将悬停技术引入嵌入式应用

悬停传感有可能通过提供与PC相似的质量体验来彻底改变手持式用户界面。便携式媒体播放器/平板电脑市场的领先者开始将这项技术开发到下一代设备中。通过自我和互电容感应的组合，用户可以通过将手指悬停在触摸屏上方并通过直接输入进行选择。以下讨论将探讨悬停技术在手持设备中的功能和应用。

触摸屏技术彻底改变了手持设备用户界面（UI）的设计方式。消除按钮和开关可以大大减少由于机械原因导致的 UI 故障。此外，设备可以具有扁平的轮廓，使它们更薄，更光滑。触摸屏还支持更直观的 UI，并且对手势的支持进一步提高了设备的可用性。然而，触摸屏带来了各种新的问题供设计人员解决。

长期以来，戴手套的真正触摸屏性能一直是手持设备设计人员面临的艰巨挑战。手套极大地阻碍了感应指尖电容的能力，使得导航和选择几乎是不可能的。但是，寒冷气候中的用户需要一个更现实的解决方案，而不是在需要操作设备时随时脱下手套。

许多触摸屏控制器制造商试图通过大幅降低屏幕刷新率并显著降低噪声阈值来解决此问题。这允许传感器拾取非常小的触摸，例如尝试戴着手套操作触摸屏设备时产生的那种触摸。

此类功能的演示似乎有效，但它们通常在安全，无噪音环境的演示套件上进行。在实际设备中，噪声是不可避免的。一旦您采用演示套件中包含的技术并将其构建到存在噪声的系统中，降低的阈值和提高的灵敏度允许手套功能在演示中工作，使控制器更容易因噪声峰值而受到幻像触摸。在实际系统中，使用手套的能力很快就会崩溃，使戴手套的用户的触摸屏反应迟钝，即使徒手操作，其准确性也较差，误检的发生率也更高。

触摸感应的替代方案

悬停技术为戴手套支持设备操作提供了一种强大的手段 - 即使是非常厚，很重的手套。它允许触摸传感器“看到”手指运动，而无需手指触摸屏幕。由于悬停的操作方式与触摸感应不同，因此消除了手套操作下噪音引起的错误触摸和性能中断。

该技术还使长指甲的用户能够操作移动设备。触摸传感器通常难以拾取指甲输入，原因与戴手套的原因大致相同。身体通过指甲的电容，特别是假丙烯酸指甲，是最小的。长指甲会使用户几乎不可能用指尖导航。这些用户需要更逼真的导航功能。悬停功能允许广泛使用触摸屏，无论气候、手套或指甲如何。

此外，悬停技术有可能显著改变用户与移动和便携式设备的交互方式。悬停能力在已经意识到其潜力的OEM中的重要性正在上升。

应用领域

Hover在当前的手持应用中具有许多可能性。例如，悬停可用于预览移动设备上的电子邮件收件箱。将手指悬停在新电子邮件上可能会显示前几句话。如果电子邮件需要立即引起注意，用户可以使用直接选择来打开和响应整个邮件。另一个潜在的应用是个人媒体播放器，特别是那些具有流媒体功能的播放器。悬停可以允许用户在下载之前预览歌曲或播放电影预告片。手持式游戏应用也有望增强功能。在利润丰厚且动荡的游戏行业中，开发人员不断寻找新的创新方式。游戏设计师不再受简单点击或手势的限制，可以通过添加悬停来添加新的命令和选项。

悬停技术的发展使手持设备能够以非常小的外形提供PC的功能。悬停可以设计移动设备的鼠标悬停功能。用户可以将鼠标悬停在移动设备上的屏幕区域以放大文本 - 例如，放大屏幕键盘上的可单击链接或按键，以便于选择。悬停还可以查看比屏幕上已显示的信息更多的其他信息。用户可以在滚动移动电话中的联系人时使用悬停来查看某人的联系信息和历史记录，例如电话呼叫和发送的短信。应用程序开发人员已经在努力整合这项技术。

认为社交网络移动应用程序可以利用悬停，这样用户就可以在没有直接选择的情况下看到其他人的个人资料，照片或以前的帖子的预览，这并不是不现实的。有许多合理的用例场景：用户可以在YouTube等视频共享网站上预览内容

悬停可以在GPS设备或手机上的地图应用程序中使用，以浏览附近的便利设施，例如餐馆，而无需离开当前地图。悬停还允许一种新的简化的文本选择方法。通过点击准确放置小光标，然后拖动手指以突出显示文本可能很困难，并且会增加不正确剪切、复制或放置命令的可能性。悬停可用于选择文本，而直接输入可用于打开命令菜单并选择特定命令。

悬停在当前应用之外还有更多的可能性。3D显示器在市场上获得了牵引力，制造商正在努力将它们整合到移动设备中。使用3D界面，用户需要3D方式进行交互。Hover可以允许用户在3D显示器上浏览多个打开的应用程序，将不同的应用程序带到屏幕的最前沿，而其他打开的应用程序在其后面仍然可见。例如，如果用户正在移动电话上玩游戏并收到短信，他或她可以将手指悬停在传入消息上以打开和阅读它，而无需关闭或导航离开游戏。

已解决触摸屏问题

将悬停在移动设备上进行设计不仅仅是创建新的命令和功能。在电容式触摸屏中，Z-Force的问题是一个反复出现的问题。在这种类型的触摸屏中，Z-Force是横截面积和信号的测量，而不是像在电阻式触摸屏中那样测量触摸压力。用手指施加更大的压力会使其压平屏幕，从而增加手指/触摸的横截面积。然后，Z力测量评估指尖接触的更宽区域，以计算使用的力。这是一个问题，因为仅依靠面积和信号，触摸控制器很难区分大手指的轻触和小手指的硬按。

某些 UI 使用长按来打开新的命令菜单。使用长按会降低用户与手机交互的速度，并创建更慢、更笨拙的用户体验。向电容式触摸屏设备添加悬停功能可以完全消除长时间按压或力测量的需要。通过启用这种传感，操作系统开发人员可以保留功能，而不必降低用户体验或修改阈值和灵敏度级别来计算 Z-Force。使用悬停，用户在使用系统时不再需要施加不同的力来执行某些功能或牺牲效率。

电容感应的正确组合

悬停感应通过自电容和互电容感测的组合实现。这两种类型都有优点和缺点。

互电容可实现多点触控功能。与自电容屏一样，互电容触摸屏具有水平和垂直的传感器行，但通过这些传感器的交叉点（X * Y）而不是单个传感器（X + Y）来测量电容。移动领域一流的触摸屏控制器提供 32 个传感器通道，用于感应 4.5 英寸（16：9 宽高比）触摸屏，理想传感器间距为 5 mm。由于这种类型的测量大大增加了面板上传感器的可能数量 - 潜在值为256个交叉点，而不是32条传感器线用于自电容 - 互电容扫描可以提供更高的精度和真正的多点触控能力。图3显示了互电容触摸屏上的五个手指。所有五个输入点都清晰标识，没有位置歧义。

图 3：互电容传感器可以通过测量X和Y传感器线的交点来检测多个输入点，而不是线本身。所有五个手指都在传感器网格上清晰地识别。

互电容器件的缺点是，它们需要更低的噪声阈值和更高的灵敏度来支持悬停技术等高级功能，这使得它们容易受到传导噪声的性能干扰。

另一方面，自电容在许多方面都是一种鲁棒的传感方法。它产生更强的信号，并且能够投射比互电容更大的场。这种增加的强度和投影能力使触摸屏控制器能够准确地拾取物体的电容，例如悬停在屏幕上的手指。自电容还可以在不降低噪声阈值的情况下提供更高的触摸灵敏度，使其比互电容更不容易受到错误触摸、精度差和延迟响应时间的影响。

自电容的问题在于它不支持真正的多点触控功能。这是因为当两个手指在屏幕上的位置存在歧义时，称为重影的问题。在自电容检测中，测量输入沿水平和垂直轴（X+Y）的变化。如果用户触摸同一行上的两个位置，这会导致位置不明确。通过第三次触摸无法解决此问题。图4显示了自电容触摸屏中的这种模糊性。绿色圆圈是 X 和 Y 传感器线上的实际接触。因为每条线读一个触摸，所以这些行的交点也记录了触摸（用红色的X描绘），即使不存在。

图 4：在自电容系统中，不同传感器线上的多点触控输入会导致鬼影触摸。

为了提供准确的悬停功能，触摸屏控制器必须同时使用这两种方法，而这并不总是容易实现的。一些触摸屏控制器制造商使用两种不同的芯片 - 一个用于自电容，一个用于互电容 - 来尝试实现这种功能。这样做的问题是，在设计中添加更多的硅会显着增加材料成本。它还对器件尺寸施加了限制，因为设计人员必须为电路板上的另一个芯片腾出空间。

设备制造商真正需要的是能够在同一芯片上提供自电容和互电容传感的触摸屏控制器，并且能够在应用中在两种方法之间切换。这样可以降低材料成本和器件尺寸，无需第二个芯片。控制器在两种方法之间主动切换的能力对于保持对用户输入的响应能力非常重要。通过使用结合了自电容、互电容和在两者之间动态切换能力的触摸屏控制器，移动设备制造商可以将悬停功能整合到 UI 中。

移动设备的下一个大趋势

悬停技术将极大地改变用户与手持设备交互的方式。应用程序、移动和操作系统开发人员已经在为即将发布的版本设计悬停用例。其他新兴技术，如3D移动显示器，为悬停传感创造了新的机会和应用。

集成的悬停和多点触控功能只能由同时支持自电容和互电容感应的触摸屏控制器启用。为了降低成本，设计人员应该寻找能够在同一芯片上提供两种类型传感的触摸屏控制器。通过解决长期存在的问题，如力测量和戴手套操作，以及添加新的功能、命令和其他UI选项，Hover有望对移动设备行业产生重大影响。

审核编辑：郭婷