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让一切变得更便捷--旋转式指令输入装置及其应用 |
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作者： 来源：投稿 |
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科技正在以惊人的速度改变着我们的生活方式，在现代电子产品成为年轻人必备的时髦装备的同时，有很多人却对功能繁多，操控复杂的现代电子产品望而却步甚至谈虎色变。这种所谓“科技恐惧症”更多的流行于中老年人中间，据调查，在65岁以上的人群中，有84%不会使用手机短信功能，有55%不会使用电脑上网，45%不会操作DVD（摘自2006年1月13日香港《成报》，6000万老人恐惧手机提款机），不仅仅是老年人，即使是年轻人中“科技恐惧症”患者也大有其人，美国人中“有高达七成人对日新月异的科技感到不自在，少数人甚至‘极端抗拒’”(《新闻周刊》)，“科技恐惧症”流行的一个重要原因是产品功能的增加导致的操控繁琐，特别是便携电子产品，由于便携产品对体积的特殊要求，不得不适用更小的键盘因此导致更复杂的操作，即使是年轻人在拿到这些产品是也要花费较长的时间去阅读说明书和适应产品的操控，曾经担任爱立信手机设计的纳辛斯基说:“手机键盘太小了，可经理人们非要在9个数字键上安排出26个字母，所以目前世界上通用的数字键盘手机，在人体工程学上都是失败产品。”所以，“迟早要被新技术替代。”（《三联生活周刊——包豪斯的后代和拇指族们》）。多媒体技术、网络技术在消费电子产品上的广泛应用使便携产品的屏幕有日趋变大的趋势，在体积有限的情况下，输入或控制装置要变得更小才能适应便携产品的要求。事实上，新的输入装置的研发从来就没有停止过，触控输入、语音输入、手写在便携产品上都已经得以应用，这些输入装置或技术的成本普遍高于键盘，在应用上也有各自的局限，比如触控输入操作反馈较差，语音输入技术尚未成熟，对环境尤其是声音环境的要求较高，手写输入需要双手操作等。
笔者所开发的旋转式指令输入装置是一种可以单手单指操作的手动指令输入装置，具有成本低，体积小，操作简单流畅，环境适用性好、应用广泛等特点，可用于所有使用按键和旋钮操作的场合。
图一
图一是典型的旋转式指令输入装置的结构，1是弹性材料制作的按键环，2是按键环支架，3是旋转编码器，4是PCB电路板。1上有多个类似橡胶按键的结构，固定在2上，2固定在3上，4上的黄色部分是印制电路，图一上的印制电路有一个完整的内环和分为六个部分的外环组成，与1一同构成六个开关。
旋转式指令输入装置的操作由按击和旋转两个动作组成，按压按键环导通不同的指令区调用不同的指令或菜单，旋转旋转式指令输入装置移动菜单指针，点击执行选定的指令。图二是指令区示意图，黄色的内环和1、2构成两个开关区，A、B、C、D是四个指令区，A、C是单开关指令区，B、D是双开关指令区。图二是指令区的一个特例，B、D指令区是相同的，当开关区的数量大于3的时候，指令区的数量是开关区的两倍。对指令区的按击像鼠标按键一样，有单击、双击、连击等不同的点击模式，不同的点击模式被赋予不同的指令。
图二
图三是使用旋转式指令输入装置的手机模型，其上有6个指令区，这六个指令区由三个开关区交错构成，旋转式指令输入装置的直径20毫米，每个指令区可以分配20毫米以上的弧长，足以满足男士粗壮的拇指对操作点面积的要求，一般而言，直径25毫米的旋转式指令输入装置足以满足任何产品应用，直径最小的旋转式指令输入装置直径10毫米左右，可分配4个指令区。旋转式指令输入装置的高度通常在10毫米以内，特殊应用可以做到5毫米左右甚至更小。通过在结构上的简单变化，旋转式指令输入装置可以防尘，甚至防水。旋转式指令输入装置的成本很低，低端产品的直接成本低于人民币1.5元，应用旋转式指令输入装置，还可以简化产品结构、缩短产品设计周期、简化制程、缩小产品的体积进而减少原材料的使用，从而进一步降低产品成本，应用于电视遥控器，仅节约的PCB板的成本就在人民币2元以上。
图三
旋转式指令输入装置应用于手机，只需三个指令区就可以实现手机基本功能包括短信、游戏的操作。图三是一台多媒体手机模型，除基本功能之外，还有MP3、手机电视、数码摄影功能。旋转式指令输入装置需要一个与之相适应的人机对话界面实现其流畅的操作，首先需要对不同的操作指令进行整合，这些指令通常按其功能整合为指令集被赋予不同的指令区。图三的手机模型的操作指令被整合为六个指令集，1号指令区为开关机/挂机拒接指令区，4号指令区为接听/拨号指令区，3号指令区为短信操作/设置指令区，其余三个指令区则分别为MP3、电视、数码摄影指令区。
1号指令区的操作较为简单，连击该指令区，实现开关机操作；来电时单击该指令区，拒绝接听；接听时点击该指令区，挂机。很多键盘手机的同样也是将这些指令赋予一个键位。 
图四
来电时单击4号指令区，接听；待机或在收听音乐等时点击该指令区，进入拨号状态，通过对拨号菜单的灵活设置，实现常用号码的快速拨号，图四为优化后拨号菜单，该菜单将常用的电话号码分为至亲、好友、商圈、同事四个受话人组，点击4号指令区打开图四菜单后，释放按键环（注意是释放不是离开），推动按键环旋转，每旋转一个单位量菜单指针按旋转方向移动一次，直至菜单指针指向欲通话的受话人所在的受话人组，点击，打开受话人组菜单，旋转选择受话人，点击，如果受话人只有一个电话号码，拨出！如果受话人有两个以上的电话号码，旋击（旋转点击）与联络号码,拨出！如此仅需点击—旋转—点击—旋转—点击几个简单的操作，常用的电话号码就可以拨出。通过设置，有些特别常用的电话号码可以一击拨出，对图三的模型而言，可将五个常用的电话号码分别赋予除1号指令区之外的其余5个指令区，连击这些指令区，号码拨出（一号指令区以连击为关机指令，以双击模式调用最常用的电话拨号指令时，可以使用这个指令区）。除四个受话人组之外，拨号主菜单中的姓名项是通过输入姓名查找号码，名录项是通过查找名录实现拨号或编辑名录，返回项被旋击时返回上级菜单，退出项被旋击时退出拨号状态，号码项则过逐个输入数字实现拨号。图5是号码拨号的菜单 ，拨出项被选即时拨出号码，存储项被旋击时存储号码至名录，删除项则用于删除最后一个输入的号码字符。
图5
有些时候，需要在号码播出后的通话状态下进行拨号，比如拨出分机号码、话费充值等，此时只需在通话状态下点击拨号指令区就可调出号码菜单，需要注意的是，这时的号码菜单除数字字符外，还要加上*、#等特殊的选项。通过上面的操作可以看出，旋转式指令输入装置的操作是通过对一个操作点（点击指令区手指与按键环的第一个接触点）的连续按击和旋转操作完成的，即使是输入文本也是如此，无需向操作键盘一样手指在不同的键位间移动，目光也只需凝视显示屏而不必在显示屏和键盘间移动，操作极为流畅。 点击5号指令区，打开短信/设置菜单，菜单中察看短信指令用于察看手机内存贮的短信内容，手机设置指令用于设置手机的某些功能，比如闹钟定时、通话音量、铃声选择、彩铃下载等，这些操作同样通过一系列旋转点击操作完成。手机设置指令可以像图六一样整合在某个指令区的主菜单中，也可以单独赋予一个指令区。音量的调整是比较特殊的菜单指令，不同的音量量级实际上是不同的菜单项，同样的，音量的调整用旋转来实现。
图六
点击编发短信项，就进入了文本输入状态，与拨号等其他指令不同的是，文本输入的选择菜单项众多，以英文为例，包括大小写字母、各种标点符号、数字字符以及编辑控制指令等百项以上，如果输入的是多语言文本，选项会更多。如此之长的选项菜单排列成一行操作起来会极为不便，旋转式指令输入装置毕竟不是风火轮，旋转角度过大会使输入的速度大大下降，笔者认为，为单手操作方便起见，旋转的角度以不超过180度为宜，为了保证操作的准确性和旋转操作的手感反馈，菜单指针移动一次的旋转单位角度不宜过小，每个单位角度手指的位移在2毫米或更大一些为佳，对于一个20毫米直径的旋转式指令输入装置来说，360度（左右旋各半周）划分30个左右的单位角度才能满足上面的条件，换言之，菜单的总长度不宜超过30项，所以需要对文本输入的字符或字符元素菜单进行整合。以英文输入的菜单整合为例，可以在小写字母菜单的基础上将大写字母、数字字符等作为子菜单整合为小写字符菜单的若干项，但这样的整合方式不够直观，操作不便且不便于结合联想输入技术。为此，笔者设计了一种特殊的人际对话界面用于输入文本，该界面不仅直观显示，而且可以很好的与联想输入技术结合，从而实现快捷方便的短信输入。下面将演示输入中英文混合文本“《今日电子Electronic Products》”，中文输入首先介绍拼音输入模式，在万码奔腾的汉字输入法之中，拼音输入是应用最广泛的输入法，而在拼音输入法的使用者中，绝大多数人采用全拼输入模式，这是因为大多数人在上小学时就学习过拼音，采用这种输入法上手最快，全拼输入可以直接借助键盘上的提示字符操作，包括双拼在内的其他输入模式都需要记忆键位编码。采用旋转式指令输入装置，任何熟悉汉语拼音的人士都可以快捷的掌握双拼输入技术，这是因为对汉字字符和字符元素的选择，都是在屏幕上完成的，无需记忆任何键位编码。
图七
图7就是中英文混合输入中文优先采用双拼输入的声母菜单界面，在这个菜单中，声母和可单独发声的韵母作为第一菜单行，标点符号为第二菜单行，数字字符和编辑操作指令为第三菜单行，小写英文字母和大写英文字母分别为第四和第五菜单行，各菜单行中的菜单项呈矩阵排列，菜单指针指向各菜单行中的同一列中的所有项。
图八
首先要输入的是“《”，旋击“《”所在的列，出现声母菜单的第二菜单如图八，第二菜单由第一菜单被旋击的列所有菜单项按菜单行的次序排列而成，旋击“《”，“《”被输入字符输入区，同时再次打开声母第一菜单，旋击“今”的声母所在的列，显示声母第二菜单，在图八的第二菜单中，没有结合联想输入技术，在图九的声母第二菜单中，结合联想输入技术，按频度显示以声母“j”打头的部分汉字。
图九
为便于查找，联想汉字的字数以一屏显示为限且联想汉字在先，声母第二菜单在后，在图九中，没有“今”，旋击声母“j”或旋转超越声母第二菜（超越：将菜单指针移出第二菜单，比如图九，在菜单指针指向“机”时继续向左移动菜单指针或在菜单指针指向“Q”时继续向右移动菜单指针），显示第二频度联想菜单和韵母菜单，联想菜单在前，韵母菜单在后，同时将字符元素输入字符输入区如图十，图十中，“今”字依然没有出现，旋击韵母“in”，在随后出现的以“jin”为声的全部字符中，旋击“今”，字符“今”被输入字符输入区同时显示联想字符菜单和声母第一菜单，声母菜单在前，如此，三击（超越生母第二菜单）或四击（旋击声母第二菜单） 完成“今”的输入。在随后跟随的联想菜单中，如果有“日”，旋击“日”，一击将“日”输入，如果没有，重复上述过程，两击或三击输入“日”。
图十
而后按照同样的过程输入“电子”后，旋击“E”所在的列，在第二菜单中旋击“E”，“E”被输入后，出现的声母第一菜单变为英文优先的输入模式如图十一，依次输入其余字母和“》”，旋击后续菜单中“发送”所在的列，旋击第二菜单中的“发送”，进入类似电话拨号界面的受信人选择界面，选择受信人或输入受信号码，发出短信。
图十一
事实上，上面这种多语言混合输入的情形很少人会用到，一般人所用的仅仅是单语言文本的输入，上述第一菜单可以简化为三行（声母、标点、数字和编辑操作指令）或者两行（第二行显示常用标点和编辑操作指令，将不常用的标点和数字整合为两个子菜单，参见图十二），可进一步简化操作。 
图十二
不熟悉汉语拼音的人士，可以采用笔顺输入模式输入汉字，在键盘手机的笔顺输入模式上，可供选择的笔划和偏旁因为按键数量的原因极为有限，而使用旋转式指令输入装置，则可以有更多的笔划可供选择，从而方便输入并提高输入速度，图十二是笔顺输入的第一菜单，最常用的偏旁部首在前，横竖撇捺折五个笔画在后，首先旋击标点所在的菜单行，输入“《”；旋击“丿”，和拼音输入类似，以“丿”为首笔的联想字符 在前，以“丿”为首笔的偏旁部首跟随（剔除第一菜单中含有第一菜单中显示的部首的字和部首），如图十三，有“今”旋击“今”，无“今”旋击“丿”，依次重复上述过程输入“今日电子”，而后旋击英文字母子菜单，旋击输入“Electronic Products”，最后输入“》”。从本例可以明显地看出，再采用笔顺输入时，由于能够提供比键盘更多且更灵活的字符元素选择集，旋转式指令输入装置在采用笔顺输入时不仅无需记忆任何输入法编码，字符元素的选择次数也可以减少，常用字两三击即可输入。
图十三
上面的介绍采用的是单字输入模式，不难看出，旋转式指令输入装置同样可以以词模式和整句输入模式进行输入。一般人使用键盘手机的输入速度在每分钟2、30字左右，诺基亚7280、7380是也采用旋控键输入的，据说其输入速度与键盘式手机相当，而旋转式指令输入装置的操作比诺基亚的旋控键更为方便，所以其输入速度也应当与键盘式手机相当。旋转式指令输入装置的目标人群主要是那些不会或不愿使用键盘者，对这些人而言，操作的易用性比速度更重要。
采用旋转式指令输入装置，还可以方便的编辑已经输入的文本，剪切、粘贴、拖曳等操作均可以方便快捷的实现，限于篇幅，在此省略。
旋转式指令输入装置可以比键盘更方便的操作游戏，一个旋转式指令输入装置可有两个手指同时控制三个游戏参数的变化，两个手指的点击各控制一个游戏参数，旋转角度控制另一个游戏参数，其中旋转角度控制的游戏参数可以有两个以上的变量，比如用旋转角度控制汽车行驶的方向可以有不同的转向角。
下面简单介绍一下MP3功能键的操作，点击MP3功能键，出现图十四的MP3功能菜单同时显示选定的播放曲目，旋击播放，开始播放选定曲目；旋击音量调整播放音量；旋击选曲选择编辑播放曲目菜单；旋击曲目下载下载乐曲至手机；旋击退出退出MP3状态。数码摄影功能键和手机电视功能键的操作与此类似，在此从略。
图十四
显然，旋转式指令输入装置除应用于手机，数码相机、MP3等便携产品也是其应用的领域，并可广泛应用于各种家电的遥控器并作为家电主机的控制装置并有望成为这一领域的行业标准。用于电视时，只需要四个指令区，一个指令区用于开关机和设置（点击打开设置菜单、连击开关机），一个用于调整音量，一个用于选择频道（快速旋转直接跳转至选定频道，慢速旋转逐台浏览），因为旋转式指令输入装置体积很小，所以按照统一的标准制造的遥控器可以整合为一个整体式遥控器，而且无需整合者有专业技能和支付额外费用，如图十五，将遥控器分为三段制造，发射段用于发射信号，必要时可整合一个显示屏幕；控制段安装旋转式指令输入装置；电池舱段用于安装电源。各段之间用类似PCI插槽和插板的结构连接，实现各段之间的通讯和电源共享，只需将不同电器遥控器的控制段组合在一起，共用一个电池舱和发射段即可以了。
图15
旋转式指令输入装置还可用于PC，除应用于PC遥控器之外，还可整合于鼠标和键盘用于多媒体控制，游戏控制甚至供那些不熟悉键盘操作人士的输入简短的文本。3D和平面设计工程师应用旋转式指令输入装置特别是图十六这样的整合有旋转式指令输入装置的鼠标，可以更加方便的操作大型软件，与市场上已有的类似输入装置如NuLOOQ、PowerMate和3Dconnexion相比，旋转式指令输入装置可以提供更方便的操作和更细腻的操作反馈以及更低廉的价格。
图十六
在汽车电子领域，旋转式指令输入装置可应用于车载导航、娱乐系统并可作为中控输入装置使用，自宝马车系使用了i-Drive中控滚轮以来，奥迪、奔驰、日产均推出了类似的中控系统，与这些已经应用的中控滚轮比较，旋转式指令输入装置同样可以提供更方便的操作、更广泛的应用和更低廉的价格。
笔者正在寻求厂商和投资深入开发这一技术，感兴趣的读者可以联络笔者或登陆笔者博客做更深一步的了解和探讨。
资料链接: http://blog.sina.com.cn/u/123983768(end)
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(1/10/2007) |
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