《電子技術(shù)應(yīng)用》
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【深度】可穿戴設(shè)備在交互技術(shù)的路上該何去何從

2015-11-20

  可穿戴設(shè)備設(shè)備,,通俗地理解就是一種可穿戴的便攜式計(jì)算設(shè)備,,具有微型化、可攜帶、體積小,、移動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。因此在人機(jī)交互方面與一般的計(jì)算設(shè)備,,或者說(shuō)智能設(shè)備不同,,是一種人機(jī)直接無(wú)縫、充分連接的交互方式,,其主要特點(diǎn)包括單(雙)手釋放,、語(yǔ)音交互、感知增強(qiáng),、觸覺交互,、意識(shí)交互等。主要的交互方式及交互技術(shù)有以下七方面:

  1.骨傳導(dǎo)交互技術(shù)

  骨傳導(dǎo)交互技術(shù)主要是一種針對(duì)于聲音的交互技術(shù),,將聲音信號(hào)通過(guò)振動(dòng)顱骨,,不通過(guò)外耳和中耳而直接傳輸?shù)絻?nèi)耳的一種技術(shù)。骨傳導(dǎo)振動(dòng)并不直接刺激聽覺神經(jīng),但它激起的耳蝸內(nèi)基底膜的振動(dòng)卻和空氣傳導(dǎo)聲音的作用完全相同,,只是靈敏度較低而已,。

  在正常情況下,聲波通過(guò)空氣傳導(dǎo),、骨傳導(dǎo)兩條路徑傳入內(nèi)耳,,然后由內(nèi)耳的內(nèi)、外淋巴液產(chǎn)生振動(dòng),,螺旋器完成感音過(guò)程,,隨后聽神經(jīng)產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng),呈遞給聽覺中樞,,大腦皮層綜合分析后,,最終“聽到”聲音。簡(jiǎn)單一點(diǎn)說(shuō),,就是我們用雙手捂住耳朵,,自言自語(yǔ),無(wú)論多么小的聲音,,我們都能聽見自己說(shuō)什么,,這就是骨傳導(dǎo)作用的結(jié)果。

  骨傳導(dǎo)技術(shù)通常由兩部分構(gòu)成,,一般分為骨傳導(dǎo)輸入設(shè)備和骨傳導(dǎo)輸出設(shè)備,。骨傳導(dǎo)輸入設(shè)備,是指采用骨傳導(dǎo)技術(shù)接收說(shuō)話人說(shuō)話時(shí)產(chǎn)生的骨振信號(hào),,并傳遞到遠(yuǎn)端或者錄音設(shè)備,。骨傳導(dǎo)輸出設(shè)備,是指將傳遞來(lái)的音頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換為骨振信號(hào),,并通過(guò)顱骨將振動(dòng)傳遞到人內(nèi)耳的設(shè)備,。

  目前在智能眼鏡、智能耳機(jī)等方面,,骨傳導(dǎo)技術(shù)是比較普遍的交互技術(shù),,包括谷歌眼鏡也是采用聲音骨傳導(dǎo)技術(shù)來(lái)構(gòu)建設(shè)備與使用者之間的聲音交互。

  2.眼動(dòng)跟蹤交互技術(shù)

  眼動(dòng)跟蹤,,又稱為視線跟蹤,、眼動(dòng)測(cè)量。眼動(dòng)追蹤技術(shù)是一項(xiàng)科學(xué)應(yīng)用技術(shù),,通常由三種追蹤方式:一是根據(jù)眼球和眼球周邊的特征變化進(jìn)行跟蹤,,二是根據(jù)虹膜角度變化進(jìn)行跟蹤,三是主動(dòng)投射紅外線等光束到虹膜來(lái)提取特征,。眼動(dòng)追蹤技術(shù)是當(dāng)代心理學(xué)研究的重要技術(shù),,已經(jīng)存在著相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間,,在實(shí)驗(yàn)心理學(xué)、應(yīng)用心理學(xué),、工程心理學(xué),、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域有比較廣泛的應(yīng)用。隨著可穿戴設(shè)備,,尤其是智能眼鏡的出現(xiàn),,這項(xiàng)技術(shù)開始被應(yīng)用與可穿戴設(shè)備的人機(jī)交互中。

  眼動(dòng)跟蹤交互技術(shù)的主要原理是,,當(dāng)人的眼睛看向不同方向時(shí),,眼部會(huì)有細(xì)微的變化,這些變化會(huì)產(chǎn)生可以提取的特征,,計(jì)算機(jī)可以通過(guò)圖像捕捉或掃描提取這些特征,,從而實(shí)時(shí)追蹤眼睛的變化,預(yù)測(cè)用戶的狀態(tài)和需求,,并進(jìn)行響應(yīng),,達(dá)到用眼睛控制設(shè)備的目的。

  通常眼動(dòng)跟蹤可分為硬件檢測(cè),、數(shù)據(jù)提取,、數(shù)據(jù)綜合3個(gè)步驟。硬件檢測(cè)得到以圖像或電磁形式表示的眼球運(yùn)動(dòng)原始數(shù)據(jù),,該數(shù)據(jù)被數(shù)字圖像處理等方法提取為坐標(biāo)形式表示的眼動(dòng)數(shù)據(jù)值,,該值在數(shù)據(jù)綜合階段同眼球運(yùn)動(dòng)先驗(yàn)?zāi)P汀⒂脩艚缑鎸傩?、頭動(dòng)跟蹤數(shù)據(jù),、用戶指點(diǎn)操作信息等一起被綜合實(shí)現(xiàn)視線眼動(dòng)跟蹤功能。

  3.AR/MR交互技術(shù)

  增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR),,是指在真實(shí)環(huán)境之上提供信息性和娛樂性的覆蓋,,如將圖形、文字,、聲音及超文本等疊加于真實(shí)環(huán)境之上,,提供附加信息,,從而實(shí)現(xiàn)提醒,、提示、標(biāo)記,、注釋及解釋等輔助功能,,是虛擬環(huán)境和真實(shí)環(huán)境的結(jié)合。介入現(xiàn)實(shí)(MR),,則是計(jì)算機(jī)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的景象處理后的產(chǎn)物,。

  AR/MR技術(shù)可以為可穿戴設(shè)備設(shè)備提供新的應(yīng)用方式,,主要是在人機(jī)之間構(gòu)建了一種新的虛擬屏幕,并借助于虛擬屏幕實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的交互,。這是目前智能眼鏡,、沉浸式設(shè)備、體感游戲等方面應(yīng)用比較廣泛的交互技術(shù)之一,。

  4.語(yǔ)音交互技術(shù)

  語(yǔ)音交互可以說(shuō)是可穿戴設(shè)備時(shí)代人機(jī)交互之間最直接,,也是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的交互技術(shù)之一。尤其是可穿戴設(shè)備的出現(xiàn),,以及相關(guān)語(yǔ)音識(shí)別與大數(shù)據(jù)技術(shù)的逐漸成熟,,給語(yǔ)音交互帶來(lái)全新的契機(jī)。新一代語(yǔ)音交互的崛起,,并不是識(shí)別技術(shù)上取得了多大的突破,,而關(guān)鍵是將語(yǔ)音與智能終端以及云端后臺(tái)進(jìn)行了恰到好處的整合,讓人類的語(yǔ)音借助于數(shù)據(jù)化的方式與程序世界實(shí)現(xiàn)交流,,并達(dá)到控制,、理解用戶意圖的目的。前端使用語(yǔ)音技術(shù),,重點(diǎn)在后臺(tái)集成了網(wǎng)頁(yè)搜索,、知識(shí)計(jì)算、資料庫(kù),、問答推薦等各種技術(shù),,彌補(bǔ)了過(guò)去語(yǔ)音技術(shù)單純依賴前端命令的局限性。

  語(yǔ)音交互技術(shù)的應(yīng)用分為兩個(gè)發(fā)展方向:一個(gè)方向是大詞匯量連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng),,主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)的聽寫機(jī),;另一個(gè)重要的發(fā)展方向是小型化、便攜式語(yǔ)音產(chǎn)品的應(yīng)用,,如無(wú)線手機(jī)上的撥號(hào),、智能玩具等。當(dāng)然,,目前還沒有充分普及的關(guān)鍵因素是語(yǔ)音識(shí)別的排干擾能力還有待加強(qiáng),,多語(yǔ)境下的識(shí)別還有待完善。

  5.體感交互技術(shù)

  體感交互技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等技術(shù)識(shí)別人的肢體語(yǔ)言,,并轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可理解的操作命令來(lái)操作設(shè)備,。體感交互是繼鼠標(biāo)、鍵盤和觸屏之后新的人機(jī)交互方式,,也可以說(shuō)是可穿戴設(shè)備趨勢(shì)下帶動(dòng)起來(lái)的一種人機(jī)交互技術(shù),。

  肢體,包括手勢(shì)交流是人的本能,,在學(xué)會(huì)語(yǔ)言和文字之前,,已經(jīng)能用肢體語(yǔ)言與人交流,。其實(shí)手勢(shì)交互技術(shù)的存在已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間,在過(guò)去30年,,研究人員一直在研究基于肢體語(yǔ)言的交互系統(tǒng),。因?yàn)橹w語(yǔ)言在日常生活中最為頻繁,便于識(shí)別,。只是之前所有基于肢體語(yǔ)言的研究主要以手勢(shì)識(shí)別為主,,而對(duì)身體姿勢(shì)和頭部姿勢(shì)語(yǔ)言較少。隨著可穿戴設(shè)備,,尤其是智能服飾產(chǎn)業(yè)以及體感交互優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,,可以說(shuō)體感交互將成為可穿戴設(shè)備不可或缺的人機(jī)交互技術(shù)。

  其中尤其以手勢(shì)交互最具代表性,,手勢(shì)識(shí)別是利用各類傳感器對(duì)手部/手持工具的形態(tài),、位移等進(jìn)行持續(xù)采集,每隔一段時(shí)間完成一次建模,,形成一個(gè)模型信息的序列幀,,再將這些信息序列轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的指令,用來(lái)控制實(shí)現(xiàn)某些操作,。隨著各項(xiàng)技術(shù)的成熟和傳感器的發(fā)展,,手勢(shì)識(shí)別已經(jīng)進(jìn)入可用性階段,各類產(chǎn)品和解決方案也開始涌現(xiàn),。

  6.觸覺交互技術(shù)

  觸覺交互是目前可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)中比較新的人機(jī)交互技術(shù),,對(duì)人機(jī)之間的信息交流和溝通方式將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。觸覺可謂是人體一切的感覺之母,,是人類與外界交流,,并感受外界的重要通道之一。軟硬,、冷暖,、粗細(xì),以及物體形狀等信息,,都可以在觸摸中感知,,人類更復(fù)雜的情感交流也可以通過(guò)觸摸實(shí)現(xiàn)。觸覺交互研究如何利用觸覺信息增強(qiáng)人與計(jì)算機(jī)和機(jī)器人的交流,,其領(lǐng)域包括手術(shù)模擬訓(xùn)練,、娛樂、機(jī)器人遙控操作,、產(chǎn)品設(shè)計(jì),、工業(yè)設(shè)計(jì)等。觸覺交互目前在沉浸式智能產(chǎn)品中有了一定的應(yīng)用探索,,將會(huì)是未來(lái)人類在虛擬現(xiàn)實(shí)中“真實(shí)”的感知外界的一種關(guān)鍵交互技術(shù),。

  7、腦波交互技術(shù)

  腦波交互也可以理解為意識(shí)控制技術(shù),,這項(xiàng)技術(shù)在目前已經(jīng)有了一定的探索,,但還沒有得到比較廣泛的應(yīng)用??梢哉f(shuō)腦波交互技術(shù)將會(huì)是可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)的終極交互方式,,不僅構(gòu)建了人與設(shè)備之間,同時(shí)也是構(gòu)建人與人之間的一種新的溝通方式,。未來(lái),,我們借助于腦波交互技術(shù),人與人之間將會(huì)達(dá)成充分的“默契”,。同樣,,人與設(shè)備之間也將構(gòu)建出一種新的人機(jī)交互方式,這種交互方式可以說(shuō)是可穿戴時(shí)代的終極交互方式,。


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