CN101251786A

CN101251786A - 交互式媒体多人触控系统

Info

Publication number: CN101251786A
Application number: CNA2008100005122A
Authority: CN
Inventors: 李喆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2008-08-27

Abstract

“交互式媒体多人触控系统”的交互性是技术领域的创新，也是信息媒体领域的革新。它的目的是实现在70英寸或更大显示面积内容纳10个或更多人同时获取信息的功能(即同时打开多个窗口或执行多任务操作)。为实现上述功能和目的，在不同方面进行了创新和发明。显示系统和触控系统整合为一体，可根据需要安装在桌面或墙面，参观者可通过触摸点击浏览信息和图像，程序控制系统通过参观者的触摸获得信号并及时发送信息和图像，借助显示系统反馈给参观者。该系统的特点是显示面积大，并且可同时接受多人的触摸信息，通过程序调配逐一反馈给参观者，真正实现每位参观者在浏览信息时互不干扰。

Description

交互式媒体多人触控系统

技术领域

我们的产品体现出人与计算机的交互。或者从更广泛的角度理解：人机交互是指人与″含有计算机的机器″的交互。具体来说，人机交互用户与″含有计算机机器″之间的双向通信，以一定的符号和动作来实现，如击键，移动鼠标，显示屏幕上的符号、图形等。这个过程包括几个子过程：识别交互对象-理解交互对象-把握对象情态-信息适应与反馈等；而人机交互系统是指用户与″含有计算机的机器系统″之间的通信媒体载体或实现手段，是人机双向信息交互的支持软件和硬件。这里交互式触控系统定义为通信的媒体终端或管理器，它的物化体现是有关的支持软件和硬件，如带有鼠标特性的图形显示终端等。

背景技术

在媒体工业与相关政府机构的支持下，不少交互式媒体技术和艺术机构相继成立，其中最知名的有位于德国卡斯鲁尔(KARLSTUHE)的“ZKM”(CENTER FOR ARTAND MEDIA)、奥地利林兹(LINZ)的“AEC”(ARS ELECTRONICA CENTER)及日本东京的“ICC”(INTER COMMUNICATION CENTER)等，目的是为了促进当代艺术与科学的对话。ZKM成立于1990年，1997年10月正式开始运作。是世界上第一个唯一以“互动艺术”(INTERACTIVE ART)为主题的博物馆。它的宗旨是创建一个艺术与科技相结合的大实验室与媒体城，一个将掀起新视觉运动的“新包豪斯”。ZKM是典型的德国式企业经营方式，在大型企业如西门子赞助商与创馆馆长克罗兹(HEINRICH KLOTZ)的理念下，希望延续包豪斯时期的理念，继续成为一个与工业结合的艺术殿堂，以印证所谓的“第二次现代”理念。ZKM成立的构想，缘自德国一个地方政治人物LOTHAR SPAETH的想法，他希望设立针对艺术与媒体科技，特别是视觉影像、音乐新闻的研发机构，并且选择了前法兰克福国家建筑博物馆创办人克罗兹为计划主持人及馆长。该馆主要是发展媒体创作、收藏、展示及推广德国科学文化，1992年起举办“MULTIMEDIALE”多媒体艺术双年展，以展示其媒体艺术收藏品、国际知名媒体艺术家和中心艺术家作品。

交互式媒体方案常用摄像机作为触控设备，通过阴影触控，色彩触控和色温触控的方法来实现互动效果。其缺点是很难实现多人同时触控，操作时触控点和反馈点很难准确一致，信号的扑捉会受到光线或其他物品的干扰。

发明内容

“交互式媒体多人触控系统”的交互性是技术领域的创新，也是信息媒体领域的革新。它的目的是实现在40至200英寸或更大显示面积内容纳10个或更多人同时获取信息的功能(即同时打开多个窗口或执行多任务操作)。

“交互式媒体多人触控系统”为实现上述功能和目的，在不同方面进行了创新和发明。显示系统和触控系统整合为一体，可根据需要安装在桌面或墙面，参观者可通过触摸点击浏览信息和图像，程序控制系统通过参观者的触摸获得信号并及时发送信息和图像，借助显示系统反馈给参观者。该系统的特点是显示面积大，并且可同时接受多人的触摸信息，通过程序调配逐一反馈给参观者，真正实现每位参观者在浏览信息时互不干扰。

该系统包含四部分1.界面设计 2.传感器设计 3.系统定位设计 4.产品外观设计

1.界面的目的，是实现自然的人机交互功能，消除各种干扰信息，其中包括消除界面本身对人的干扰；从而将人们的注意中心集中在任务本身。这是一种理想化的设计构思和和谐状态，也是走向自然的人机交互体验环境所必须要解决的目标。这种设计理念，与Xerox PARC首席科学家Mark Weiser提出的″Ubiquitous Compating Ubicomp″思想一脉相承。他认为，从长远看，计算机会消失，这种消失并不是技术发展的直接后果，而是人类心理的作用，因为计算变得无所不在，不可见的人机交互也无处不在。就像我们时刻呼吸着的氧气一样，我们看不见却可以体验到。

在界面设计上尝试突破传统的互动方式，为参观者提供最大可能性的触摸平台，替代鼠标式的一对一方式，触控系统基本显示面积为70英寸(1422mm×1067mm)，通过下层的感应器与电脑相连，可实现多人同时进行操作。“交互式多人触控媒体系统”运行在自行开发的Linux平台上，运行稳定安全性高，参观者只需用手在图像表面上点击或滑动便可实现对信息的操控，界面设计中繁琐的按钮和操作流程在该系统设计中被省略，开放而简便的互动平台可为不同用户提供类似游戏般互动体验和信息服务。

2.传感器设计

普通触摸屏按其技术原理可分为五类：矢量压力传感式、电阻式、电容式、红外线式、表面声波式，其中电阻式触摸屏在嵌入式系统中用的较多。但以上触摸技术只能实现单点操作，即允许一个鼠标或一个用户进行操作。“交互式媒体多人触控系统”传感器部分应用电场感应芯片和ITO薄膜，通过自行开发的芯片组和单片机控制程序实现触控功能。它可以产生固定频率的正弦波，正弦波的频率由外部电阻所决定，理想状态为120KHz。可操控范围在表面0至10厘米，该正弦波的谐波分量很低，目的是减小潜在的高频信号的干扰。芯片内部的信号源通过内部的一个阻值约为20多K的电阻提供0-5v峰-峰值的正弦输出。在控制信号作用下，芯片内部的多路选择器将信号接入11个终端的1个，与此同时另一个多路选择器被连接到所选择的电极，通过它传递信号到接收器，这个接收器将正弦信号转变为直流电信号，再经外部电容过滤和放大器的倍增补偿来提高待测信号的精准度。其它没有被选中的电极输出被芯片自动接地，所选电极，未选的接地电极以及接地的目标物体之间会产生电流，电流流过内部电阻会产生压降，而目标物体进入或者离开电场能够改变电流从而导致芯片终端电压的改变，芯片终端会较前减小引脚LP-CAP和LEVEL上的电压，单片机就可以查询到电压的大小以及变化，然后与PC通信。

3.系统定位设计

计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯EIA RS-232-(是目前最常用的一种串行通讯接口。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。S-232C标准(协议)的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS(ecommeded standard)代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改(1969)，在这之前，有RS232B、RS232A。。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。常用物理标准还有有EIA&#0；RS-232-C、EIA&#0；RS-422-A、EIA&#0；RS-423A、EIA&#0；RS-485。在程序方面，利用JAVA的强大功能，编写出定位指令和通讯协议，将位置按XY轴进行分割，为每个触控点赋予对应的坐标，当相邻点同时接收信号时，系统将自动识别接近信息显示的坐标，同时最大限度接收多个坐标点传来的信号，通过串行通讯接口将数据传输给PC。每个参观者在显示画面上点击后形成的信号通过触控面接收然后经传感器分析处理后传给PC，程序经过分析为每个坐标链接相应的信息，产生的信息信号(文字和图像)通过显示系统反馈给参观者，整个过程在1秒钟内完成，因此人们看到的只是在屏幕上点选随后打开不同的信息窗口，计算机处理器最多可同时处理10到20个的信号，其中包括手停留在显示面上的延续信号。因此“交互式媒体多人触控系统”实现了真正意义上的多人多点触控方式。

4.产品外观设计

通过精确测算我们将显示成像设备，触控设备，PC电脑设备整合在一个统一的箱体内，它的体积为高90厘米，长180厘米，宽120厘米，显示面积为70英寸(1422mm×1067mm)。由于采用ITO薄膜使得显示屏和触控面完美的结合在一起，即是显示屏同时又是触控屏。箱体外部配备电源开关，延时开关，排风散热设备。整箱采用钣金成型外喷漆或做金属拉丝等特殊效果。同时左右两侧设有检修舱门，以便今后检修和更换设备。

附图说明

图1为传感器设计原理线路图

图2为界面设计和系统定位设计说明图

图3为产品外观设计说明图

具体实施方式

使用范围：实际上这是一个可以无限扩延的超大多人多点“触摸屏”，我们产品的单位模块是70英寸(1422*1067mm)，通过模块组合可以建立在建筑物墙壁上，形成蔓延的触摸墙，或者放置在桌面上，形成带状触控桌面，还可以安放在地面上通过踩踏进行操作。在初始状态下可提供超过10人的同时操作，为大空间的互动展览和信息传递提供可能。适用于酒店，宾馆，医院等大厅的信息发布系统。结合内容和界面设计可为博物馆，大型展览馆等提供展品展示系统。还适用于公共文化科研机构交互式信息屏，文化科技博物馆交互式媒体空间展示，医疗学校政府机构交互式媒体展厅，产品专卖店整体包装，娱乐场所交互式视频演示，贸易博览会交互式媒体设计实施，数码歌舞剧表演策划。

“交互式媒体多人触控系统”只是基础性产品，通过不断研发和多功能模块组合，该系统可以成为可持续发展的新产品，同时为不同客户提供具有不同功能的高科技服务和高附加值产品，并且通过该系统的纽带作用，加速了信息的传播速度和传播质量。

Claims

1.一种交互式媒体多人触控系统，该系统包含四部分：

1.界面设计2.传感器设计3.系统定位设计4.产品外观设计它的目的是实现在40至200英寸或更大显示面积内容纳10个或更多人同时获取信息的功能(即同时打开多个窗口或执行多任务操作)。

2.如权利要求1所述的交互式媒体多人触控系统，其中：还包括在投影机正投背投画面、液晶显示器、液晶电视、普通晶体管电视、背投电视、等离子体电视、所显示的静态或动态画面上经行无鼠标行为的操作，此操作包括窗口打开关闭，图片文字浏览，信息查询和链接等。

3.如权利要求1所述的交互式媒体多人触控系统，其中：还包括交互式界面的设计和使用，静态或动态界面运用三维软件、二维软件、JAVA、C++、PROCESSING、.NET、C#、JAVASCRIPT、HTML、Macromedia FLASH、MacromediaDirector等程序软件所设计开发的具备多人多点操作的互动信息系统。

4.如权利要求1所述的交互式媒体多人触控系统，其中：还包括应用ITO薄膜及类似性能的导电透明薄膜所进行的开发，利用其性能开发多点开关和矢量压力传感式、电阻式、电容式、红外线式、表面声波式触摸屏及多人多点具备触摸功能的触控屏。

5.如权利要求1所述的交互式媒体多人触控系统，其中：还包括应用电场感应芯片和传感器开发的多点同时接收和发送信息信号的传感装置，运用其性能服务于多点触摸信息反馈系统或触摸系统。

6.如权利要求1所述的交互式媒体多人触控系统，其中：还包括应用ITO薄膜和电场传感器组合使用，实现信号多点接收和发送的信息显示及查询系统。

7.如权利要求1所述的交互式媒体多人触控系统，其中：还包括应用RS-232-C目前最常用的串行通讯接口与JAVA、C++、PROCESSING、.NET、C#、JAVASCRIPT、HTML、Macromedia FLASH、Macromedia Director等程序结合应用并提供多点或多信号传输及定位，实现多人多点触摸或查询的功能。

8.如权利要求1所述的交互式媒体多人触控系统，其中：还包括应用ITO薄膜及类似性能的导电透明薄膜所进行的开发，其显示或触摸形状为矩形4∶3、16∶9或不规则形圆形、三角、球面，柱面或有机型。

9.如权利要求1所述的交互式媒体多人触控系统，其中：还包括运行在优化后LINUX开放式系统平台上整体互动软件系统和相关修改补丁和代码，以及运行在LINUX平台上RS 232-C常用串行通讯接口和独立改写的驱动程序。

10.如权利要求1所述的交互式媒体多人触控系统，其中：还包括应用金属、塑料、木材、玻璃或合成材料所制作的密闭式交互式媒体多人触控系统箱体，其显示成像方式包括背投、和正投。交互式媒体多人触控系统箱体设计要素包括其内部结构、成像角度、冷却方式、开关方式和功能及专门为维修设计的左右方向检修舱门。