萬(wàn)年塑料殼顛覆手機APP！

美國卡內基梅隆大學(xué)(CMU)人機互動(dòng)研究所(HCI) 攜手Disney Research展開(kāi)一項“聲學(xué)儀器”(Acoustrument)合作計劃，研究人員們利用低成本的3D打印塑料組件取代復雜的模擬電子電路，為智能手機打造出以聲學(xué)驅動(dòng)的多款創(chuàng )新外掛配件，如擴充埠以及其他有趣的擴充設備。

 

針對所謂的“應用程序”(App)玩具或以智能手機App驅動(dòng)的玩具外圍市場(chǎng)，目前正歷經(jīng)蓬勃的發(fā)展態(tài)勢。事實(shí)上，這是成長(cháng)最快速的技術(shù)領(lǐng)域之一，根據MarketWatch.com預期，這一市場(chǎng)將在2015年及其后帶來(lái)數十億美元的銷(xiāo)售規模，并緊密聯(lián)系兩個(gè)數十億美元規模的玩具與移動(dòng)App產(chǎn)業(yè)。

 

如今，即使是最不起眼的智能手機擴充組件也搭載了電子電路與控制旋鈕，用于啟動(dòng)電路以及傳送控制訊號至與其對接的手機。但根據卡內基梅隆大學(xué)博士候選人Gierad Laput表示，這些配件其實(shí)可以利用更簡(jiǎn)單便宜的方式制造出來(lái)，不一定要搭載電子電路，就能實(shí)現同樣的功能效果。 Gierad Laput目前正在該校人機互動(dòng)研究所展開(kāi)一項新型接口的調查研究。

 

 

如同大多數的App玩具，Laput看上的是智能手機的運算能力以及豐富的顯示接口，可用于進(jìn)行大部份的工作，而他實(shí)際打造的用戶(hù)接口擴展功能則內建于一些旋鈕、滑桿或其他任何線(xiàn)性傳感器等無(wú)任何電子電路的設備外形中。

 

Laput利用智能手機的揚聲器作為超音波的模擬訊號來(lái)源，并以能夠被動(dòng)地與聲波互動(dòng)的低廉塑料結構作為用戶(hù)接口。

 

手機的麥克風(fēng)接收經(jīng)調變的超音波，并將這些變化解讀為用戶(hù)輸入。目前，研究人員們在16.50-22.05kHz中利用100ms的線(xiàn)性?huà)呙?，但在一篇名為《聲學(xué)儀器：為手持式設備實(shí)現被動(dòng)、聲學(xué)驅動(dòng)的互動(dòng)控制》(Acoustruments: Passive, Acoustically-Driven, Interactive Controls for Handheld Devices)的論文中，他指出，為了提高分辨率，隨著(zhù)手持設備的取樣率越來(lái)越高，掃描速率與頻率范圍也應該大幅增加。

 

 

“聲學(xué)儀器”這個(gè)字源于聲學(xué)(acoustic)與儀器(instrument)的結合，是指可附加在智能手機周?chē)男⌒蛢x器擴充組件，以類(lèi)似于音樂(lè )家演奏管樂(lè )產(chǎn)生共鳴(共振腔)的方式(按壓孔塞或笛孔)調變聲波。

 

在這篇文章中，研究人員描述如何設計出一些可沿著(zhù)“揚聲器—麥克風(fēng)”路徑放置的結構元素，從而改變聲學(xué)輸出特性。這一過(guò)程塑造出各種不同的實(shí)體機制，包括小型管徑、可變形共振腔、提供多種選擇音頻路徑的旋鈕，以及更實(shí)際的將這些機制全部轉換成各種不同的功能，例如旋鈕、滑桿、近接與壓力傳感器、旋轉編碼器或甚至是傾斜傳感器。

 

 

透過(guò)改變聲學(xué)輸出特性方式可實(shí)現旋鈕、滑桿、近接與壓力傳感器、旋轉編碼器或傾斜傳感器等功能
 

 

這可為低廉的塑料無(wú)電子App玩具擴展許多新應用范圍，使其得以提供更豐富、有形且互動(dòng)的功能。根據實(shí)驗顯示，這種聲學(xué)儀器能夠達到99%的準確度，不但只需要一點(diǎn)點(diǎn)的練習或訓練即可，而且它又十分抗噪聲。

 

為了證實(shí)這個(gè)概念，研究人員們還制作出一個(gè)采用軟質(zhì)氣道打造的iPhone手機外殼，能夠辨識設備本身被放置在桌上、手中或是用于拍照等位置或狀態(tài)。

 

研究人員們還建構了一個(gè)有趣的鬧鐘，能夠透過(guò)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)鬧鈴，以及在按壓較大按鈕時(shí)啟動(dòng)貪睡功能。此外，研究人員還為另一款有趣的應用開(kāi)發(fā)出可附加在手機上的玩具車(chē)，當車(chē)輪開(kāi)始轉動(dòng)時(shí)立即驅動(dòng)一場(chǎng)賽車(chē)游戲。