Mobilní telefony jsou stále větší a s nimi i displeje, které ovládáme pomocí prstů. Díky větší ploše může být vše větší a tedy i snáze ovladatelné, to ale neplatí u všech aplikací a rozhodně to neplatí u nových typů mobilních zařízení jako jsou třeba chytré hodinky.
Malý displej omezuje možnosti ovládání, protože ho lze jedním prstem klidně takřka celý zakrýt a je tak nutné přijít s jinými formami ovládání. Takových způsobů se v průběhu let představilo již několik, novinka s označením FingerIO má ale hlavní výhodu v tom, že lze teoreticky použít stávající hardware ke zcela novému způsobu ovládání.
Sonar tvořený reproduktory a mikrofony
Různé ultrazvukové systémy ovládání už byly představené dříve, ale neměly příliš úspěch, protože vyžadují specializovaný (drahý) hardware i software. Technologie FingerIO, kterou vymysleli vědci z univerzity ve Washingtonu, však využívá standardních reproduktorů a mikrofonů, které jsou součástí mobilního telefonu nebo chytrých hodinek.
S větší vzdáleností klesá přesnost, ale pro základní ovládání to stačí
Princip funguje jednoduše – pomocí reproduktoru se na danou plochu, kterou může být stůl, vaše ruka nebo kalhoty, vysílají pečlivě načasované neslyšitelné (pro člověka) zvukové vlny, jež se daným materiálem šíří.
Pokud na daném materiálu přejíždíte prstem, dochází ke zpětnému odrazu vln, které jsou následně snímány pomocí integrovaných mikrofonů v hodinkách nebo mobilním telefonu. Pomocí změřených dat lze analyzovat pohyb prostu na dvourozměrné ploše, což lze následně reprezentovat do grafického rozhraní mobilního zařízení.
Snímání prstů s přesností na 8 mm
Samotné snímání zvukových vln ale nestačí, ještě je nutné pomocí pokročilých algoritmů (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) pečlivě odfiltrovat šum a zvládnout tak přesnou rekonstrukci polohy a pohyb prstu v dvourozměrném prostoru v okolí.
Různé nakreslené obrazce pomoc technologie FingerIO
Vědcům se podařilo s technologií FingerIO dosáhnout velmi slušné přesnosti 8 mm, což přibližně odpovídá tloušťce jednoho prstu. Jak lze vidět na obrázcích, v blízkosti několika centimetrů od zařízení lze poměrně dobře sledovat pohyb prstu a rozeznat různé obrazce, které lze nakreslit – osmičku, hvězdu a podobně. Reálné využití by pochopitelně bylo například virtuální výběr nějaké položky v menu, což se hodí hlavně s malým displejem u chytrých hodinek.
FingerIO lze použít i přes kalhoty, na ruce nebo na pevné podložce
Přesnost je hodně závislá i na výbavě – většina smartphonů sice má dvojici mikrofonů (testováno se Samsung Galaxy S4), takže měření je přesnější a umožňuje rekonstruovat dvourozměrný pohyb. S hodinkami které mají jen jeden mikrofon, je ale přesnost omezená na jeden rozměr – to odpovídá jednoduššímu ovládání a volbě menu.
Více prstů a trojrozměrné snímání
Technologie je stále ve fází prototypu, který ale ukazuje poměrně nadějné možnosti použití. Vědci chtějí do budoucna přijít i na techniku sledování více prstů najednou s podporou snímání prstů v trojrozměrném prostoru, což bude vyžadovat tři mikrofony.
Se současným systémem je reálné snímání od zařízení možné do vzdálenosti přibližně jednoho metru, s tím že se vzdáleností klesá přesnost a jakýkoli další pohyb nebo pohybující se objekt zvyšuje nepřesnost. Řada optimalizací je možná i z pohledu spotřeby energie, protože snímání zahrnuje použití reproduktorů, mikrofonů a výpočetního čipu.
Konkrétní spotřeba je tak silně závislá od frekvence snímání, která byla v tomto případě 169 snímků za sekundu. Pro jednodušší úlohy lze ale frekvenci výrazně snížit a tím pádem i prodloužit případnou výdrž telefonu nebo hodinek při využití takového typu ovládání.
Podrobné informace o výzkumu naleznete v oficiálním materiálu (PDF).
