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触控2.0交互技术开启无按钮智能手机时代

触控2.0交互技术开启无按钮智能手机时代

作者: 汉谷 | 来源:发表于2019-02-01 10:26 被阅读37次

    到目前为止,手机已经发展到了第四代:第一代手机为无屏模拟手机,仅有通话功能;第二代手机为小屏功能手机,采用的是实体按键交互方式;第三代手机为中屏、大屏智能手机,采用的是触控1.0交互方式;第四代手机为全面屏、折叠屏的无按钮智能手机,采用的将是触控2.0交互方式。

    我们将乔布斯和苹果公司首推的、目前广泛应用于智能手机、平板电脑的第一代触控交互方式称为触控1.0;将中国汉字工程院院长钟林发明的、基于触控三大定律的第二代触控交互方式称为触控2.0。

    触控1.0交互方式,以点击操作为主,以滑动操作和长按操作为辅,模拟的是鼠标器操作方式,即以手指点击代替鼠标点击,以手指滑动代替滚轮滚动。



    触控1.0交互方式,将长按触屏按钮等同于单击鼠标器左键,由此产生了拖动触屏按钮的模拟操作;将长按非按钮触屏等同于单击鼠标器右键,由此产生了弹出菜单的模拟操作。

    触控1.0交互方式,采用的是直接操作模式。点击按钮时,用户手指先移后点,即先要在空中移动至按钮上方,再点击按钮。按钮分布区域为整个触屏范围,用户手指活动区域也要覆盖整个触屏范围。

    在手机上用触控代替键控,如同在电脑上用鼠控代替键控,促进了个人电脑和智能手机在全球的迅速普及。但是,这一操作模式在应用中也逐渐暴露出了以下三大弊端。

    第一大弊端是无法单手操作。随着智能手机触屏尺寸越来越大,单手拇指自如操作的按钮占比越来越小,用户操作体验越来越差。因此,迫切需要解决大屏智能手机与单手拇指操作之间的矛盾。

    第二大弊端是无法微动操作。点击按钮时,用户手指要满屏移动;翻页操作时,要翻多少页,用户手指就要滑动多少次;滚屏操作时,页面滚动多长的距离,用户手指就要滑动多长的距离。因此,迫切需要解决多次大幅度操作与一次微动操作之间的矛盾。

    第三大弊端是无法精确操作。由于智能手机触屏尺寸有限,导致浮动按钮移动距离受限。浮动按钮任何微小变化,都会引起调节变量(如亮度、音量)的非连续变化,所调节的变量很容易骤然增大或者骤然减小。因此,迫切需要解决手指不等速滑动与变量匀速变化之间的矛盾。

    我们从人人连接、机机连接、人机连接三个维度来理解智能手机的升级换代。

    人人连接追求的是场景的真实再现,其变革主要发生在智能手机屏幕、镜头、音响的持续改良方面。以屏幕为例,智能手机已经发展到了全面屏阶段,正在向柔性屏、折叠屏阶段迈进。

    机机连接追求的是通信能力的加强,具体表现为信息传输带宽的持续拓展和信息传输速率的持续提升。目前,智能手机通信已经发展到了第四代(4G),正在向第五代(5G)迈进。

    人机连接追求的是人机交互的便宜与高效,目前智能手机交互仍然停留在触控1.0阶段。虽然在智能语音、隔空手势等众多交互领域作了许多尝试,至今依然没有找到智能手机交互升级的可行途径。

    上述三大连接关系,如同智能手机的三足鼎立,人机交互成了最薄弱的环节。如果没有人机交互维度的深刻变革,那么,其他两个维度的创新再多、发展再快,也做不到真正开启智能手机的下一个时代。

    有人将颠覆的希望寄托于人工智能,他们认为,人工智能将在各个垂直领域不断突破,乃至以更人性化、更智慧的方式,重塑智能手机带给人们的功能和体验。

    然而,人工智能并不是一个独立的进程,在人类发明真正通用的超级智能之前,它本身却还难以为人们创造一个独立的、爆发式的颠覆性交互体验。

    真正的颠覆往往来自于那些人们不太关注的地方。钟林正是在人们不寄予厚望的触控领域,通过发现了触控三大定律,进而发明了触控2.0交互方式,极其简单而有效地克服了触控1.0交互的上述三大弊端。

    纵观手机交互发展史,每一次人机交互变革都与人类的手指应用密切相关,因为手指是人类最敏捷、最耐用的器官,而且人类早已习惯于手指操作,要改变人类长期养成的操作习惯谈何容易。



    使用智能手机时,我们都有这样的体验:点击操作结果取决于用户手指位置,用户手指位置不对,就会误操作或者空操作;滑动操作结果只取决于用户手指滑动方向,而不取决于用户手指位置,即无论用户手指在智能手机触屏的哪个位置上滑动,只要滑动方向是相同的,操作结果就是一样的。

    我们由此获得一个重要启示:如果能用滑动操作代替点击操作,那么,用户手指就可以在智能手机触屏的任意位置上操作,用户手指滑动的起始位置可以是同一个点,用户手指的滑动范围可以缩小到指甲盖大小的一个区域。

    如果该区域落在用户拇指舒适接触处,那么,用户只用拇指就能轻松自如地完成操作。所以,再大屏幕尺寸的智能手机,只要用户一只手握持得住,都能轻松地做到单手操作。



    用滑动操作代替点击操作,其实在智能手机上早已存在。例如,当智能手机提示来电时,用户手指在触屏上向右滑动则接听电话,相当于点击接听按钮,向左滑动则挂断电话,相当于点击挂断按钮。

    不过,这种替代关系只是局部的,并非全局的。数量有限的替代关系,不足以达成智能手机的全程单手操作。

    如何拓展数量更多的替代关系呢?

    我们不妨设想一下,既然两个方位的滑动操作可以替代两个按钮点击操作,那么,以此类推,四个方位的滑动操作就可以替代四个按钮点击操作,八个方位的滑动操作就可以替代八个按钮点击操作。

    于是,钟林将滑动操作从四个方位拓展到了八个方位,将滑动操作替代点击操作从四个按钮拓展到了八个按钮。在八个方位中,每个方位为45度的扇形区域,用户仅凭直觉就能控制住拇指滑动,使其准确地落在相应的扇形区域内。


    钟林将八个按钮分别布置在八个方位上,在八个按钮围住的中心区域,再布置一个中心按钮,由此构成了九宫格按钮群。



    钟林用同方位的滑动操作替代同方位按钮的点击操作,用双击操作替代中心按钮的点击操作,如此设计非常便于用户记忆。

    由此产生了滑动点击按钮的操作规则:用户手指在智能手机触屏的任意位置上双击,都是点击中心按钮;用户手指在智能手机的任意位置上向哪个方位滑动,都是点击哪个方位上的按钮。

    例如,向左上方滑动,则是点击左上方按钮;向上方滑动,则是点击上方按钮;向右上方滑动,则是点击右上方按钮;向左方滑动,则是点击左方按钮,以此类推。



    用滑动手势操作按钮,或者用双击手势操作按钮,用户手指可以不接触按钮;按钮可以呈现为多种形状形态,通常采用卡片替代图标。

    一是因为卡片大而醒目,可以承载更多的内容,包括文字、符号、图片、音频、视频;二是因为卡片可以无缝或者细缝连接为一个群体,用户浏览卡片群时,各张卡片的方位关系一目了然。

    智能手机从触控1.0交互到触控2.0交互的过度时期,两种交互方式可以共存于智能手机,以便用户逐步适应新触控交互方式,这是因为触控2.0兼容触控1.0。

    即使在过度时期,也要让智能手机便于单手操作。于是,钟林重新设计了主页:将九宫格卡片群布置在智能手机触屏上部,构成上部卡片界面;将常用应用图标布置在智能手机触屏中部,构成中部图标界面;将时间及气象卡片布置在智能手机触屏下部,构成下部卡片界面。



    用户手指直接点击任何一张卡片或者任何一个图标,都能触发相应的功能,采用的是触控1.0交互方式。用户拇指在舒适接触的区域内双击或者滑动,则间接点击上部九宫格卡片,采用的是触控2.0交互方式。

    用户拇指在舒适接触区域内直接点击图标或者下方卡片,操作的是中部图标界面和下部卡片界面。如此一来,用户拇指始终在舒适接触区域内操作,再大屏幕尺寸的智能手机,只要用户一只手握持得住,都能轻松地做到单手操作。


    上述主页单手操作的设计思路,同样适用于内容页。

    在智能手机上调节音量,用户手指长按音量键上端,则调节音量逐渐增大;用户手指长按音量键下端,则调节音量逐渐减小;当音量调节到期望值时,用户手指离开音量键,音量调节过程结束。

    钟林用滑按手势模拟上述操作过程。所谓滑按手势,是指用户手指在智能手机触屏上滑动后紧接着长按的动作。其中,滑动手势表明所按的是哪个键,长按手势表达的是按住这个键不松开。


    钟林是这样设计的:用户手指在智能手机触屏上向右上方滑动,表示的是按下音量+键;滑动后紧接着长按,表示的是按住音量+键不松开;当音量增大到期望值时,用户手指离开触屏,表示的是松开音量+键。

    用户手指在智能手机触屏上向左下方滑动,表示的是按下音量-键;滑动后紧接着长按,表示的是按住音量-键不松开;当音量减小到期望值时,用户手指离开触屏,表示的是松开音量-键。



    上述模拟调节方法,同样适用于智能手机的亮度调节。

    用户手指在智能手机触屏上向左上方滑动,表示的是按下亮度+键;滑动后紧接着长按,表示的是按住亮度+键不松开;当亮度增大到期望值时,用户手指离开触屏,表示的是松开亮度+键。

    用户手指在智能手机触屏上向右下方滑动,表示的是按下亮度-键;滑动后紧接着长按,表示的是按住亮度-键不松开;当音量减小到期望值时,用户手指离开触屏,表示的是松开亮度-键。


    通过模拟按键操作过程,钟林不仅用滑按手势替代了音量键和亮度调节浮动按钮,还让智能手机亮度调节变得简单快捷准确,用户不必进行多级菜单操作。

    在智能手机上,利用浮动按钮调节屏幕亮度、播放进度等变量,用户手指哪怕是微小的滑动,也会引起变量较大幅度的变化;而利用滑按手势调节变量,变量的增减是个连续变化的过程,始终保持着恒定的速率。

    这一速率既可由用户事先设定,也可跟随用户手指的滑动速度,即用户手指滑动得越快,变量变化得越快,反之亦然。

    一对方位相反的滑按手势用于调节一个变量,以此类推,四对方位相反的滑按手势用于调节四个变量。例如,在播放视频时,左右滑按手势用于调节视频播放进度,上下滑按手势用于调节播放视频顺序,左上、右下滑按手势用于调节屏幕亮度,右上、左下滑按手势用于调节喇叭音量。



    玩游戏时,用户手指长按游戏手柄上的方向键,则操作游戏对象向某个方位连续的、匀速地移动;用户手指松开方向键,则操作游戏对象停止移动。

    钟林用滑按手势模拟上述操作过程。其中,滑动手势表明所按的是哪个方向键,长按手势表明按住这个方向键不松开。

    钟林是这样设计的:用户手指在智能手机触屏上向某个方向滑动,表示的是按下该方向键;滑动后紧接着长按,表示的是按住该方向键不松开;用户手指离开触屏,表示的是松开该方向键。

    用户手指在智能手机触屏上向任意方向滑动,则操作游戏对象向任意方向移动,相当于游戏手柄上的摇杆操作。用户手指在智能手机触屏的任意位置上滑按,则操作游戏对象沿着用户手指滑动方向连续地、匀速地移动;用户手指离开智能手机触屏,则操作游戏对象停止移动。

    在智能手机上玩游戏时,用户双手握持横向智能手机,一只手的拇指在触屏上滑按,操作游戏对象的移动,另一只手的拇指在触屏上滑动,操作游戏对象的动作。方位手势如此完美地取代了游戏手柄。


    在智能手机上通过按钮模拟游戏手柄操作时,触屏上标示的按钮位置是固定的,并且要占据触屏空间,破坏了游戏画面的完整性;而在智能手机上通过方位手势模拟游戏手柄操作时,无须在触屏上标示任何东西,用户手指可以在触屏任意位置上操作。

    上述模拟移动方法,同样适用于智能手机的滚屏操作。

    打开高德地图,用户手指在智能手机触屏的任意位置上向任意方向滑按,则操作高德地图沿着用户手指的滑动方向连续地、匀速地滚动,直至用户手指离开触屏,高德地图才停止滚动。



    打开微信朋友圈,用户手指在智能手机触屏的任意位置上向上方滑按,则操作朋友圈向上方连续地、匀速地滚动,直至用户手指离开触屏,朋友圈才停止滚动。



    在上述操作中,用户手指只需在智能手机触屏上滑按一次,就能操作高德地图或者微信朋友圈无限滚动下去,直至滚动到极限位置或者用户手指离开触屏时,智能手机才会停止滚屏。

    触控1.0操作时,页面滚动多长的距离,用户手指就要在智能手机触屏上滑动多长的距离;页面滚动距离较长时,用户手指要在智能手机触屏上向同一方向多次滑动。触控2.0操作时,用户手指只需在智能手机触屏上滑按一次,就能操作页面无限滚动下去。


    在功能手机上,按下向前翻页键或者向后翻页键,有两种翻页操作模式:一种叫做一次翻页,另一种叫做连续翻页。

    按下向前翻页键或者向后翻页键,无论用户手指长按多长时间,功能手机只向前翻一页或者只向后翻一页,这种翻页方式叫做一次翻页。

    长按向前翻页键或者向后翻页键,则操作功能手机以一定时间间隔向前翻很多页或者向后翻很多页,直到用户手指松开按键,智能手机才停止翻页,这种翻页方式叫做连续翻页。

    在智能手机上,钟林是这样模拟连续翻页操作的,即用向左方滑按手势表示长按向前翻页按键,用向右方滑按手势表示长按向后翻页按键。

    以图片浏览为例:用户手指在智能手机触屏上向左方滑按,则操作智能手机以一定时间间隔向前一张接一张地显示图片;用户手指在智能手机触屏上向右方滑按,则操作智能手机以一定时间间隔向后一张接一张地显示图片。

    具体操作过程是这样的:用户手指在智能手机触屏上向左方滑按,则操作智能手机向前翻第一张图片;用户手指若离开触屏,则结束翻页;用户手指若不离开触屏,则继续向前翻第二页……


    由此可见,连续翻页包括一次翻页,一次翻页只是连续翻页的一个特例。

    用户手指在智能手机触屏上向左方滑按,用户手指若一直不离开触屏,则操作智能手机无限向前翻页,直到翻到第一页,智能手机才会停止翻页。

    用户手指在智能手机触屏上向右方滑按,用户手指若一直不离开触屏,则操作智能手机无限向后翻页,直到翻到最后一页,智能手机才会停止翻页。

    触控1.0操作时,要翻多少页,用户手指就要在智能手机触屏上滑动多少次;触控2.0操作时,无论翻多少页,用户手指只需在智能手机触屏上滑按一次。

    触控2.0操作时,无论是单独的滑动手势,还是滑按手势中的滑动手势,表示的都是所操作的是哪个按钮,所以,用户手指在智能手机触屏上的滑动距离可长可短,通常只需滑动很短一段距离即可;触控1.0操作时,用户手指在智能手机触屏上的滑动距离则不能太短,否则,就翻不了页。

    在触控2.0交互模式下,长按手势与滑动手势组合使用时,长按手势表达的是持续、重复的意思;长按手势单独使用时,长按手势表达的则是返回、退出的意思。

    钟林是这样设计的:无论是在主页,还是在内容页,用户手指在智能手机触屏的任意位置上长按,都是操作智能手机返回上一级页面。


    例如,若当前页面为三级页面,用户手指在智能手机触屏的任意位置上长按,则操作智能手机返回二级页面;若当前页面为二级页面,用户手指在智能手机触屏的任意位置上长按,则操作智能手机返回一级页面。

    具体操作过程是:用户手指在智能手机触屏的任意位置上长按,则操作智能手机返回上一级页面;若返回的上一级页面不是主页,用户手指在智能手机触屏上继续长按,则操作智能手机返回主页。

    如此设计,无论当前页面是哪一级页面,用户只需在智能手机触屏上长按一次,就能操作智能手机返回主页。返回主页后,用户手指在智能手机触屏上继续长按,则操作智能手机关机。如此一来,不管当前页面是哪一级页面,用户只需在智能手机触屏上长按一次,就能操作智能手机关机。

    关机时,智能手机触屏上弹出菜单引导用户操作:用户手指在智能手机触屏的任意位置上向上方滑动,则是重新启动;向下方滑动,则是关机;向左方滑动或者向右方滑动,则是取消关机操作。



    关机状态下,用户手指在智能手机触屏的任意位置上长按超过规定秒数,则操作智能手机开机。

    由此可见,重新定义的长按手势,十分巧妙地替代了返回键、主页键和电源开关键。电源开关键也许会暂时保留,以备触屏失效时应急使用,最终也将因智能手机背面成为了智能表面而被完全替代。


    触控1.0模拟的是鼠标器操作模式,即用手指点击替换鼠标左键双击,用手指长按替换鼠标左右键单击,用手指滑动替换滚轮滚动。所以,长按手势应用于拖动图标、下载图片视频、弹出菜单等场景。

    触控1.0操作时,要返回上一级页面或者返回主页,用户手指就要移动到智能手机下端点击三角键或者圆圈键;触控2.0操作时,用户手指只需在智能手机触屏舒适接触的位置上长按,就能操作智能手机返回上一级页面或者返回主页。

    钟林赋予了长按手势两大操作功能,一下子就将长按手势盘活了,长按手势取代频繁的返回按键操作和重复的滚屏翻页操作,极大地改善了用户操控体验。

    为了方便用户操作,智能手机设置了许多快捷功能,有的用按键操作,有的用手势操作,有的用实体按键操作,有的用虚拟按钮操作,有的用单个按键操作,有的用组合按键操作。

    最常用的快捷功能键,如音量调节键、返回键、主页键、多任务键,通常以实体按键或者虚拟按键呈现,用户易于发现、便于操作;其它快捷功能键,如弹出菜单、截屏、通知、设置开关,则以隐蔽方式存在着,用户不易发现、不便操作。

    如今销售的智能手机,已不配备用户手册或者使用说明书,即便配置了,也没多少用户愿意阅读理解,更不用说主动上网查询智能手机快捷功能及其用法。用户只是在使用过程中偶然发现这些快捷功能,或者被人告知这些快捷功能。

    更糟糕的是,不同品牌、不同型号的智能手机,各个快捷功能的操作方式不尽相同,更是加大了用户发现这些快捷功能的难度。

    钟林的设计思路是:用八个滑击手势操作八个常用快捷功能。如此一来,即便用户不知道哪个滑击手势操作哪个快捷功能,也只需尝试比划一遍,立马明白各个滑击手势与各个快捷功能之间的对应关系。

    所谓滑击手势,是指用户手指在智能手机触屏上先向某个方位滑动、紧接着向相反方向滑动的动作。八个滑击手势所对应的八个快捷功能,简洁地标示在九宫格卡片界面上,以提示或者引导用户正确地操作。

    作为范例,钟林用八个滑击手势分别操作设置开关、多任务、通知信息、息亮屏、手电筒、截屏、菜单、解锁屏八项快捷功能。


    具体操作过程是这样的:用户手指在智能手机触屏上向上方滑击,则进入开关设置界面;向下方滑击,则进入多任务界面;向左方滑击,则进入通知信息界面;向右方滑击,则切换亮屏与息屏状态;向左上方滑击,则启闭手电筒;向右上方滑击,则立刻截屏;向左下方滑击,则弹出菜单;向右下方滑击,则切换锁屏与解锁状态。

    缩放手势也是一种滑击手势,与上述滑击手势不同的是,它们是用户两根手指在智能手机触屏上同步向相反方向滑动。用户两根手指同步向外滑动,则逐渐放大图文;同步向内滑动,则逐渐缩小图文。

    在触控2.0交互模式下,缩放手势可以演化为一种滑击按手势,即用户两根手指在智能手机触屏上同步向外滑按,则逐渐放大图文,同步向内滑按,则逐渐缩小图文。只要用户两根手指还在长按,图文就会无限缩放,直至用户手指离开触屏时,才停止缩放。

    十种滑击手势操作十个快捷功能,覆盖了智能手机的常用快捷功能,至于哪种滑击手势操作哪个快捷功能,需要智能手机制造商、软件内容提供商达成共识,以实现智能手机标准化操控。

    通过上述系列设计,钟林建立起了触控2.0标准化操控体系,即用点击手势和滑动手势操作按钮,用滑按手势调节变量、操作滚屏翻页,用长按手势和滑击手势操作快捷功能。


    从触控1.0升级到触控2.0,只是用滑动手势取代了点击手势,用滑按手势取代了滑动手势,用长按手势和滑击手势取代了快捷按键和快捷手势,用户学习成本不高,用户接受度会很高,用户迁移难度也不大。

    触控1.0采用的是直接操作模式,用户手指必须接触按钮才会产生操作效果,操作效果与按钮的大小、形状、位置有关;触控2.0采用的则是间接操作模式,用户手指不接触按钮却能操作按钮,操作结果与按钮的大小、形状、位置无关。

    在触控1.0交互模式下,用户界面以按钮为中心、用户操作以点击为中心。图标是按钮,卡片依然是按钮,由它们构成的界面属于按钮用户界面。

    在按钮用户界面,每个按钮都要确定它的有效操作范围,都要涉及一系列编程代码。对于不同尺寸、不同性能的智能手机,还要经过软件适配,才能完美地兼容。

    在触控2.0交互模式下,用户界面全部由卡片构成。每张卡片都是假想的按钮,因为用户手指并不直接点击这些卡片。每张卡片标示的图文信息都是操作提示信息。所以,卡片用户界面只是提示界面,而非操作界面。

    在提示用户界面,无论卡片如何缩放、变形、扭曲,都改变不了它们之间的位置关系,改变不了各个操作功能提示与各个方位手势之间的映射关系。所以,开发者在单一平台上开发的各种应用,都能轻松地部署到不同类型的智能手机上。

    卡片内可以标示操作提示信息,也可以不标示操作提示信息。不标示操作提示信息的卡片称为空白卡片。操作空白卡片时,不产生任何操作效果。

    若九宫格卡片群存在着空白卡片,通过删除、缩放,九宫格卡片群演变为非九宫格卡片群。在非九宫格卡片界面中,各张卡片的相对位置关系和方位手势操作关系仍然保持不变,只是整个界面变得更加美观了。


    触控2.0不仅是触控1.0的一次升级,而且是一次全新的技术突破。钟林奉行的是一条完全不同于比尔·盖茨、乔布斯的技术路线,破天荒地用方位手势取代了全部实体按键和所有虚拟按钮,用提示用户界面取代了按钮用户界面。

    智能手机取消全部按钮后,正面才实现了真正的全面屏,即100%的屏幕占比和100%的屏幕信息显示;用户还能在全面屏、折叠屏智能手机的背面或者另一面操作,手指不再遮挡住屏幕。



    智能手机折叠屏展开后,用左手拇指操作左卡片群,用右手拇指操作右卡片群,或者用左手拇指操作游戏对象的移动,用右手拇指操作游戏对象的动作,由此产生了触控2.0的分指操作模式。


    在智能手机上,触控1.0已经应用了十多年,除了一些局部改进创新之外,一直未出现整体技术突破,时代呼唤着能够替代触控1.0的新交互方式诞生。

    触控2.0终于横空出世,替代触控1.0的时间窗口已经打开。交互方式的升级换代必然带来手机形态的升级换代,新的手机形态必然带来新的换机浪潮。

    智能手机的颠覆性创新周期大致在12年左右。1983年, 第一款面向消费市场俗称“大哥大”的手机面世;1995年,摩托罗拉推出第一代功能手机;2007年,第一款iPhone智能手机诞生;以此类推,2019年将出现新的手机形态,这个新的手机形态就是无按钮智能手机。

    前三代手机都属于按钮手机,唯有第四代手机属于无按钮手机。人类将告别按钮机时代,进入无按钮机时代。那将是一个手机形态丰富多彩、智能手机与更多智能终端的边界逐渐模糊的时代。

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