X-ray影像 微軟引領風潮的壓箱寶- Windows 8 PST觸控技術大剖析

科技研究及顧問機構Gartner最近公佈了2013年十大策略性技術與趨勢，其中提到手機是在未來三年可能對企業造成重大影響的一項技術產品,也將在2013年超越PC 成為全球最常使用的上網裝置。到了2015年所售出的手機中有八成會是智慧型手機，另外平板電腦的出貨量也可達筆電出貨量的50%，其中Windows 8可望成為第三大作業系統，僅次於Google的Android及Apple的iOS。 (資料提供：電子工程專輯)

一、微軟Windows 8的Touch logo規範介紹：         微軟看到了行動裝置的龐大市場商機，毅然決然將Windows 8的應用的層面由原先的筆記型電腦與傳統桌機擴展至平板電腦及手機，並跳脫以往傳統的視窗介面，改採用時尚絢麗的「動態磚」觸控介面。而且輸入的裝置也不再局限於使用鍵盤及滑鼠， Windows 8作業系統大幅提高對觸控的操控能力，微軟的野心及目的不外有他就是想搶攻平板電腦及手機的市場大餅佔有一席之地。

觸控的應用拜Apple的iOS及Google的Android所賜被大量應用於掌上型裝置，更帶領起觸控應用技術爆發性的發展。儘管如此，市面上林林總總的觸控產品已到了”非觸控不可”的產品發展趨勢，但對於觸控能力仍然無一指標性的基本規範，因此微軟率先採用Touch Logo的認證，制訂出相關的硬體需求基本規範。接著就針對Windows Hardware Certification requirements中Device的部分，有關觸控相關的規範簡單介紹如下。

在Windows 8 Touch Logo的規範中，關於產品硬體觸控功能相關基本規範節錄及說明如下：
● Device.Digitizer.Touch.5TouchPointMinimum
● Device.Digitizer.Touch.Bezel         
● Device.Digitizer.Touch.DigitizerConnectsOverUSBOrI2C         

定義產品至少需支援5指以上的觸控需求及產品的觸控區域邊框要求，同時僅接受USB或I2C的通訊規範。         
● Device.Digitizer.Touch.DigitizerJitter         
● Device.Digitizer.Touch.ExtraInputBehavior         在點擊測試中最大抖動(Jitter)範圍不可超過1mm，若點擊觸碰後手指不移動的狀態下抖動(Jitter)必須為0，移動畫線觸控測試要求在10mm的畫線行程中最大抖動( Jitter)範圍不可超過1mm，另外觸控的輸出位置報點數不可大於最大的支援手指數目。         
● Device.Digitizer.Touch.InputSeparation         兩指分開辨識的規範採用外徑9mm的測試手指大小，定義在水準或垂直操作兩指分開可辨識的距離不可大於12mm，若於斜對角方向不可大於15mm。         
● Device.Digitizer.Touch.NoiseSuppression 產品輸出位置報點時，不可有鬼點位置出現，也就是沒有觸碰的位置點不可有位置報點產生。         
● Device.Digitizer.Touch.PhysicalDimension         
● Device.Digitizer.Touch.PhysicalInputPosition         需提供可視區及觸控感應區的涵蓋點數資訊，並且觸控感應區需涵蓋或大於整個可視區甚至是邊框區。報點位置與實際接觸位置的偏移量(Offset)不可超過±1mm。         
● Device.Digitizer.Touch.ReportingRate         
● Device.Digitizer.Touch.ResponseLatency

位置報點的資料更新速率(Reporting Rate)不可小於100Hz，另外在正常作動狀態(Active State)下，當有接收到觸碰訊息時，位置報點的反應延遲時間(Latency)不可超過25msec。若是在休眠狀態(Idle State)下，當有接收到觸碰訊息時，第一個位置報點反應延遲時間(Latency)不可超過50msec。         
● Device.Digitizer.Touch.TouchResolution         觸控感測點的解析度不可以小於顯示面板的解析度，也就是在每一個畫素(Pixel)至少有一個對應的觸控感測點。         
● Device.Digitizer.Touch.ZAxisAllowance         感測到輸入位置的訊號應該以手指實際接觸到螢幕面板上為判斷依據，因此定義Z軸方向上的最大反應距離為0.5mm，也就是距離螢幕面板上方0.5mm以外的接觸物體訊號不可有位置報點。
        綜觀整個Windows Hardware Certification Requirements中有關觸控相關的規範，要完整符合測試規劃需求，需包含了單指及多指的點擊測試及畫線測試，也需具備反應時間的量測能力，包括評估時間延遲和報點的資料更新速率等。

二、PST觸控測試解析
科邁斯科技的可程式控制機器手臂觸控面板測試儀 - PST是提供一套全方位評估行動裝置觸控產品的測試方案，可以針對Windows 8的觸控相關規範完整實現整個測試要求。科邁斯科技的可程式控制機器手臂觸控面板測試儀 - PST主要硬體架構如下：     
(1) 高移動精度的三軸加旋轉軸臂的機器手臂平臺，移動精度可達0.01mm。
(2) 手指致動模組，可乘載不同尺寸規格的測試手指，同時具有獨特的手指觸碰待測物時，產生觸發訊號的致動器，主要是用來評估反應時間。
(3) PIT訊號處理器，主要是彙整訊號資料並記錄所有訊號的時間標籤，時間精度可達1us，同時也是作為與待測物溝通的傳輸介面。

科邁斯科技的可程式控制機器手臂觸控面板測試儀 - PST利用上述硬體架構，另外也開發出一套完整的評估Windows 8觸控規範的測試程式。測試程式項目分別說明如下：
1. One-finger Tap test         在預先規劃好的測試區域及點擊位置去做單指的點擊測試，評估單指點擊的抖動(Jitter)、反應延遲時間(Latency)及失敗點擊分析。
2. One-finger Swipe test         在預先規劃好的測試區域內，做垂直、水準及斜對角方向上的移動畫線測試，評估抖動(Jitter)及位置報點的資料更新速率(Reporting Rate)。
3. One-finger Latency test    以點擊測試的測試行程，去測試正常作動狀態(Active State)狀態的輸入反應時間與休眠狀態(Idle State)的初始輸入反應時間。
4. One-finger Rejection test   以單指懸空採用移動畫線的測試行程，去測試Z軸方向上的不可反應區。
5. Multi-finger Tap test      以多指的測試手指採用點擊測試,去評估抖動(Jitter)及位置報點的資料更新速率(Reporting Rate)。
6. Multi-finger Swipe test  以多指的測試手指採用移動畫線或Zoom手勢或Pinch手勢的測試行程，去評估抖動(Jitter)及位置報點的資料更新速率(Reporting Rate)。

三、PST實際輸出報告解析  
科邁斯科技的可程式控制機器手臂觸控面板測試儀- PST根據硬體測試所搜集的資料，其中包括機器手臂的運行軌跡、待測物的報點位置資料及所有訊號的時間標籤，經統合分析整理出一些關鍵資料的清單及簡潔易懂的分析圖表，同時可快速輸出成報告 測試報告介紹如下：
■ DUT Information test     
    依據輸入有關產品相關資料，如可視區及觸控感應區的涵蓋點數資訊去判定相關規範,同時也計算出PPI (pixels per inch)值，另外其他針對非觸控相關的判定資訊可於注解欄位內說明，並決定Pass或Fail以方便輸出完整報告。

Windows 8觸控相關規範專案
Device.Digitizer.Touch.TouchResolution
Device.Digitizer.Touch.PhysicalDimension
Device.Digitizer.Touch.Bezel

PST輸出報告


■ One-finger Swipe test     
針對單指移動畫線測試後的測試資料，計算出位置報點的資料更新速率(Reporting Rate)、每條畫線行程的最大抖動值(Jitter)及最大線偏移量(Offset) ，以圖表表示實際位置報點座標及抖動值(Jitter)和偏移量(Offset)對應行程位置的曲線。

Windows 8觸控相關規範專案
Device.Digitizer.Touch.DigitizerJitter
Device.Digitizer.Touch.PhysicalInputPosition Device.Digitizer.Touch.ReportingRate












■ One-finger Rejection test         依據單指懸空移動畫線的測試，輸出不正常位置報點資料並標示於座標圖上，同時判定是否符合規範。

Windows 8觸控相關規範專案
Device.Digitizer.Touch.NoiseSuppression




■ One-finger Tap test   
依據單指的點擊測試資料，計算出最大的報點位置誤差值及失敗點擊數，並以座標圖示每一個測試點的點擊結果(成功點擊或失敗點擊) ，同時將所有報點位置誤差彙整,用XY座標圖呈現所有報點位置的相關誤差位置，利用此分佈圖可清楚看出所有報點位置的偏移傾向，另外也計算出最大抖動值(Jitter)及最低報點的資料更新速率(Reporting Rate)。
Windows 8觸控相關規範專案
Device.Digitizer.Touch.DigitizerJitter
Device.Digitizer.Touch.PhysicalInputPosition
Device.Digitizer.Touch.ReportingRate

PST輸出報告







■ One-finger Latency test    
依據單指的點擊測試資料，計算出分別在正常作動狀態(Active State)及休眠狀態(Idle State)時的最大位置報點反應延遲時間(Latency) ，並判定是否符合規格。
Windows 8觸控相關規範專案
Device.Digitizer.Touch.ResponseLatency

PST輸出報告




■ Multi-finger Tap test   
依據2指、3指、4指及5指等多指點擊測試資料，計算出最大抖動值(Jitter)及失敗點擊數，還有多指同時點擊的可分辨數及最小的位置報點資料更新速率(Reporting Rate)。
Windows 8觸控相關規範專案
Device.Digitizer.Touch.5TouchPointMinimum
Device.Digitizer.Touch.DigitizerJitter
Device.Digitizer.Touch.InputSeparation Device.Digitizer.Touch.ReportingRate

PST輸出報告




■ Multi-finger Swipe test      
依據2指、3指、4指及5指等多指移動畫線或Zoom手勢或Pinch手勢的測試資料，所有位置報點資料以座標圖呈現，另外也計算出最大抖動值(Jitter)及多指同時點擊的可分辨數。
Windows 8觸控相關規範專案
Device.Digitizer.Touch.5TouchPointMinimum
Device.Digitizer.Touch.DigitizerJitter
Device.Digitizer.Touch.InputSeparation

PST輸出報告






















四、結論    
為使Windows 8的作業系統能發揮最大的觸控品質，微軟訂出了嚴謹的產品測試規範，從整個規範來看已不再像以往只要”手勢可以有作用就好了” ，而是更清楚規範標準界線及精度，甚至是要求到產品對於輸入訊號的反應時間。在此之前，業界常採用以人為的測試方式或是採用簡單的平移台機器手臂，已經無法完全達到微軟的測試要求。

科邁斯科技的可程式控制機器手臂觸控面板測試儀- PST是目前市面上少數有能力可以完整評估Windows Hardware Certification Requirements的規範需求，科邁斯科技的可程式控制機器手臂觸控面板測試儀– PST是累積了數年的開發時程及經過歐洲手機大廠的實測考驗所粹練出來的一項產品，也是走在觸控產品測試技術最前端的一項產品，其整合了機器手臂控制、資料擷取及處理、時間測定處理、待測產品系統整合及測試程式開發等多種技術，目前更結合影像處理技術，已可達到全方位、全自動用於評估行動裝置觸控產品的測試工具。所謂工欲善其事，必先利其器，有了科邁斯科技的可程式控制機器手臂觸控面板測試儀- PST不論是在觸控產品的研發、品管或產線上，都可以更有效的提升工作效率及產品的品質。