纸笔触控：通过纸张工艺和触摸屏设备的融合实现 tangible 接口
论文总结
研究机构
National University of Singapore（新加坡国立大学）
摘要
本研究由新加坡国立大学的工业设计部门进行，主要探索纸张和触摸屏设备结合的可能性，以创造新颖的 tangible interface（实物界面）。研究人员开发了名为 PaperTouch 的技术，该技术通过在纸上创建导电路径，使用户可以通过与纸交互来触发触摸屏设备上的操作。他们研究了不同类型的纸张、其物理特性和视觉品质，并设计出多种机制，如开关和旋转装置，以实现各种互动。此外，他们还讨论了这种新界面的设计维度，包括材料性、互动方式、实物和数字元素的融合以及编程方法。通过实际应用，如音乐仪器、儿童存钱罐和生日卡片，展示了 PaperTouch 的潜力，并提供了对这种方法的反思和未来设计方向的建议。
问题发现
纸张和触摸屏设备在交互体验上的结合尚未充分探索。尽管触摸屏能够提供直观的数字互动，但缺乏实体反馈可能导致用户无法完全沉浸在数字化环境中。同时，虽然纸质材料具有丰富的工艺历史和多样性，但将其融入电子互动系统的方法有限。
解决方案
PaperTouch 通过设计导电纸机制，使纸张能够触发触摸屏设备上的触控事件。他们开发了四种不同的 PaperTouch 开关配置，并研究了如何使用不同类型的纸张（如打印纸、硬 cardboard 等）和工艺（如剪切、折叠、绘画等）来实现这些机制。通过这种方式，PaperTouch 使得设计师能够利用触摸屏的计算能力，同时结合纸质材料的独特特性，创造丰富多样的实物互动体验。
结果
研究人员展示了 PaperTouch 在多个应用中的实施，包括一个能演奏音乐的纸带、一个交互式存钱罐和一个具有动态视觉反馈的生日卡片。这些应用不仅证明了 PaperTouch 的实用性，还揭示出这种结合方式在设计上的新潜力，例如，它促进了物理与数字媒体之间的无缝融合，并通过材料的触感和视觉品质增强用户的体验。
此外，他们提出了设计 tangible interface 时需要考虑的四个关键维度：（1）材料性，即纸张的特性如何影响互动；（2）间接与直接交互， PaperTouch 开关支持直接触摸和非接触式操作；（3）实物与数字媒体的融合方式；以及（4）PaperTouch 系统的编程方法。通过这些发现，PaperTouch 提供了一种新的设计工具，有助于设计师在实物和数字之间创造更加丰富和连贯的互动体验。
举一反三
Q1：PaperTouch在设计时如何处理纸张与触摸屏之间的可靠接触？
A1：为了确保PaperTouch开关的可靠接触，研究团队采用了沙漏结构和配置D（图4），以保持各层紧密贴合。同时，他们还使用了泡沫胶带来缓冲导电中心，确保屏幕和接地电极之间有良好的接触。
Q2： PaperTouch在实际应用中如何实现不同的用户交互？
A2：PaperTouch通过其可触发的触摸屏事件，支持各种直接（如按压）和间接（如旋转、吹气或刷动）用户交互。例如，它能够通过变换纸张机制来模拟按键输入，或者通过旋转纸制旋钮控制数字仪表盘。
Q3： PaperTouch如何结合纸质材料的特点进行设计？
A3：PaperTouch充分利用了纸质材料的多样性，包括重量、结构特性、视觉和表面质量。不同的纸张类型被用来创造各种机械或材料机制，如利用纸张的韧性制作支撑结构，或者利用其光学性质来操纵光线，创造出丰富的互动体验。
原文地址：https://dl.acm.org/doi/fullHtml/10.1145/3613904.3642571
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