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「自然交互 5」传感器——系统的五感【上】

「自然交互 5」传感器——系统的五感【上】

引言

除最常见的鼠标与键盘外,传感器是系统输入的另一大来源:光线传感器与麦克风让系统看得到、听得见,陀螺仪与加速度传感器让系统了解当前的姿势与轨迹……传感器往往和设计手法搭配使用,构建系统的「场景感」,让系统对环境能够进行感知和认知。

灵活运用传感器,给系统装上眼睛、耳朵等感知器官,同时再配合各种规则的制定,最终系统像「伙伴」一样促使人机交互行为高效发生。如果想要让系统从「它们」变成「他们」,除了赋予有趣的灵魂,还需要帮系统装上各种感知和认知的能力。

本文引用詹姆斯·吉布森的「直接知觉论」结论,以注意环境的方式将脊椎动物的知觉系统分成五大类:视觉系统、听觉系统、味/嗅觉系统、触觉系统、基础定位系统。

和传统解剖学的分类略有不同,体现在两点:

  • 第一,将眼球、眼皮和附近的神经元细胞和肌肉细胞看做一个整体(称作视觉系统),同时这个整体不仅会对环境中的信息进行 pick up (拾取),而且进行识别和行为上的反馈。举个例子:我们在川流不息的人群中行走,视觉系统会帮助我们调整瞳孔大小、判断距离和危险物,甚至扭动身体避免撞上人群,当然这个过程大脑会参与,但未必全程接管。这个理念打破传统的「眼球用来感知,大脑用来认知」的常规思维方式,对于 IoT 设备的设计具有很大意义,比如:设计感应灯时,并不会将每次开关都交给房屋的中央处理器来操作,而是由「感应灯」+「智能网关」等元素组成一个听觉系统来处理开关。当听到脚步声时,感应灯自己打开自己。
  • 第二,提出传统解剖学无法解剖的「基础定位系统」。一个正常人可以判断自己是否在运动(类似加速度传感器)、是否转向(类似陀螺仪)和我们朝向哪个方向(类似 GPS)等一系列定位问题,虽然我们不容易找到这些器官,但是我们确实具备这类能力。

此外,你会在「自然交互」的其他章节看到传感器的身影,但考虑到它们的作用实在太大,我们会分成两篇,着重介绍这些传感器和它们的应用范围。而本篇文章聚焦在「视觉系统」和「听觉系统」。


系统的视觉系统

光线传感器 Light-Sensor

光线传感器的历史由来已久,从2002年的 诺基亚7650(7650还带有扬声器感应)开始,便有了光线传感器,它的好处就是可以根据手机所处环境的光线来调节手机屏幕的亮度和键盘灯。而因为屏幕通常是手机最耗电的部分,通过光线传感器调暗屏幕,可以有效降低电量消耗,能进一步达到延长电池寿命的作用,这也是它成为智能手机标配的主要原因。


光线传感器是一种用于检测光线强弱的器件。其原理通常是将光能量转换成电信号并以此来判断光线强弱,主要分为环境光传感器、红外光传感器、太阳光传感器、紫外光传感器四类。在电子消费品领域中,环境光传感器、红外光传感器应用较广,下文将主要介绍这两种传感器及其应用。

  • 星巴克二维码:当环境光线不足时,系统自动调亮屏幕的显示亮度,方便用户扫码。目前,这种交互方式已经成为所有 APP 扫码的标配。因为扫码这个动作在获取用户 Acquisition、提高活跃度Activation、提高留存率 Retention、获取收入 Revenue、自传播 Refer 这 5 个环节中都有应用尤其发生在支付环节时,这就涉及企业收入的核心环节以及核心利益。虽然体验提升一般,但是效用巨大,所以一家推出,多方效仿。设计师不是解决所有问题,而是解决问题的主要矛盾和矛盾的主要方面。


  • 支付宝扫一扫:当环境光线比较弱时(一般使用摄像头的感光设备,而不是前置的光线传感器),提示用户打开补光灯。这也是业界标配,其中能普及关键原因:也是聚焦在 AARRR ,帮助企业解决用户增长和变现的核心诉求。「以用户为中心,以增长为导向」,可以作为 SaaS 类产品的设计准则。


  • 中国平安壹钱包:APP 打开时,默认不显示金额;当手势覆盖时,显示钱包金额。模仿现实环境中,偷偷数钱的趣味感。其实现捂手的原理,和《用于限制通知和警报的用户界面》异曲同工之妙。


  • 用于限制通知和警报的用户界面(CN201510532392.0:苹果的这个专利解释了:如何快速、友好的让设备进入到「勿扰」模式。主要背景:当用户正在商务会谈或观看电影时,用户可能不想他们的电子设备振动或输出可听噪声,但是常规关闭的方式不够自然和高效,往往需要用户多步操作和记忆这些步骤,而让用户在短时间内回想起并进行操作,是基本不可能的事情。但是用手捂住(手势覆盖)一个东西不让它发声,是用户在紧急情况下的下意识动作,也是自然的行为。
    其中,对于捂住(手势覆盖)的定义,可以拆解成如下部分:触敏设备的触摸数据(电容屏的多点触摸)、来自环境光传感器的环境光数据(光线传感器)、来自接触强度传感器的强度数据和(类似 3D Touch)/或来自一个或多个运动传感器的运动数据(陀螺仪/加速度传感器)。



距离传感器 Distance Sensor

距离传感器泛指一切可以测量距离的传感器。具体指

  • 利用飞行时间(flying time)原理测量距离的传感器;
  • 可以针对距离变化产生信号的传感器。

距离传感器可通过发射能量波束并被被测物体反射,计算波束发射到被物体反射回来的时间,来计算与物体之间的距离。常用的能量波束有:超声波,激光,红外线,雷达等。其中,应用在手机上大多是红外线能量波束,应用在现代车辆大多是雷达能量波束。

  • 智能手机通话:当用户将电话放在耳边(或者拿手去靠近距离传感器),屏幕会熄灭以防误触,一则防止通话过程中误触,二则减少手机耗电。这是距离传感器在智能手机广泛应用的最主要原因。
  • iOS:当手机放在口袋里/朝下放在口袋(通过光线或距离传感器)的时候,来了消息,屏幕亮起时的亮度是很低的;当我们听到消息声从口袋拿出手机后,手机会迅速将亮度提高到正常水平。省电,点滴做起。
  • 腾讯视频护眼实验室:当你的头试图靠近屏幕不足 40 厘米时,屏幕就会自动模糊(在视频上方添加一个蒙层)。这个设计的初衷非常好,主要是防止青少年使用电子设备时候,人脸过于靠近屏幕,从而导致青少年近视。实际工作原理是:设备使用将摄像头和距离传感器进行搭配使用,来判断人脸和屏幕的距离是否少于 40 厘米。目前,该功能在苹果 iPhone X 及以上机型可以体验,是因为其内置了 TrueDepth API 组件。


  • 专利 CN201610953847.0通过距离传感器识别用户和设备的距离,根据不同用户和终端屏幕的不同距离,调整不同程度的 PPI(不同程度清晰度:HDR、高清、标清),从而节省电量和流量能耗。人眼的视觉分辨率其实有限,离设备很远,高清和标清差异不大,但这个专利如何无缝应用到工程环境中有待验证。



在车辆上部署雷达距离传感器,已经是业界标配。

  • Tesla 自动前车门:当你靠近车辆,车前门会自动解锁并开启;当你靠近车前门时,则会完全打开;当你进入车辆之后,踩下刹车自动锁门。其中很有趣的事,如果你是从车头走过来,车门只会打开一点,以免车门打到你;如果你是从车后方坐过来,车门会逐步打开至你能坐进去。这个设计不仅仅有科技感,而且充满了尊贵感;好的设计,就应该像五星级助理一样,给用户提供无微不至但又恰到好处的体验。



FaceID

面容ID(英语:FaceID)是苹果公司设计和发布的一个面部识别系统,在 iPhone X 中首次出现,此功能于2017年9月12日首次公布。根据苹果官网的描述:FaceID 是由原深感摄像头系统、安全隔区和神经网络引擎这类精密技术所打造的面部识别功能,安全性非常出色,而且现在更快、更好用。其应用场景包括:自适应识别,快速解锁,登录 App 和账号以及完成各类支付等。

总而言之,大事小事,一个眼神搞定。同时,FaceID 不但可以识别人脸,还会存在「注意力检测」功能,这个功能可以确认你是在清醒的状态下使用手机,同时也会识别人眼的关注视线是否落在手机屏幕上。因此当你睡觉时,有人试图解锁你手机的网络段子无法奏效。

所以有了 FaceID,系统不仅仅能感知外部环境,而且能对特定物体进行认知,就好比眼睛从单一的器官变成一个系统,具备完整的感知和认知能力。有了眼睛系统的系统,可以在人机交互领域发挥巨大重要。

  • iPhone X:点亮屏幕后,系统便会启动 FaceID 进行人脸识别,当使用者是机主时,通知信息会显示更多的详情细节。


  • iPhone X:当有新电话/闹钟来时,如果用户瞪它一眼或者给个眼神,铃声就会降低音量。一个会察言观色、细致入微的系统,谁不爱。
  • 思考题:古人讲,财不露富。然而,现在我们很多财富都可以在手机上轻易查询到,比如:余额宝,银行卡余额;而手机是一个非常容易暴露隐私的设备,比如:收到一条通知,有钱银行工资到账 1,024 元。利用 FaceID 是否可以很容易解决这个,只让你看到这些信息?



系统的听觉系统

麦克风

麦克风(又称微音器话筒),译自英文 microphone,是一种将声音转换成电子信号的换能器。这是一个历史悠久的传感器,是智能手机的必备元素,除了作为电话来使用的基础功能之外,还可以有其他应用。

  • Mac:当启用听写功能时,Mac 立刻降低风扇速度并减少噪声,更容易识别用户指令。
  • Moto 的丽音技术(Crystal Talk):可时刻根据周围环境自动调节收听效果,即使再嘈杂的环境也可令用户清晰畅听,充分体验话音尽在耳边的快感,简单的说就是在吵杂的大街上也能听清楚对方的讲话。就像人能在嘈杂的酒吧中,听清楚小伙伴的说话声,虽然久了之后会吃力。
  • 思考题:很多人喜欢一边听音乐,一边开车或者骑车。但过于沉浸式的体验和过重的音量,很容易让将驾驶员和外部环境隔离。驾驶员听觉渠道的缺失导致潜在的危险。让播放设备具备听觉,当有外部音量达到阈值时,暂停播放或者将外部声音直接传达给驾驶人员,是否可以避免问题的发生?


总结

由机器/系统发起的人机交互比重越来越大,系统也越来越像五星级助理一样,知冷暖、懂取舍。给系统装上各种类型的传感器,就像是给冰冷机器装上眼睛、耳朵等感知系统,让「它们」成为「他们」,能感知和认知这个世界。

在下一篇《传感器——系统的五感【下】》中,我们将聊聊系统的味/嗅觉、触觉、基础定位。真诚赞赏,手留余香。


思考题:随着技术的进步,在人机交互中机器(系统)的角色越来越强大,那么人和机器(系统)最佳的相处关系是怎么样?就像这两篇中所述的,我们赋予系统五感,最终是想要让机器像人一样感知环境,变成「人」,还是想要机器去感知人感受不到的东西,变成真正的「超人」?


案例来源

如有侵权,请联系作者删除。部分案例来源:

LittleBigdetailslittlebigdetails.com
微交互aliscued.lofter.com

主编辑:林外

副编辑:瀚雅晴风

编辑于 2018-12-18

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