基于圖形用戶界面的多點觸控交互技術綜述

張馳+黃劍飛

摘 要：多點觸控技術在實現人機交互的過程中占據著越來越重要的作用。隨著社會的發展、技術的進步，專利的重要性為越來越多的人所熟識，其不僅體現智慧成果，而且可以轉化為經濟效益，因此針對多點觸控這一技術，眾多科研單位、公司做出了不懈的研究與努力，并申請了相關專利。本文基于專利文獻分析，對現有的多點觸控技術做綜述性介紹，并對本領域重要申請人和重要專利進行一定的分析。

關鍵詞：多點觸控；圖形用戶界面；交互

1. 基于圖形用戶界面的多點觸控交互技術概況

多點觸控（又稱多重觸控、多點感應、多重感應，英文為Multitouch或Multi-Touch）是采用人機交互技術與硬件設備共同實現的技術，能在沒有傳統輸入設備下，通過一個觸摸屏或觸控板，能夠同時接受來自屏幕上多個點進行計算機的人機交互操作。

常用的觸控面板技術依據感應原理不同有表面聲波式、電阻式、電容式和光學式等幾種，但在多點觸控技術應用中，目前電容式和光學式可實現多點觸控，其他技術僅能實現單點觸控。電容式觸控技術主要分兩種，即表面電容（Surface Capacitive）式觸控技術和投射電容（Projective Capacitive）式觸控技術。光學觸控技術利用光學傳感器對細致動作反應快速的特點，創造性的實現多點觸控，其定位準確率、反應速度及使用壽命都大大優于現有的其他觸控技術。

2. 基于圖形用戶界面的多點觸控交互技術專利統計分析

根據用戶交互界面的不同特點，將相關技術主要分為以下三個類別：基于顯示交互對象的特定屬性或一個基于隱喻的環境、用于特定功能或操作的控制和使用輸入裝置所提供的特定功能。本綜述聚焦于圖形用戶界面中多點觸控交互技術，使用分類號和多點觸控相關擴展的關鍵詞結合，來檢索文獻量的交集，作為專利統計分析的數據基礎。

2.1全球申請量統計

對全球范圍內的基于圖形用戶界面的多點觸控交互技術的專利申請進行檢索，基于顯示交互對象的特定屬性、用于特定功能或操作的控制、使用輸入裝置所提供的特定功能的申請量占比圖如圖1所示。

2.2專利申請國家統計

申請原創國是指也在他國申請的同族專利的優先權所在國，即同族的一系列申請的申請日最早的專利所在國家。基于圖形用戶界面的多點觸控交互技術專利申請的全球排名前十名的原創國，如圖2所示。

從圖2中發現，美國的申請量遙遙領先，這展示了美國在該領域的研發實力與地位，如蘋果、微軟、高通、英特爾等公司；排名第二是中國，眾所周知中國大陸作為制造大國，擁有眾多的智能手機廠商，如華為、OPPO、VIVO、小米、聯想、宇龍、魅族、中興等，從申請量可以看出大陸手機廠商在該領域研發上的持續投入；排名第三位是日本，這說明日本作為傳統的技術強國，在該領域仍然擁有很強的技術實力，如索尼、佳能；排名第4位的是韓國，韓國擁有智能手機全球市場占有率第一的三星，以及LG，在該領域也擁有相匹配的技術實力。

3. 本領域重要申請人

3.1 相關專利公司申請量分布

在全球申請涉及基于圖形用戶界面的多點觸控交互技術專利的申請量排名前10的申請人如圖3所示。

申請量排名靠前的全球申請人都是國外公司，例如三星、微軟、蘋果等制造手機和電腦的公司，多點觸控的核心技術最初由這些巨頭公司開發，其基礎專利和核心專利都掌握在這些巨頭公司手上。

3.2 蘋果公司相關專利介紹

蘋果公司具有一流的設計能力和持續不斷的創新能力。蘋果公司在產品設計中，高度關注細節，極力做到完美主義。2007 年，蘋果公司推出了具有時代意義的iPhone，并把多點觸控技術成功地應用到iPhone 手機上，除此之外，蘋果公司把iPhone手機上應用的多點觸控技術成功地移植到MacBookAir的觸控板設計上，在MacBook Air的軌跡板上，寬大的全玻璃表面沒有按鍵，通過多點觸控的手勢功能，用戶可通過多個手指同時操作，實施包括翻滾、旋轉、按壓、敲擊、雙擊、拖拽等手勢操作，充分享受與設備的美妙互動，感受前所未有的直觀和逼真的操控體驗。

蘋果公司關于多點觸控技術的標志性專利是CN101609383A，本申請屬于使用輸入裝置提供特定功能的類型的專利，包括將所述多個觸擊分離為至少兩個同時發生的獨立的手勢輸入。每個手勢輸入具有不同的功能，諸如縮放、掃視、滾動、旋轉、放大、 浮動控制、縮放目標、翻頁、慣性、鍵盤、轉動等，解決了用戶不能在中途改變手勢狀態，以及不能夠同時執行多個手勢的問題。該申請成為了蘋果公司關于多點觸控技術最重要、最基礎的核心專利之一，對Iphone在后來的成功做出了巨大貢獻。

蘋果公司另一標志性專利是CN101836182 A，本申請屬于基于顯示交互對象特定屬性的類型的專利，是涉及iPhone上對圖像位置進行更換的基礎專利。本申請使得用戶可以在界面重配置模式中簡單地修改、調整和/或重新配置附加圖標的位置。當用戶已經完成這些變化時，他或她可以終止界面重配置模式。響應這種用戶動作，便攜式設備可以返回操作的正常模式，并且改變一個或多個圖標的顯示位置將停止。

4. 總結

多點觸控交互技術的推廣，促使終端用戶可以進行各式各樣的操作方法，使人機交互變得方便快捷，因而該技術發展速度非常迅猛，專利申請量也隨之增加。全球的基于圖形用戶界面的多點觸控交互技術的專利申請多集中于企業中。雖然前十名有三家中國企業進入，國內的相關專利申請近幾年也呈現出迅猛的發展趨勢，但是與世界一流企業蘋果、微軟相比，相關技術創新水平有待提高，專利申請的質量還需要提高。我國在本領域的專利化道路上任重而道遠。