这项新技术可将各种物体表面变成输入设备

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这项新技术可将各种物体表面变成输入设备

来源：面包芯语时间：2023-05-10 13:26:56

密歇根大学交互式传感与计算 (ISC) 实验室和 Meta Reality 实验室的研究人员最近在 2023 年计算系统人为因素会议 (CHI "23) 上展示了一种新型输入设备，可抵抗环境噪声。

电容式输入感应使智能手机触摸屏成为可能。它允许用户使用各种手势来打开或关闭应用程序、快速编写消息或关闭警报。在触摸屏手机出现之前，数字键盘需要按 13 次按钮 (4-4-3-3-5-5-5-5-5-5-6-6-6) 才能写出hello。

【资料图】

SAWSense 可识别柔软或不规则表面上的不同类型的触摸输入，甚至是人的衣袖。图片由ISC 实验室提供

现在，在电容传感技术的下一次改进中，密歇根大学团队及其 Meta 合作伙伴展示了他们的SAWSense 系统如何重新利用骨传导麦克风中常用的技术来拾取沿物体表面传播的声波。据悉该系统可以在非平坦表面（例如人的手臂或玩具）以及家具或衣服等柔软织物上运行。除了在嘈杂的环境中工作外，研究人员还报告说，该系统能够以极高的准确度识别不同的输入（例如滑动、轻敲和划痕）——所有这些都不需要其他常见的输入方法，如触摸屏、相机、或垫。

现有输入法的挑战

自第一款触摸屏手机问世以来，语音助手让语音输入成为可能；其他传感器使手势或眼动追踪能够与我们的设备进行交互。

然而，许多输入方法在可以感测的手势或输入的种类方面受到限制。例如，加速度计的采样带宽通常小于 250 Hz，而压电麦克风的频率可能限制在 2–4 kHz 之间。基于摄像头的方法可能无法区分近距离接触和实际接触，而麦克风可能难以应对环境噪音。

SAWSense 试图通过专注于声表面波 (SAW) 来克服这些限制，声表面波是仅在地对空边界存在和传播的二维波。SAW 可以在很宽的频率带宽下被检测到，从而可以区分表面上的划痕和滑动——即使是在很远的距离。

SAWSense 利用语音拾取单元检测表面声波

研究团队通过重新利用语音拾取单元 (VPU) 开发了 SAWSense，语音拾取单元用于麦克风，将振动从声带传递到内耳。VPU 专为检测 SAW 而设计，采用密封设计，确保不会检测到基于空气的声波。只有与传感器接触的表面发出的声波才能被识别。

SAWSense 上的语音拾取单元。图片由ISC 实验室提供

当 VPU 检测到 SAW 时，它会通过信号处理软件提供这些信号，该软件使用机器学习对手势类型进行分类，准确率超过 97%。

当用户将指甲甩到桌子上时，该动作会产生可被 VPU 检测到的表面声波，然后用机器学习管道对其进行解释

在该团队的实验中，SAWSense 检测到在嘈杂和安静的环境中在桌面上的敲击、滑动和轻弹。通过在桌面上使用两个 VPU，研究人员还演示了如何通过滑动或点击来滚动或导航网页。

与奇怪的几何形状和材料兼容

SAWSense还在不同的表面上进行了演示，以表明它不仅限于类似桌面的平坦环境——甚至证明可以将人体作为输入源进行操作。