KR102027601B1 - 터치 감지 표면 상의 터치 이벤트를 분류하는 방법 및 장치 - Google Patents

터치 감지 표면 상의 터치 이벤트를 분류하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

장치는 터치 이벤트를 분류한다. 장치는 객체가 터치 감지 표면을 터치할 때 터치 이벤트를 생성하도록 구성된 터치 감지 표면을 포함한다. 터치 이벤트는 표면과 접촉 시에 기계 진동을 수반한다. 장치는 터치의 개시를 검출하도록 구성된 터치 이벤트 검출기와, 터치 이벤트에 사용되는 객체를 식별하기 위해 터치 이벤트를 분류하도록 구성된 터치 이벤트 분류기를 포함한다. 기계 진동은 팁, 패드, 손톱, 및 손가락 관절을 포함하는 손가락 부분 중 어느 하나를 통해 생성되고, 그것의 각각은 서로 상이한 고유 특징을 갖는다.

Description

터치 감지 표면 상의 터치 이벤트를 분류하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CLASSIFYING TOUCH EVENTS ON A TOUCH SENSITIVE SURFACE}
관련 출원(들)에 대한 교차 참조(들)
본 출원은 2011년 10월 18일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/627,831호의 이익을 주장하며, 이 출원은 이에 의해 본 명세서에 완전히 설명된 것과 같이 통합된다.
본 발명은 터치 상호 작용의 증대에 관한 것으로서, 특히 터치 감지 표면 상의 터치 이벤트를 분류하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
컴퓨터는 태블릿 컴퓨터 및 핸드헬드 이동 장치에 키오스크 및 상호 작용 테이블톱(tabletop)과 같이 다양한 형태로 발견되는 직접 터치 인터페이스의 특징을 점점 더 포함시키고 있다. 현재, 터치 스크린 상의 손가락 입력은 매우 단순화하여 취급되고, 종종 X/Y 좌표가 된다. 상이한 타입의 입력을 디지털화하는 능력을 갖는 많은 기술이 존재한다. 2개의 주요 터치 감지 접근 방법이 있다: 능동 및 수동. 능동 접근 방법의 주요한 불리한 면은 분명한 객체(예를 들어, 특수 펜)가 사용되어야 한다는 점이며, 이는 전자 장치(그리고 구속되지 않으면 배터리)로 구현된다. 예를 들어, 펜의 팁 상에 적외선 광 방출기를 증가시킨 펜은 상용 가능한 마이크로소프트 표면 상에 사용될 수 있다. 또한 예를 들어 페인팅 응용을 위한 적외선 발광 브러시를 포함하는 펜을 넘어서려는 노력이 있었다. 현재 시스템은 일반적으로 상이한 펜(단지 아마 손가락 입력으로부터의 펜)을 구별하고자 하지 않는다. 가변 변조된 적외선 광은 식별을 가능하게 하지만, 특수 하드웨어를 필요로 한다. 부가적으로, 초음파는 입력 국소화에 사용될 수 있고, 또한 펜 ID를 제공할 수 있다. 용량 결합은 사용자 또는 객체가 국소화되고 식별되는 것을 허용하지만, 이것은 접지 판 또는 물리적 연결이 기능하는 것을 필요로 한다.
전자기 공진, 다른 방법에 기초한 감지는 능동과 수동 사이에서 운영된다. 도구 및 유형이 전력 공급될 필요가 없지만, 도구 및 유형은 그것이 운영하는 특수 태블릿에 의해 생성되는 근접 EM 필드에 의해 여기되는 공진 코일을 포함한다. ID를 제공하는 능력을 포함하여, 매우 유용하지만, 테이블 크기의 장치가 현재 엄청나게 비싸다. 또한 RFID 및 비전 처리의 조합을 통해 객체 식별을 지원하는 것이 가능하며, 이는 더 큰 확장성을 제공한다.
기점 마커는 충실한 수동 접근 방법이다. 그것은 객체의 ID를 고유하게 패턴화된 태그를 통해 - 종종 스티커 폼 팩터(sticker form factor)로 제공한다. 이러한 방법은 매우 유능한 것으로 입증되었다 - 유일한 주요 결점은 마커의 크기이며, 이는 일반적으로 펜의 팁과 같은 작은 표면 상의 배치를 방해한다. 기점 마커는 또한 용량 감지 방식으로 작용할 수 있어, 태그가 객체에 내장되는 것을 허용한다. 부가적으로, 객체의 형상은 광적으로 캡처되고 분류(예를 들어, 마우스 및 키보드)에 사용될 수 있다.
일반적으로, 상술한 기술은 입력을 제공하는 객체의 기기를 필요로 하며, 이는 손가락에 대해 문제가 있다(즉, 사람은 자신의 손가락 및 손에 물건을 끼는 것을 좋아하지 않음). 연구자들은 또한 꼬집기 또는 튀기기와 같은 핑거 온 핑(finger-on-finger) 동작들을 분류할 수 있는 손목 장착 음향 센서를 검토하였다. 손가락 탭(finger tap)은 또한 음향 핑거프린팅을 통해 신체에 국한될 수 있다. 그러나, 후자의 시스템은 센서가 사용자에게 설치되는 것을 필요로 한다.
기기 없이, 손가락의 일부 영역은 컴퓨터 비전(예를 들어, 패드 대 팁)을 통해 판단될 수 있다. 가속도계를 사용하면, 소프트 및 하드 탭이 구별될 수 있다. 최종적으로, 움직임 시간 분석은 객체의 표면 상의 터치 이벤트를 국소화하기 위해 사용될 수 있다.
현재의 상호작용 표면은 일반적으로 손가락 터치를 단일 종류의 입력으로서 취급한다(이것에 대한 일부 예외는 지문 스캐닝 시스템이며, 이 시스템은 손가락의 3D "자세"를 추론하기 위해 고해상도 지문 이미지를 캡처하고; 또한, 광 또는 용량 감지를 통한 접촉 면적은 추가 입력 차원으로 간주될 수 있음). 그러나, 이것은 총체적인 단순화이며 - 손가락은 그것의 운동 근육(motor) 능력 및 그것의 해부학적 구성 양 측면에서 다양한 부속 기관이다. 손가락 입력의 부가 차원을 지원하는 것은 사용자에게 능동 또는 수동 구성요소를 설치하는 것이 침습적이기 때문에 주로 무시되었다.
현재, 손가락이 공간 내의 단일 지점에서 상이한 동작을 수행하기 위해, 그것은 다중 정의(overload), 전형적으로 손가락의 탭 앤 홀드(tap-and-hold) 기간 또는 조합(chording)(예를 들어, 우측 클릭에 대한 2개의 손가락 탭)에 의해 개시되어야 한다. 이것은 일시적 상황 메뉴를 개시시킬 수 있으며, 이는 사용자가 수개의 동작 중 하나를 선택하도록 허용한다. 손가락 다중 정의(overloading)에 대한 대안은 기능을 하나 이상의 버튼으로 분할하는 것이다. 예를 들어, 버튼이 윈도우를 최소화하고 다른 것이 그것을 폐쇄하는 방안이 있다. 그러나, 이것은 제한된 스크린 실제 크기(estate)를 갖는 이동 장치에 대해 문제가 있다.
상술한 점을 고려하여, 본 발명은 터치 감지 표면 상의 터치 이벤트를 분류하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 터치 이벤트를 분류하는 장치가 제공되고, 장치는 객체가 터치 감지 표면을 터치할 때 터치 이벤트를 생성하도록 구성되는 터치 감지 표면과 - 터치 이벤트는 표면과 접촉 시에 기계 진동을 수반함 - ; 터치의 개시를 검출하도록 구성되는 터치 이벤트 검출기와; 터치 이벤트에 사용되는 객체를 식별하기 위해 터치 이벤트를 분류하도록 구성되는 터치 이벤트 분류기를 포함한다.
하나의 예시적 실시예에서, 터치 이벤트 분류기는 기계 진동 신호를 전기 신호로 변환하도록 구성되는 변환 유닛과; 전기 신호로부터 터치 이벤트를 나타내는 일련의 특징을 유도하도록 구성되는 추출 유닛과; 터치 이벤트에 사용되는 객체를 식별하기 위해 특징을 사용하여 터치 입력을 분류하도록 구성되는 분류 유닛을 포함한다.
하나의 예시적 실시예에서, 터치 이벤트 검출기는 터치 이벤트를 검출하기 위해 장치에 내장된다.
하나의 예시적 실시예에서, 터치 이벤트 검출기는 터치 이벤트를 검출하기 위해 터치 감지 표면에 부착된다.
하나의 예시적 실시예에서, 기계 진동은 음향 신호를 포함한다.
하나의 예시적 실시예에서, 기계 진동은 손가락 팁, 손가락 패드, 손톱, 및 손가락 관절을 포함하는 손가락 부분 중 어느 하나를 통해 생성되거나 기계 진동은 터치 감지 표면에 충동하는 수동 도구의 사용을 통해 생성된다.
하나의 예시적 실시예에서, 손가락 부분 각각은 입력을 터치 기반 인터페이스에 제공하기 위해 사용되고, 손가락 부분 각각은 상이한 사용자 인터페이스 동작에 바인딩될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 터치 이벤트를 분류하는 방법이 제공되며, 방법은 터치 이벤트를 검출하는 단계와 - 터치 이벤트는 객체가 터치 감지 표면를 터치하며/터치 감지 표면에 부딪침으로써 이루어지고 터치 감지 표면에 충돌하는 것으로 인해 음향 신호의 생성을 수반함 - ; 음향 신호로부터 터치 이벤트를 나타내는 특징 세트를 유도하는 단계와; 터치 이벤트에 사용되는 객체를 식별하기 위해 특징을 사용하여 터치 이벤트를 분류하는 단계를 포함한다.
하나의 예시적 실시예에서, 터치 이벤트를 검출하는 단계는 기계 진동 신호를 캡처하는 단계를 포함한다.
하나의 예시적 실시예에서, 터치 이벤트를 분류하는 단계는 기계 진동 신호를 전기 신호로 분류하는 단계와; 전기 신호로부터 터치 이벤트를 나타내는 일련의 특징을 추출하는 단계와; 터치 이벤트에 사용되는 객체를 식별하기 위해 특징을 사용하여 터치 이벤트를 분류하는 단계를 포함한다.
하나의 예시적 실시예에서, 기계 진동은 팁, 패드, 손톱, 및 손가락 관절을 포함하는 많은 손가락 부분 중 어느 하나를 통해 생성되거나 기계 진동은 터치 감지 표면에 충돌하는 수동 도구의 사용을 통해 생성된다.
하나의 예시적 실시예에서, 손가락 부분 각각은 터치 기반 인터페이스를 제공하기 위해 사용되고, 손가락 부분 각각은 이차 동작을 입력하기 위해 사용된다.
본 발명의 상기 및 다른 목적 및 특징은 첨부 도면과 함께 주어지는 실시예의 이하의 설명으로부터 분명할 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 감지 표면 상의 터치 이벤트를 분류하는 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상이한 터치 이벤트를 생성하는 손가락의 상이한 부분을 예시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 4개의 손가락 입력 타입의 스펙트로그램을 도시한다.
도 4는 좌측으로부터 우측으로와 같이, 손가락 및 그것의 팁에 고정된 상이한 재료를 갖는 6개의 수동 도구(즉, 어떤 전력도 필요로 하지 않는 객체), 즉 폴리카보네이트 조각, 우드 노브, 아크릴 볼, 금속 스크류, 탁구공, 및 폼을 도시한다.
도 5(a)는 몇몇 사용자가 컬러 또는 모드 스위칭 없이 동시에 페인팅하는 것을 허용하는 상이한 "브러시" 컬러를 표현하는 수동 도구(즉, 어떤 전력도 필요로 하지 않는 객체)를 도시한다.
도 5(b)는 터치 감지 표면이 어느 사용자가 어떤 동작을 수행하고 있었는지를 식별하는 것을 허용하는 수동 펜(즉, 어떤 전력도 필요로 하지 않는 고체 재료)을 도시한다.
이하, 본 발명의 실시예는 동일한 참조번호 및 동일한 구성요소가 동일한 요소를 지칭하는 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 감지 표면 상의 터치 이벤트를 분류하는 장치의 블록도를 예시한다.
제 1 실시예의 장치는 터치 감지 표면(100), 터치 이벤트 검출기(110), 및 터치 이벤트 분류기(120)를 포함한다.
터치 감지 표면(100)은 손가락 또는 스타일러스와 같은 다른 수동 객체에 의해, 그 위에 수행되는 터치 이벤트의 존재 및 위치를 검출하고 추적할 수 있는 전자 시각 디스플레이이다. 터치 감지 표면(100)은 다양한 터치 이벤트가 사용자에 의해 생성되는 상호 작용 사용자 인터페이스(102)를 포함한다. 터치 이벤트는 손가락 터치를 사용하는 터치 이벤트, 도 2에 예시된 바와 같은 손가락의 상이한 부분을 사용하는 터치 이벤트, 및 도 4에 예시된 바와 같은 수도 도구를 사용하는 터치 이벤트를 포함할 수 있다. 터치 이벤트의 존재 및 위치를 검출하고 추적하기 위해 광, 저항, 및 용량 터치 스크린을 포함하는 다양한 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, 터치 감지 표면(100)은 이동 전화, PDA, 스마트폰 등과 같은 휴대용 장치에 이용될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
터치 감지 표면(100)은 사용자 인터페이스, 예를 들어 가상 소프트 키보드(104)를 그 위에 제공할 수 있다. 가상 키보드(104)는 텍스트를 타이핑하기 위해 키 또는 버튼 상에 설정되는 알파벳 문자를 갖는다. 일차 문자를 타이핑하기 위해, 사용자는 자신의 손가락 패드를 평상시처럼 사용할 수 있다. 휴대용 장치 상의 그러한 소프트 키보드는 특히 문제가 있으며 - 작은 공간 상에 제공될 필요가 있는 많은 키가 있다. 이에 대응하여, 키보드는 전형적으로 모드 버튼으로 토글링되는 키의 수개의 "페이지"로 분할될 수 있다. 이것은 추가 클릭을 타이핑 상호작용에 추가할 뿐만 아니라, 게다가 작은 스크린을 가득 메운다.
이러한 실시예의 장치는 손가락 부분 또는 수동 도구를 포함한 객체를 통해 터치 이벤트를 이용함으로써 이러한 문제의 일부를 완화하는 것을 목표로 한다. 그것은 병렬로 동작하는 2개의 키 세트의 특징을 이룬다.
손가락은 그것의 운동 근육 능력 및 그것의 해부학적 구성 양 측면에서 다양한 부속 기관이다. 단일한 손가락은 도 2에 예시된 바와 같이 하나 이상의 손가락 관절, 팁, 패드, 및 손톱과 같은 상이한 부분을 포함한다. 이러한 손가락 부분은 터치 이벤트를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 게다가, 도 4에 도시된 바와 같이, 어떤 전력도 필요로 하지 않는 수동 객체 세트가 또한 터치 이벤트를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 수동 객체는 좌측으로부터 우측으로와 같이 그것의 팁에 고정된 상이한 재료를 갖는 6개의 도구, 즉 폴리카보네이트 조각, 우드 노브, 아크릴 볼, 금속 스크류, 탁구공, 및 폼을 포함할 수 있다. 이러한 수동 객체는 건식 소거 마커의 헤드에 접착되는 단순히 상이한 재료이다.
객체가 표면에 부딪칠 때, 기계 진동의 앙상블은 재료를 통해 외부로 전파된다. 전형적으로, 상호작용 표면은 플라스틱 또는 유리와 같은 강성 재료를 사용하며, 이는 둘 다 신호를 빠르게 분배하고 신호를 충실히 보존한다. 이와 같이, 각각의 손가락 부분 또는 각각의 수동 도구를 사용하는 물리적 충격 이벤트는 터치 감지 표면(100)과 접촉 시에 기계 진동을 야기한다. 기계 진동은 각각의 손가락 부분 또는 수동 도구에 대한 상이한 특징을 수반한다. 예를 들어, 도 3은 4개의 타입의 터치 입력에 대한 스펙트로그램을 도시한다. 도 3으로부터 이해되는 바와 같이, 손가락의 상이한 부분은 상이한 기계 진동(즉, 음향) 특징(signature)을 생성한다.
하나의 예시적 실시예에 따르면, 장치는 상이한 특징에 기초하여 손가락의 상이한 부분을 구별할 뿐만 아니라 작은 수동 도구 세트를 인식하도록 설계된다. 어떤 객체가 터치 이벤트에 사용된 것을 식별하는 이러한 능력은 특징 분류에 의해 달성된다. 그것은 상이한 재료가 도 3에 예시된 바와 같이, 상이한 특징을 생성하고 상이한 공진 주파수를 갖는다는 물리적 원리에 의존한다.
하나의 예시적 실시예에서, 손가락의 터치 이벤트가 종래의 터치 기반 인터페이스를 제공하기 위해 평상시처럼 사용될 때, 객체에 의한 터치 이벤트는 손가락에 의해 다른 프레스 키의 기능 또는 터치 이벤트를 변경하기 위해 이차 동작을 표현하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, "알트(ALT)" 입력은 손가락의 손가락 관절을 사용하는 터치 감지 표면(100) 상의 물리적 충격 이벤트에 의해 달성될 수 있으며(이는 데스크톱 컴퓨팅 시스템 상의 "우측 클릭"에 상응할 수 있음), "백스페이스" 입력은 손톱을 사용하는 터치 감지 표면(100) 상의 물리적 충격 이벤트에 의해 달성될 수 있는 등등이다. 충격의 강도는 클 필요는 없다. 실제로, 사용자는 키보드에 타이핑하는데 요구되는 것보다 더 세게 두드리지 않는 것을 요구한다. 이러한 접근 방법의 주요 성질은 터치 감지 표면(100)에 부딪치는 아이템이 능동 구성요소를 필요로 하지 않는다는 것이다. 입력 객체는 상이한 재료로 간단히 구성되고 전적으로 수동이다. 따라서, 사용자는 페이지를 스위칭하지 않아야 하면서 전체 문제에 액세스할 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 터치 이벤트 검출기(110)는 도 2에 예시된 바와 같은 손가락 부분 또는 도 5에 예시된 바와 같은 수동 도구를 사용하여 터치 이벤트에 의해 야기되는 기계 진동을 검출하는 경향이 있다.
터치 이벤트 검출기(110)는 터치 감지 표면(100)에 의해 또는 객체가 스크린을 터치하는 것에서 기인하는 적절한 기계 진동의 개시에 의해 촉발될 수 있다. 이벤트 및 후속 기계 진동을 캡처하기 위해, 터치 이벤트 검출기(110)는 하나 이상의 충격 센서, 진동 센서, 가속도계, 스트레인 게이지, 또는 콘덴서 마이크로폰, 압전 마이크로폰, MEMS 마이크로폰 등과 같은 음향 센서를 포함할 수 있다.
터치 이벤트에 의한 기계 진동 신호가 터치 이벤트 검출기(110)에 의해 캡처되었다면, 터치 이벤트 분류기(120)는 터치 이벤트에 사용되는 객체가 식별될 수 있도록 터치 이벤트를 분류하는 기계 진동 신호를 처리한다.
터치 이벤트 분류기(120)는 기계 진동 신호를 디지털 표현으로 분할하도록 구성되는 분할 유닛(122)과; 디지털화된 진동 신호를 전기 신호로 변환하도록 구성되는 변환 유닛(124)과; 전기 신호로부터 일련의 특징을 유도하도록 구성되는 특징 추출 유닛(126)과; 손가락 또는 수동 도구의 어떤 부분이 터치 입력에 사용된 것을 식별하기 위해 특징을 사용하여 터치 이벤트를 분류하도록 구성되는 분류 유닛(128)을 포함한다.
분할 유닛(122)은 예를 들어 4096의 슬라이딩 윈도우를 사용하여 샘플링 레이트 96 kHz로 기계 진동 신호를 샘플링하며, 이는 기계 진동 신호의 43 ms 세그먼트를 포함한다.
그 다음, 변환 유닛(124)은 예를 들어 주파수 영역 표현을 갖는 전기 신호를 생성하기 위해 푸리에 변환을 샘플링된 시간 종속 진동 신호 상에 수행한다. 예를 들어, 이러한 윈도우의 푸리에 변환은 주파수 전력의 2048 대역을 생성할 수 있다. 그 중에서, 0에서 10 kHz까지의 음향(즉, 기계 진동) 전력을 나타내는 하부 500 대역은 그것의 추가 처리를 위해 선택될 수 있다. 대안으로, 예를 들어 1 kHz보다 더 낮은 다른 주파수 대역이 선택될 수 있으며, 이는 도 3에 도시된 바와 같이 표현된다.
터치 이벤트 분류기(120)는 이러한 데이터를 부가 벡터(즉, 10의 버킷)으로 더 다운 샘플링하여, 상이한 에일리어싱을 제공할 수 있다. 게다가, 부가 특징은 평균 절대 진폭, 전체 절대 진폭, 절대 진폭의 표준 편차, 및 분할된 입력 신호 및 푸리에 변환된 신호 둘 다에 대한 질량 중심과 같은 기계 진동 신호로부터 계산될 수 있다.
특징 추출 유닛(126)은 충격 파형의 기본 주파수와 같은 기계 진동의 주파수 영역 표현으로부터 일련의 특징을 계산할 수 있다.
분류 유닛(128)은 어떤 객체가 터치 이벤트를 생성하기 위해 사용된 것을 식별하기 위해 특징을 사용하여 터치 이벤트를 분류한다.
분류를 원조하기 위해, 사용자는 보충 트레이닝 샘플을 분류기에 제공할 수 있다.
하나의 예시적 실시예에서, 분류 유닛(128)은 특징 분류를 위해 SVM(support vector machine)으로 구현될 수 있다. SVM은 분류 및 회귀 분석에 사용되는 데이터를 분석하고 패턴을 인식하는 연관된 학습 알고리즘을 갖는 감시된 학습 모델이다.
분류가 이루어졌다면, 최종 타입은 할당되지 않은 입력 포인트를 라벨링하기 위해 사용되며, 이는 많은 터치 감지 기술 중 하나에 의해 디지털화된다. 이러한 매칭 프로세스는 수개의 방법으로 수행될 수 있다. 하나의 예시적 실시예에서, 이것은 가장 가까운 개시 타임스팸프를 갖는 사용자 이벤트를 선택함으로써 수행될 수 있다. 충격의 개시로부터 시작되는 전체 분류 프로세스는 100 ms 이하에서 발생될 수 있어, 실시간 상호 작용을 허용한다.
실제로, 이러한 방법은 매우 잘 동작하는 것으로 보이며, 다수의 입력 객체를 갖는 몇몇 사용자가 공통 표면 상에서 동시에 작업할 수 있게 해준다. 그러나, 이러한 프로세스가 동작하지 않고 아무런 직접적인 해결책도 없는 하나의 특수한 경우 - 타이밍 충돌이 있다. 특히, 2개의 객체가 충분히 일시적으로 아주 근접하여 터치 감지 표면에 부딪치면, 그것의 진동 신호는 개별적으로 분할되고, 따라서 정확한 분류를 허용하지 않을 것이다. 이 기간의 지속 시간은 4개의 인자에 의해 정의된다: 1) 분할기의 적극도(분류는 예를 들어 기계 진동 신호의 첫번째 10 ms를 잠재적으로 사용할 수 있음), 2) 충격 재료의 공진 주파수(저주파수는 소멸하는데 더 오래 걸림), 3) 터치 감지 표면의 감쇠(이전 충격을 소멸시킴), 및 4) 터치 감지 표면의 크기(더 많은 양은 감쇠하는데 더 오래 걸림).
대안적 해결법은 충격음을 국소화하고 그것을 다른 음향 파형으로 분리할 수 있는 정교한 알고리즘(예를 들어, 빔 형성)을 이용하는 것이다. 이것은 일반적으로 스피치와 같은 환경 잡음에 적용되지만, 원리는 또한 터치 표면에 적용될 수 있다. 그러나, 이러한 문제는 이동 장치에 대부분 불필요하며, 이는 그것의 소형 및 경량으로 인해 음향 에너지를 빠르게 감소시킨다. 탭은 실시예의 장치 상에서 ~50 ms만큼 가깝게 떨어져 발생할 수 있다. 더욱이, 이동 장치는 전형적으로 단일 사용자를 갖는다. 이것은 동시 충격의 가능성을 감소시킨다.
본 발명의 실시예는 터치 감지 표면이 터치 입력에 사용되는 객체의 타입을 식별하는 것을 허용하는 터치 상호 작용의 증대에 대해 도시되고 설명되었다. 실시예는 또한 이하와 같이 매우 다양한 응용 영역에 사용되고 간단한 페인팅 인터페이스와 같은 상황을 사용할 수 있다.
예를 들어, 손으로 그리기 위해, 사용자는 브러시와 같은 손가락 패드를 간단히 사용할 수 있다. 선분을 그리기 위해, 손가락 팁은 터치 감지 표면을 두드리고 그 다음 원하는 위치로 드래그한다. 마지막 스토로크를 취소하기 위해, 사용자는 상호 작용 터치 스크린 상의 어디든지 탭을 고정할 수 있다. 이것은 제 1 실시예의 키보드 데모(demo)와 같이, 상호 작용으로부터 모드 버튼을 제거하고 이러한 복잡성을 매우 민첩한 손가락으로 푸시하는 간단한 방법을 예시한다. 다른 상호 작용은 도구(예를 들어, 충전 도구, 소거 도구)와 모드(예를 들어, 브러시 두께, 불투명, 컬러) 사이에서 빠른 스위칭을 수반할 수 있다.
인간이 - 가려운 곳을 긁거나, 키보드에 타이핑하거나, 동료의 어깨를 두드리거나, 문을 두드리기 위해, 자신의 손가락의 상이한 부분을 상이한 방법으로 사용한다는 점에 주목하는 것은 흥미롭다. 세심한 설계에 의해, 기존 손가락 거동이 디지털 영역으로 옮겨지고(port) 디지털 영역에서 적절해질 수 있도록 이러한 표준을 차용하여 사용하는 것이 가능할 수 있다.
예를 들어, 손가락 관절 "두드리기(knock)"가 파일 또는 응용 프로그램을 열기 위해 사용되는 시스템을 고려한다. 손가락의 끝(즉, 포크)으로 하는 두드리기(tap)은 어떤 것, 아마 최대화되거나 주어진 초점에 주목하게 하기 위해 사용될 수 있는 반면, 손톱 '튀기기(flick)"는 아이템을 최소화하거나 삭제하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 기능은 종래의 손가락 구동 인터페이스와 조화를 이루어 동작할 수 있으고, 이는 포인팅 및 "클릭킹"을 위해 손가락 패드에 의존하는 경향이 있다.
인간은 손잡이 도구를 사용하는 뛰어난 재주를 갖고 있고 다수의 연구 프로젝트는 물리적 조종기를 상호 작용 시스템에 도입했다. 이것은 종종 펜, 포인팅 장치, 스탬프(예를 들어, 예시화를 위한) 및 다양한 도구(예를 들어, 다이얼, 슬라이더, 가이드)의 형태이다.
그러한 아이템은 음향 구별 재료를 쉽게 통합하고, 실제 펜 및 연필과 같이 작고 끝이 뾰족할 수 있다. 이것은 극히 내구성이 있고 대량 생산하기에 저렴할 것이다.
더욱이, 예를 들어, 종래의 상호 작용 표면 상의 페인팅 응용은 전형적으로 팔레트 기반 컬러 모드 선택을 사용한다. 컬러가 선택될 때, 모든 사용자는 이러한 컬러로 바꾸도록 강요받는다. 그러나, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예의 장치는 다수의 사용자가 수 개의 컬러 "브러시" 중 하나를 도 4에 도시된 6개의 도구를 사용하여 집고 그것들을 동시에 사용하도록 허용한다. 게다가, 각각의 단부에 상이한 재료를 갖는 도구는 연필과 마찬가지로 그리고 그 후 지우기 위해 뒤집히도록 사용될 수 있다.
다른 가능성은 고유하게 식별된 입력 도구를 사용자에게 할당하는 것이다. 이것은 도 5(b)에 도시된 바와 같이 시스템에 관한 동작이 특정한 사람, 예를 들어 그레그, 빌, 또는 에일린에게 부여되는 것을 허용할 것이다. 이러한 실시예는 또한 예를 들어 공동 문서 편집, 개별화된 취소 스택, 및 판독 기록 허가에 사용될 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시예에 대해 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다양한 변경 및 수정은 이하의 특허청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다는 점이 당업자에게 이해될 것이다.

Claims (16)

  1. 터치 이벤트를 분류하는 장치로서,
    객체 또는 손가락이 터치 감지 표면을 터치할 때 터치 이벤트를 생성하도록 구성된 터치 감지 표면 - 상기 터치 이벤트는 상기 터치 감지 표면과 접촉 시에 생성되는 기계 진동을 수반함 - 과,
    상기 터치 이벤트 이전부터 상기 터치 이벤트 이후까지의 기간에 걸친 기계 진동 데이터를 지속적으로 샘플링하고 저장하도록 구성된 샘플러와,
    터치의 개시를 검출하도록 구성된 터치 이벤트 검출기와,
    상기 터치 이벤트에 사용되는 상기 객체를 식별하기 위해, 상기 터치 이벤트와 연관된 주파수 도메인 질량 중심(a frequency domain center of mass)을 포함하는 상기 터치 이벤트의 전 과정 동안 캡처된 샘플 기계 진동 데이터에 기초하여 상기 터치 이벤트를 분류하도록 구성된 터치 이벤트 분류기를 포함하는
    터치 이벤트 분류 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 이벤트 분류기는,
    기계 진동 신호를 전기 신호로 변환하도록 구성된 변환 유닛과,
    상기 전기 신호로부터 상기 터치 이벤트를 나타내는 일련의 특징을 유도하도록 구성된 추출 유닛과,
    상기 터치 이벤트에 사용되는 상기 객체를 식별하기 위해 상기 특징을 사용하여 터치 입력을 분류하도록 구성된 분류 유닛을 포함하는
    터치 이벤트 분류 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계 진동은 음향 신호를 포함하는
    터치 이벤트 분류 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 이벤트 검출기는 상기 터치 이벤트 분류 장치에 내장되어 상기 터치 이벤트를 검출하는
    터치 이벤트 분류 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 이벤트 검출기는 상기 터치 감지 표면에 부착되어 상기 터치 이벤트를 검출하는
    터치 이벤트 분류 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계 진동은 팁, 패드, 손톱, 및 손가락 관절을 포함하는 손가락 부분 중 어느 하나를 통해 생성되는
    터치 이벤트 분류 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 손가락 부분의 각각은 터치 기반 인터페이스를 제공하는 데 사용되는
    터치 이벤트 분류 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 손가락 부분의 각각은 상이한 사용자 인터페이스 동작에 바인딩되는
    터치 이벤트 분류 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 음향 신호는 상기 터치 감지 표면에 충돌하는 수동 도구의 사용을 통해 생성되는
    터치 이벤트 분류 장치.
  10. 터치 이벤트를 분류하는 방법으로서,
    샘플러에서, 터치 이벤트 이전부터 상기 터치 이벤트 이후까지의 기간에 걸친 음향 신호 데이터를 지속적으로 샘플링하고 저장하는 단계와,
    상기 터치 이벤트를 검출하는 단계 - 상기 터치 이벤트는, 터치 감지 표면에 터치되거나 부딪치는 객체에 의해 만들어지고, 상기 터치 감지 표면에 충돌하는 것으로 인한 음향 신호를 수반함 - 와,
    상기 터치 이벤트의 전 과정 동안 캡처되고 상기 샘플러에 저장된 상기 음향 신호 데이터로부터 상기 터치 이벤트를 나타내는 특징의 세트를 유도하는 단계 - 상기 특징은 상기 터치 이벤트와 연관된 주파수 도메인 질량 중심을 포함함 - 와,
    상기 터치 이벤트에 사용되는 상기 객체를 식별하기 위해 상기 특징을 사용하여 상기 터치 이벤트를 분류하는 단계를 포함하는
    터치 이벤트 분류 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 터치 이벤트를 검출하는 단계는 기계 진동 신호를 캡처하는 단계를 포함하는
    터치 이벤트 분류 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 터치 이벤트를 분류하는 단계는,
    상기 기계 진동 신호를 전기 신호로 변환하는 단계와,
    상기 전기 신호로부터 상기 터치 이벤트를 나타내는 일련의 특징을 추출하는 단계와,
    상기 터치 이벤트에 사용되는 상기 객체를 식별하기 위해 상기 특징을 사용하여 상기 터치 이벤트를 분류하는 단계를 포함하는
    터치 이벤트 분류 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 기계 진동 신호는 팁, 패드, 손톱, 및 손가락 관절을 포함하는 손가락 부분 중 어느 하나를 통해 생성되는
    터치 이벤트 분류 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 손가락 부분의 각각은 입력을 터치 기반 인터페이스에 제공하는 데 사용되는
    터치 이벤트 분류 방법.

  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 손가락 부분의 각각은 상이한 사용자 인터페이스 동작을 입력하는 데 사용되는
    터치 이벤트 분류 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 기계 진동 신호는 상기 터치 감지 표면에 충돌하는 수동 도구의 사용을 통해 생성되는
    터치 이벤트 분류 방법.
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