺基亚Goldfinger、三星SCH-W960都是支持3D触屏的手机,后者更是号称世界首款裸眼3D触屏手机(图5)。

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SCH-W960裸眼3D触屏手机

不过由于手机的屏幕较小(这样制作成本较小),而且都是随身携带,使用的频率较高。因此现在手机上大多使用的是裸眼3D技术。比如现在较为常见的裸眼3D是使用光屏障式(Barrier)技术,它通过液晶屏前面的细条栅让眼睛在观看图像时产生视差障壁。在立体显示模式下,应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时,不透明的条纹会遮挡右眼;同理,应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时,不透明的条纹会遮挡左眼,通过将左眼和右眼的可视画面分开,使我们看到3D影像(图6)。

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裸眼3D技术图解

3D触屏,让我们生活更出彩

随着科技的发展,触屏技术现在已经非常成熟,而3D技术无论是在个人PC还是便携设备上都在如火如荼地发展。触屏让我们的操作更随意,3D则给我们带来更震撼的视觉享受。显然,这两者的结合必然会让我们生活更出彩。

比如3D触屏技术用在游戏上,3D效果可以让我们获得更为真实的立体环境效果,即使是玩切西瓜这类简单的游戏,由于游戏里的水果都是立体展示,当我们的手指切开这些水果时,眼睛里看到的就像是现实生活中真的切开西瓜,想一想这种游戏效果是不是很酷!