因應微軟Windows 8觸控型產品 小、中、大屏觸控應用設計要求

Intel針對Windows 8開發的平板、筆電二合一概念機種。Intel

Apple推出iPhone、iPad等觸控人機介面終端產品風靡市場，不只壓縮了智慧型手機市場，中型螢幕設計的iPad，更直接影響了原有筆記型電腦的市場動能。為不讓Apple觸控型態的行動裝置專美於前，加上微軟為了固守平板、筆電應用市場，也推出了針對觸控人機介面操作型態設計的Windows 8作業系統...

面對Apple觸控型態人機介面產品在市場表現搶眼，微軟其實在Windows 7系統已內嵌觸控技術方案，且是微軟首度在作業系統底層支援多點觸控螢幕設計，而在後續即將正式推出的Windows 8，全新的操作介面也會針對觸控操作人機介面型態，提供更完整的應用整合。

全觸控操作介面設計方案，可以讓原有的PC應用，深入至部分使用鍵盤、滑鼠等HCI(Human-Computer Interaction)裝置不便的操作環境，利用簡單的手指觸按，達到原有必須借助鍵盤或滑鼠之類的HCI周邊才能進行的電腦操作，尤其是金融、商業、醫療與工業用途，都能以觸控螢幕搭配Windows 8滿足相關應用。

Windows 8全面整合觸控操作 小屏至大屏均能無縫支援

相較於Apple目前支援觸控技術最大螢幕尺寸也僅至9.7吋的設計，微軟Windows 8應用環境的設計方案，則可對應小至7~10吋、大至20~27吋的應用場合，像是Tablet PC平板電腦應用至Desktop PC或All-in-one PC，利用觸控螢幕技術搭配Windows 8全觸控支援作業系統，即可建構從小型螢幕至中大型螢幕的完整觸控應用方案。

為讓Windows 8的觸控使用體驗(User experience)達到微軟設計要求，微軟官方也針對觸控螢幕的操作性能，建立一套標準參照基礎，以Windows觸控版本系統的規格書即明定Windows觸控版本的作業系統，除了不同解析度方面的支援度外，仍需達到解析度5ppi(Pixels Per Inch)的等級，Sampling Rate需至少50 Hz，另還有觸點準確度、偏差值的驗證要求外，觸屏本身亦不能有Ghost Noise問題發生，才能滿足微軟定義的基本Windows Touch Logo認證要求。

現有觸控面板技術相當多，依工作原理差異，有電阻式、電容式、光學式、聲波感應式等，而現在當紅的多點觸控螢幕，又能細分為投射式電容(PCAP)、矩陣類比式(Analog Matrix Resistive；AMR)、光學式(CMOS Sensor)等設計方案。

Windows 8支援電阻式觸屏 業者可依開發需求選擇

電阻式觸屏方案，其感應觸點的方式為，透過觸屏感測上的導電ITO層，感測在壓按觸點時產生的電壓變化。電阻式設計方案可以因應小尺寸面板，如手機、PDA、PND等產品，尺寸一般用於2~16吋上下，由於觸點是利用壓按機械動作形成的電壓差，因此可支援如手戴手套或觸控筆搭配使用觸按，透光率目前設計方案為75~85%，可因應100萬次反覆觸按。

電容式設計方案為利用人體電場與觸控螢幕之間形成的微弱電流變化，為感應螢幕表面靜電感應電容差異取得觸點資訊，螢幕透光率可達到90~98%不等，目前可因應3~30吋的觸屏設計方案，由於表面可使用強化玻璃保護螢幕，因此可以輕易做出具防污、防靜電、防灰塵、防火設計之觸屏方案，觸屏可以因應15,000萬次以上反覆觸按。

至於音波感應式觸屏方案，則為利用偵測聲波的方式交互分析找出觸點座標，螢幕透光性表現為92~95%，觸屏具耐刮、防火效果，為因應中、大型面板的設計方案，可以小至10吋、大到50吋等級的螢幕均能順利導入設計方案，觸屏的耐用度也能達到5,000萬次反覆觸按。

而光學式的觸屏設計方案，則是目前All-in-one觸控電腦最常見到的設計方案，因為光學式觸屏設計方案為利用光遮斷的感測方式，於螢幕周邊整合光感測器，當用戶手指觸按螢幕則由觸控機制反推取得螢幕觸點座標；因為為利用光遮斷的非接觸性設計型態，因此觸屏的壽命可以達到近乎無限次觸按耐用度，用戶也可戴手套或以其他介質進行觸按與感測觸點座標。

光學感應式觸屏優點相當多，具高可靠度、耐刮、防火效果，只是光感應在防污、防水表現稍嫌遜色，亦容易出現觸點偵測誤動作發生。

多點觸控偵測三大方案

再來檢視多點觸控的三大技術方案，其中投射式電容為利用電容式觸控面板設計方案外，再額外增加不同平面、相互正交的透明ITO導線設計，兩層觸控感應層會產生無數個交會電容節點，透過電流於導線與手指交互產生的電容微弱變化，進而換算手指於平面上的觸按絕對座標。

至於類比式矩陣觸控AMR技術方案，則是電阻式觸控技術的多點觸控改良方案，為利用多線式電阻觸控設計外，在面板內再追加如棋盤般的矩陣分割設計，除壓按螢幕可取得完整線性反饋資料外，也可支援多觸點定位、追蹤應用。

光學式觸控螢幕，則為透過CMOS感應器的鏡頭進行觸點感測，利用發射光線？接受光線的機制，當手指觸按螢幕時，即阻斷垂直向？水平向的觸按感測光源，進而利用觸控系統推算出手指於螢幕上的對應觸按座標值。

但Windows 8應用方案，畢竟為針對家用電腦或行動電腦設計，尤其需因應小型與中型螢幕設計方案，對於超過30吋以上的大型螢幕，目前整合Windows 8的應用設計反而較為少見。而綜觀現有觸控技術中，以電阻式之多點觸控方案適合中？小型觸控屏幕設計；電容式觸控方案，幾乎中型以下螢幕均可順利支援。

Windows Touch Logo認證要求重點

先前也有說明Windows Touch Logo認證要求重點，為了達到認證要求，確認硬體之觸控操作體驗為搭配Windows 8最佳化整合應用狀態，業者必須在開發Windows 8相容產品前，在開發階段利用多項觸控應用測試，確保完成品能滿足Windows Touch Logo認證要求，尤其在多點觸控應用支援方面，由於PC/NB業者過往較缺乏觸控產品發展經驗，必須自行針對微軟要求新增觸控驗證工作。

以現有觸控應用技術觀察，追蹤且準確判斷觸點在螢幕上絕對座標的機制，無外乎透過投影影像辨識、電容矩陣、電阻矩陣與面板感應方式進行觸點座標分析，微軟也針對多點觸控的設計要求，擬出Windows Touch Logo認證多觸點驗證測試標準。

例如，透過Consistency一致性要求，確認觸控螢幕涵蓋範圍，必須包含螢幕邊緣、角落與可觸控區塊，都需有一致的觸點偵測準確性；另在行動產品的電池計量方面，在系統休眠後回復運行，也須有一致的電力呈現；此外，在非觸控位置亦不得回報任何誤判觸點資料。

再者，硬體需能辨識HID裝置，同時需在準確度與偏差值上滿足微軟要求。例如，在固定觸點的單擊觸控，必須在目標座標的2.5mm範圍內；同時進行畫線、畫圓操作時，圖案偏差在每公分內不能超過1mm範圍，且畫線圖案不得出現中斷、斷線。另在解析度上則至少25ppi、取樣率50Hz、測試通過率需達到95%以上才行。

而在觸控螢幕測試項目中，尤其在拖曳螢幕物件操作測試，必須以單指、雙指、多指、兩指輪替、單指畫線、兩指畫線、手汗影響等繁複的測試項目與標準，通過才能達到觸控螢幕功能正常表現。

尤其是觸控操作時，微軟還另要求手指觸控進行仍須同時採其他HCI裝置進行干擾測試，必須在手指觸按時同時進行如滑鼠移動、鍵盤輸入干擾因素進行分析，產品硬體設計必須達到在有干擾的問題條件下，仍可達到觸控操作正常進行。

在可靠度方面的驗證工作，微軟測試方案亦要求，需在系統硬體開機狀態閒置至少一晚後進行設備之螢幕四角定位測試，在指定測試點的座標誤差必須達到2.5mm範圍內，才可通過觸屏可靠度測試。

對硬體製造業者來說，不管是Tablet PC或是Notebook/All-in-one電腦設計，並不能因為螢幕較小就能輕忽Windows Touch Logo認證的基本要求，而Windows Touch Logo認證所載明的測試方法，僅是相關業者自行測試的硬體規範低標，製造業者必須以Windows Touch Logo認證規範要求為依據，自行定義更嚴苛的驗證標準，才能製造出在多變化的應用環境下，仍可滿足微軟針對觸控應用產品定義之Windows 8使用體驗標準。