由于一些新兴技术的出现,虚拟触屏键盘越来越接近于真正的机电键盘。触觉反馈和模拟物理按键的表面等增强功能可能最终会重新定义数以百万计的设备用户的虚拟键盘体验,这些设备包括智能手机、平板电脑和触摸屏个人电脑。
这些改进是否足以使虚拟键盘完全取代机电键盘?对于那些已经使用过IBM电动打字机(IBM Selectric打字机的键盘曾是早期电脑键盘的原型)的人来说,或许还不够,但对于新一代用户来说,改良后的虚拟键盘可能也不错,对他们来说,又大又笨重的键盘已经过时了。
在智能手机在美国,虚拟键盘已经在很大程度上取代了更昂贵的机电键盘,只有少数明显的例外,比如黑莓和QWERTY键盘。
在个人电脑方面,我们已经看到两个显示器的概念笔记本电脑现在已经有一段时间了,通常认为底部屏幕可以在需要时用作虚拟键盘。个人电脑厂商宏碁(Acer)最近也宣布了一项新计划款双屏笔记本同样,尽管这类设备还远未成为主流。然而,在用于密集内容创作的pc上,物理键盘不太可能完全消失,尽管集成的虚拟键盘可能会成为一个补充组件。
真正的战场可能是平板电脑。作为设备的用户,例如iPad从网上冲浪和内容消费到消费和创造内容的混合,对更好的键盘性能的需求将会增加。
如今,大多数购买办公软件的iPad用户也开始使用苹果而来这家店的天才吧(Genius Bar)接受iPad培训的人中,约有40%会带着外接键盘进来或离开。不过,明天的触摸屏可能就足够好了。
良好的振动
下一代触摸屏设备将嵌入更多触觉,或基于触摸的反馈,进入虚拟键盘。触觉技术使用有针对性的振动来传递频率、方向和强度不同的触觉反馈,以模拟按键或在显示器的离散区域内呈现不同的表面纹理。
当与视觉和听觉输入相结合时,这些可能由机械驱动器或静电电荷产生的精细调谐振动,会让你的大脑误以为你刚刚按了一个物理键。
产品开发技术公司(Product Development Technologies)的机械工程师布鲁斯•甘特(Bruce Gant)表示:“很多公司真的进入了触觉技术领域,(利用)源反馈和触觉,试图在显示屏上复制键盘。”该公司为制造商将触摸屏集成到手机和其他设备中。“如果人们能真正掌握这种体验,(虚拟键盘)可能会取代笔记本电脑上的机械键盘。”
Immersion Corp.开发了一款产品,该产品使用机械致动器在触摸屏上传递触觉反馈。该公司说,下一代触觉技术将能够复制按键旅行以及机械键盘点击的感觉。浸入式教育营销副总裁丹尼斯•希恩(Dennis Sheehan)表示:“你不会得到手指的实际旅行,但你可以得到更多的回报。”
但是简单的触觉反馈对于触摸打字者来说是不够的。这是因为真实键盘的感觉超出了触觉技术所能提供的有限的表面纹理范围。例如,一个触摸式打字员在打字时,通过感知每个键的边缘,不断调整他的手指。键之间的间隙和J和F主键上的凸起让他通过感觉找到正确的位置。
触觉技术提供商Pacinian Corp.的副总裁Mike Levin说:“在触摸屏上,你失去了所有的表面感觉。”
即使有了触觉技术,触控打字员也无法像在实体键盘上那样,感受到虚拟键盘边缘的触感。但帕西尼公司的压敏触觉技术可以为主键提供一种不同的感觉,以区别于键盘上的其他键,莱文说。
不幸的是,如今帕西尼公司的技术一次只能对一个位置进行检测:你可以对J或F位置检测到不同的脉冲,但不能同时对两个位置进行检测。帕西尼安正在研究解决方案。
力感测,表面变形
一个更大的问题是,在如今的电容式触摸屏上,如果不激活按键,你无法通过触摸键盘来控制手指。电容式触摸屏可以在你触摸屏幕时检测手指的电导率。在物理键盘上,你触摸键来确定位置,然后按下它们来打字。触摸屏缺少这一功能,触摸屏可以感知触摸,但无法感知施加触摸的力度。
帕西尼安也在努力改善这一状况。莱文说:“我们正在研究的东西增加了一个力传感器来改善体验。”通过这种方式,用户可以使用触摸找到一个按钮,然后增加压力来选择它。
如果Pacinian公司能提供home键位置的反馈,并使用力感技术让用户在不激活按键的情况下调整手指,那么一个虚拟键盘对于那些喜欢“抓”“抓”的打字者来说可能就足够好了。但对于习惯于每分钟100到150字的高速触控打字者来说,这仍然不够。莱文说:“你没有那些可以定位手指的表面特征。”所以用户在调整手指位置时仍然要看着键盘。
追踪移动目标
为了给打字员提供更好的触觉反应,虚拟键盘正在跟随一个移动的目标。联想负责设计的副总裁戴维•希尔(David Hill)说,机电键盘的基本特征在过去20年发生了巨大变化。
登上5150年原IBM个人电脑的键盘1981年旨在模仿IBM电动打字机的感觉,进而设计模仿打字机早些时候的感觉,从QWERTY布局长键“旅行”,允许typebars(上面有字母的瘦手臂)罢工的滚筒(辊的纸是美联储)。
早期的电动打字机能发出响亮的响应和强大的“力曲线”,用来测量按下一个键所需的压力以及按键恢复到初始状态的速度。键盘的设计并不符合人体工程学,其性能也不符合当时打字员所熟悉的标准。
“随着时间的推移,那些键盘已经转变为声音更少、咔嗒咔嗒声更少、旅行更少的键盘,”希尔说。
如今的键盘在电子传感器上安装机械按键,通常是一层双层膜,中间有一层悬挂层。当用户按下时,一个键将层压下,使其接触。虽然薄膜本身有一定的弹簧,但该设备可能还包括一个弹簧,或者在联想(Lenovo)的ThinkPad笔记本系列中,一个剪切机构,可以在用户压下按键后将其扣回原处。键行程可以短至2毫米,大约是早期设计的一半。
键盘的偏好有很大的代际性,因此虚拟键盘的可接受性取决于用户的参考框架。20世纪40年代熟悉手动打字机的打字员所看重的特质与60年代使用电动打字机的秘书所看重的特质是不同的。今天的年轻用户有一个完全不同的观点。大多数人已经熟悉触摸屏键盘,从来没有见过或使用过电动打字机,更不用说手动打字机了。希尔说,大多数人会觉得最初的IBM个人电脑附带的键盘很笨重。
因此,虚拟键盘不一定要在各个方面效仿今天的机电键盘。例如,希尔说,“短途旅行的人体工程学得到了改善,因为你可以更快地打字。”但这只是在一定程度上。虽然手指敲击实心玻璃表面根本不需要移动(这对触控打字来说不是很好),但虚拟键盘不需要像上一代键盘那样移动很长时间就能提供可接受的性能。
沉浸式教育正在进行一项可能有所帮助的创新。该公司正在与合作伙伴合作开发“可变形表面”,可以让触摸屏的某些区域上升,创造出你能感觉到的关键位置。
“当电场作用于它们时,它们会变形——上升或下降。这些表面将会在触屏显示器的顶部,”Sheehan说,所以这可以帮助用户通过感觉来定位他们的手指。但不要期待很快就能推出产品:希恩称这项工作是公司“长期愿景”的一部分。
莱文说,要有非常长远的眼光。帕西尼公司研究了不同的可变形材料,包括一种被称为电活性聚合物的材料。莱文说,开发可变形表面的大部分工作仍在大学的研究实验室中进行,不过包括微软苹果(Apple)和诺基亚(Nokia)已经在这一领域申请了专利。
“我们暂时将其放在一边,因为它们在稳健性和可靠性方面仍存在问题,特别是在不同温度和湿度下。”目前还不清楚哪种早期概念会真正起作用,更不用说可靠和低成本的制造了。”Levin说。
还有一个棘手的问题是键的移动。在触摸屏上,手指按在坚硬的玻璃或塑料表面上。触觉学可以在一定程度上模拟钥匙的行程,但目前的技术非常有限。
帕西尼公司的“力感”静电表面驱动技术在这里也发挥了作用。莱文说,传感器可以判断你按了哪个键以及按得有多用力,并应用反馈,帮助创造一种运动的感觉。
但是帕西尼的技术并不适用于触摸屏上的整个虚拟键盘,因为今天设计的按压感觉不是颗粒状的:它应用于整个触控表面,而不是某一特定区域。它可以知道你的手指在按什么位置,但它只能一次对一个位置——一个手指——进行力感测。
这种限制来自于今天大多数触摸屏显示器使用单层玻璃作为最上层的事实。帕西尼安正在研究使用塑料表层的设计,这使得多指压力敏感性。“一个灵活的表面可以有区域感应和驱动,”Levin说。但也有一个代价:塑料的透光性不如玻璃,所以屏幕可能没有玻璃那么亮。
做到“足够好”
专家们说,目前虚拟键盘的体验并不好,但将来会变得更好。但是,它真的能取代传统的键盘,在台式机或笔记本电脑上进行密集的数据输入吗?
显示器市场研究公司DisplaySearch的分析师珍妮弗·科尔格罗夫(Jennifer Colegrove)认为它会。她说:“但硬件和软件都需要改进才能达到这一水平,要想被人们接受,就必须降低价格。”她补充说,目前,触摸键盘和机械键盘将与笔记本电脑和其他电脑共存。
至于虚拟键盘何时会取代机械键盘,可能还需要数年时间。一些只使用触摸屏键盘的笔记本和一体机已经被展示,或者已经申请了专利。我预计它们将在12个月内进入市场,但要实现大规模销售仍需5年或更长时间。她预测,虚拟键盘将在10年内对触屏打字者足够好。
其他专家则不确定虚拟键盘是否能取代好的机械键盘,尤其是对触控打字者而言。惠普消费台式电脑全球业务部门的软件产品经理肯•博斯利(Ken Bosley)表示惠普还没有认真考虑过将触觉技术纳入公司的TouchSmart系列电容式触摸屏电脑。
TouchSmart系列的笔记本电脑和台式机都提供虚拟键盘,桌面版的显示器倾斜30度,便于打字。但在它上面打字仍然很笨拙,而且Bosley认为大多数人不会使用虚拟键盘,因为物理键盘触手可及。他说,之所以会有它,只是因为用户已经开始期待它出现在触摸屏上。
他怀疑基于屏幕的虚拟键盘将永远取代台式电脑和笔记本电脑的机电键盘。他说:“我不喜欢虚拟键盘的原因是我不能在上面触摸打字。”
触屏生产商Synaptics Inc.的技术策略师Andrew Hsu也认为虚拟键盘不会取代实体键盘。“触觉学的一些最困难的问题是机械设备的模拟,”他说,在可预见的未来,对机电键盘的需求将继续存在。
但是,徐补充说,试图在触摸屏表面上复制机械键盘的体验是忽略了重点。他说:“如果五年后我们还需要更真实的键盘输入,我们就能实现它。”但是,触摸屏制造商为什么要复制机械键盘时代的使用场景和范例呢?