基于圖形用戶界面的多點(diǎn)觸控交互技術(shù)綜述

張馳+黃劍飛

摘 要：多點(diǎn)觸控技術(shù)在實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的過程中占據(jù)著越來越重要的作用。隨著社會(huì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，專利的重要性為越來越多的人所熟識(shí)，其不僅體現(xiàn)智慧成果，而且可以轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)效益，因此針對(duì)多點(diǎn)觸控這一技術(shù)，眾多科研單位、公司做出了不懈的研究與努力，并申請(qǐng)了相關(guān)專利。本文基于專利文獻(xiàn)分析，對(duì)現(xiàn)有的多點(diǎn)觸控技術(shù)做綜述性介紹，并對(duì)本領(lǐng)域重要申請(qǐng)人和重要專利進(jìn)行一定的分析。

關(guān)鍵詞：多點(diǎn)觸控；圖形用戶界面；交互

1. 基于圖形用戶界面的多點(diǎn)觸控交互技術(shù)概況

多點(diǎn)觸控（又稱多重觸控、多點(diǎn)感應(yīng)、多重感應(yīng)，英文為Multitouch或Multi-Touch）是采用人機(jī)交互技術(shù)與硬件設(shè)備共同實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，能在沒有傳統(tǒng)輸入設(shè)備下，通過一個(gè)觸摸屏或觸控板，能夠同時(shí)接受來自屏幕上多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互操作。

常用的觸控面板技術(shù)依據(jù)感應(yīng)原理不同有表面聲波式、電阻式、電容式和光學(xué)式等幾種，但在多點(diǎn)觸控技術(shù)應(yīng)用中，目前電容式和光學(xué)式可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控，其他技術(shù)僅能實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)觸控。電容式觸控技術(shù)主要分兩種，即表面電容（Surface Capacitive）式觸控技術(shù)和投射電容（Projective Capacitive）式觸控技術(shù)。光學(xué)觸控技術(shù)利用光學(xué)傳感器對(duì)細(xì)致動(dòng)作反應(yīng)快速的特點(diǎn)，創(chuàng)造性的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控，其定位準(zhǔn)確率、反應(yīng)速度及使用壽命都大大優(yōu)于現(xiàn)有的其他觸控技術(shù)。

2. 基于圖形用戶界面的多點(diǎn)觸控交互技術(shù)專利統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)用戶交互界面的不同特點(diǎn)，將相關(guān)技術(shù)主要分為以下三個(gè)類別：基于顯示交互對(duì)象的特定屬性或一個(gè)基于隱喻的環(huán)境、用于特定功能或操作的控制和使用輸入裝置所提供的特定功能。本綜述聚焦于圖形用戶界面中多點(diǎn)觸控交互技術(shù)，使用分類號(hào)和多點(diǎn)觸控相關(guān)擴(kuò)展的關(guān)鍵詞結(jié)合，來檢索文獻(xiàn)量的交集，作為專利統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.1全球申請(qǐng)量統(tǒng)計(jì)

對(duì)全球范圍內(nèi)的基于圖形用戶界面的多點(diǎn)觸控交互技術(shù)的專利申請(qǐng)進(jìn)行檢索，基于顯示交互對(duì)象的特定屬性、用于特定功能或操作的控制、使用輸入裝置所提供的特定功能的申請(qǐng)量占比圖如圖1所示。

2.2專利申請(qǐng)國家統(tǒng)計(jì)

申請(qǐng)?jiān)瓌?chuàng)國是指也在他國申請(qǐng)的同族專利的優(yōu)先權(quán)所在國，即同族的一系列申請(qǐng)的申請(qǐng)日最早的專利所在國家。基于圖形用戶界面的多點(diǎn)觸控交互技術(shù)專利申請(qǐng)的全球排名前十名的原創(chuàng)國，如圖2所示。

從圖2中發(fā)現(xiàn)，美國的申請(qǐng)量遙遙領(lǐng)先，這展示了美國在該領(lǐng)域的研發(fā)實(shí)力與地位，如蘋果、微軟、高通、英特爾等公司；排名第二是中國，眾所周知中國大陸作為制造大國，擁有眾多的智能手機(jī)廠商，如華為、OPPO、VIVO、小米、聯(lián)想、宇龍、魅族、中興等，從申請(qǐng)量可以看出大陸手機(jī)廠商在該領(lǐng)域研發(fā)上的持續(xù)投入；排名第三位是日本，這說明日本作為傳統(tǒng)的技術(shù)強(qiáng)國，在該領(lǐng)域仍然擁有很強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力，如索尼、佳能；排名第4位的是韓國，韓國擁有智能手機(jī)全球市場(chǎng)占有率第一的三星，以及LG，在該領(lǐng)域也擁有相匹配的技術(shù)實(shí)力。

3. 本領(lǐng)域重要申請(qǐng)人

3.1 相關(guān)專利公司申請(qǐng)量分布

在全球申請(qǐng)涉及基于圖形用戶界面的多點(diǎn)觸控交互技術(shù)專利的申請(qǐng)量排名前10的申請(qǐng)人如圖3所示。

申請(qǐng)量排名靠前的全球申請(qǐng)人都是國外公司，例如三星、微軟、蘋果等制造手機(jī)和電腦的公司，多點(diǎn)觸控的核心技術(shù)最初由這些巨頭公司開發(fā)，其基礎(chǔ)專利和核心專利都掌握在這些巨頭公司手上。

3.2 蘋果公司相關(guān)專利介紹

蘋果公司具有一流的設(shè)計(jì)能力和持續(xù)不斷的創(chuàng)新能力。蘋果公司在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，高度關(guān)注細(xì)節(jié)，極力做到完美主義。2007 年，蘋果公司推出了具有時(shí)代意義的iPhone，并把多點(diǎn)觸控技術(shù)成功地應(yīng)用到iPhone 手機(jī)上，除此之外，蘋果公司把iPhone手機(jī)上應(yīng)用的多點(diǎn)觸控技術(shù)成功地移植到MacBookAir的觸控板設(shè)計(jì)上，在MacBook Air的軌跡板上，寬大的全玻璃表面沒有按鍵，通過多點(diǎn)觸控的手勢(shì)功能，用戶可通過多個(gè)手指同時(shí)操作，實(shí)施包括翻滾、旋轉(zhuǎn)、按壓、敲擊、雙擊、拖拽等手勢(shì)操作，充分享受與設(shè)備的美妙互動(dòng)，感受前所未有的直觀和逼真的操控體驗(yàn)。

蘋果公司關(guān)于多點(diǎn)觸控技術(shù)的標(biāo)志性專利是CN101609383A，本申請(qǐng)屬于使用輸入裝置提供特定功能的類型的專利，包括將所述多個(gè)觸擊分離為至少兩個(gè)同時(shí)發(fā)生的獨(dú)立的手勢(shì)輸入。每個(gè)手勢(shì)輸入具有不同的功能，諸如縮放、掃視、滾動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、放大、 浮動(dòng)控制、縮放目標(biāo)、翻頁、慣性、鍵盤、轉(zhuǎn)動(dòng)等，解決了用戶不能在中途改變手勢(shì)狀態(tài)，以及不能夠同時(shí)執(zhí)行多個(gè)手勢(shì)的問題。該申請(qǐng)成為了蘋果公司關(guān)于多點(diǎn)觸控技術(shù)最重要、最基礎(chǔ)的核心專利之一，對(duì)Iphone在后來的成功做出了巨大貢獻(xiàn)。

蘋果公司另一標(biāo)志性專利是CN101836182 A，本申請(qǐng)屬于基于顯示交互對(duì)象特定屬性的類型的專利，是涉及iPhone上對(duì)圖像位置進(jìn)行更換的基礎(chǔ)專利。本申請(qǐng)使得用戶可以在界面重配置模式中簡(jiǎn)單地修改、調(diào)整和/或重新配置附加圖標(biāo)的位置。當(dāng)用戶已經(jīng)完成這些變化時(shí)，他或她可以終止界面重配置模式。響應(yīng)這種用戶動(dòng)作，便攜式設(shè)備可以返回操作的正常模式，并且改變一個(gè)或多個(gè)圖標(biāo)的顯示位置將停止。

4. 總結(jié)

多點(diǎn)觸控交互技術(shù)的推廣，促使終端用戶可以進(jìn)行各式各樣的操作方法，使人機(jī)交互變得方便快捷，因而該技術(shù)發(fā)展速度非常迅猛，專利申請(qǐng)量也隨之增加。全球的基于圖形用戶界面的多點(diǎn)觸控交互技術(shù)的專利申請(qǐng)多集中于企業(yè)中。雖然前十名有三家中國企業(yè)進(jìn)入，國內(nèi)的相關(guān)專利申請(qǐng)近幾年也呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展趨勢(shì)，但是與世界一流企業(yè)蘋果、微軟相比，相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新水平有待提高，專利申請(qǐng)的質(zhì)量還需要提高。我國在本領(lǐng)域的專利化道路上任重而道遠(yuǎn)。