近幾年，隨著智能手機和平板電腦的普及，人機交互成為高頻詞匯。那么，在人機交互這場技術變革中，LED扮演著什么樣的角色呢？

紅外LED在人機交互中的作用

王征在《LED燈光對交互方式的影響》一篇論文中就指出： LED 發出的非可見光即紅外線更是改變著當前甚至未來人類的生活方式。由光譜可知，人眼通常可感知的可見光波長范圍在 400 ～ 760 納米之間（可見光波長由短到長依次為紫、藍、青、綠、黃、橙、紅），而紅外 LED 則可發射出約 850 ～ 980 納米波長的紅外線。雖然人眼感受不到，但具有夜視功能的攝像設備卻可以清晰地捕捉到紅外線照射下的物體。近年來在人機交互領域涌現出的多種足以改變人類生活方式的交互技術手段，也正是運用了 LED 紅外線的這一特性。

他提到，雖然采用 FTIR 技術的多點觸摸設備逐漸式微，但紅外 LED 卻沒有退出歷史舞臺。早在2012年末，它們被嵌入到 全球最炙手可熱的科技產品——Leap Motion 之中 , 這是一款外觀小巧但工作精度可達 0.01 毫米的桌面體感設備。Leap Motion 關注到了用戶與電腦間的開闊空間，把這一區域轉化為雙手和手指的舞臺。不論它們的每一次移動多么細微，又或是多么大幅度，Leap Motion 控制器都能精確追蹤。從技術上說，這是一個 8 立方英尺的可交互式 3D 空間，更接近人的立體手勢而不再僅僅是平面上的手指位移。

據了解，Leap Motion 控制器的組成非常簡單 ：兩個高幀率攝像頭、三個紅外 LED 燈，以及一塊 USB3.0 芯片。控制器中的紅外 LED 燈將發射出某一波長的紅外光線并提供滿足感應空間所需的紅外照明。以兩個攝像頭為基礎硬件的 Leap Motion，其可視范圍是一個倒金字塔，塔尖在設備中心。Leap Motion 在推出伊始，業界對它能夠如此精確地識別手指手勢、物品感到驚嘆的同時也在揣測其技術原理。Leap Motion 的硬件并無特殊之處，關鍵在于其強大的視覺分析系統。Leap Motion 采用笛卡爾右手坐標系，當檢測到手、手指、工具或手勢時，系統將為它分配一個唯一的 ID 指示符，只要該實體一直在 Leap Motion 的可視范圍內，此 ID 將保持不變。若該目標丟失或失而復得，系統也將會分配一個全新的 ID。除上述追蹤功能外，Leap Motion 分析總體運動趨勢的算法也值得稱贊。它通過捕捉到的當前幀與之前一個特別幀進行對比，得出相關的幀運動信息，包括旋轉、縮放、位移等等。Leap Motion 的出現，填補了近距離體感操作這一人機交互領域的空白。

對于未來，他指出：在人機交互方面，隨著人工智能技術的應用普及，特別是機器視覺技術的廣泛使用，一大批以體感操作為交互方式的智能設備（如國內的樂視、小米電視與以 Xbox360 Kinetic 為代表的支持體感操作的游戲機等）已迅速進入廣大百姓的家庭生活，并得到了用戶的廣泛好評。LED 紅外燈已成為這類智能設備中捕捉穩定圖像所標配的硬件組成。移動芯片計算能力的提升、無線傳輸速率的提高、更多傳感器的嵌入，以及機器視覺 能力的增強，在各種設備智能化的同時，也就會相應提出更加智能的人機交互方式。相信未來紅外 LED 與人機交互最重要的研究方向——自然用戶界面（Natural User Interface）之間會有更緊密地結合。

人屏交互時代來臨

一直以來，傳統的LED大屏都是以“單向傳播”的方式面向受眾。近年，隨著新技術的發展，屏幕與人之間不再局限于“單箭頭傳播”，而是轉向“智能交互”。現階段，人機交互的方式主要有屏網聯動、觸碰互動、和其他技術（如體感技術、增強現實、人臉識別等）。

屏網聯動。“互聯網+”時代的來臨，讓業內一些反應迅速的人意識到傳統媒體與新型媒體融合的發展趨勢，并適時結合技術成功牽手新型媒體。“聯網控播”就是一條LED大屏與互聯網結合的發展之路，利用手機、PC、電腦等端口，進行聯網操作，結合時下熱門的二維碼、APP等多項功能，實現LED大屏與受眾之間的聯合互動，刺激受眾興趣的增長，增強受眾的參與性。

搭載觸碰技術。當前，LED顯示屏已經可以通過搭載“觸碰技術(感應器)”實現直接“人屏互動”，如互動LED地磚屏、觸摸屏等。其中，LED地磚屏在互動領域表現十分突出，尤其是在舞臺方面，它的表現十分搶眼。而LED觸摸屏大多用于近距離顯示領域，對產品的顯示效果要求也較為嚴苛，為適應近距離顯示的需要，廠家將LED觸控屏與小間距技術相結合，不僅可以實現智能互動，還可以提升用戶體驗。

LED地磚屏

其他互動技術。目前，LED大屏互動已經發展成為整個行業的趨勢，LED大屏可以通過吸納體感技術、增強現實技術、人臉識別技術等前沿科技實現互動。縱觀VR市場，VR產品與LED屏是密不可分。并且，從VR產業鏈的角度出發，LED顯示屏是最基礎也是最重要的硬件設施，擁有更好畫質效果的LED顯示屏無疑可以顯著提升VR產品的用戶體驗。

LED環、LED矩陣、LED照明成界面

現在的產品變得非常智能且彼此相互連接。揚聲器、電視、冰箱、機頂盒和煙霧探測器等器件不再只是處在某一位置的工具 - 用戶可遠程或通過語音喚醒控制它們。這些器件比以前更加智能，這意味著它們還需要更加智慧的人機交互界面。

人機交互的界面可以多種多樣，由發光二極管（LED）的各種創造性的組合而形成的LED環、LED矩陣或紅綠藍（RGB）LED照明等是現在炙手可熱的人機交互方式，特別是通過改變諸如追逐或閃爍等。

用于人機交互界面的LED實例

LED驅動對人機界面設計的影響

要擁有一個極其友好的人機界面，這些元素很重要：

完美的色彩混合，顏色隨用戶要求而變化。

適合的LED亮度：白天不要太暗，夜晚不要太亮。

美觀的動態變化效果，如追逐或閃爍。

電源來自電池時，也同樣能實現一致的亮度顯示和高效率。

雖然乍看這一列表令人從無下手，但其實只需要一款出色的LED驅動器就可以輕松實現，這個LED驅動器需要具有如下的功能：

能夠使用合適的通信協議，如I2C，驅動多個通道。微控制器（MCU）可與該器件通信并獨立控制每個通道，而不會消耗大量的通用輸入/輸出GPIO引腳資源。

高分辨率脈沖寬度調制（PWM）控制，用于改變LED的亮度，但又不會過于有臺階變化的視覺感受。

極低的靜態電流，以及合適的省電模式。

高頻的脈沖寬度調制信號可避免出現人耳可辨別的噪聲，因為許多LED指示燈與揚聲器一同使用。

德州儀器的LP50xx系列多通道RGB LED驅動如圖2所示，非常適合此功能。

圖 ：LP50xx系列功能塊

這些器件集成了一個12位PWM發生器。其工作頻率高于人類可辯噪聲頻率，每通道頻率為29 kHz，可實現平穩、精確的色彩彎化控制及零噪聲。每個通道提供獨立的顏色混合和亮度控制。通過集成的省電模式，這些LED驅動可顯著降低功耗，從而提高待機模式下的整體系統效率。LP50xx系列有9,12,18,24,30,36多種選擇，可以滿足不足LED配置的設計需求。

LP50xx系列能夠幫忙您實現LED作為人機交互界面的中的無縫、流暢的變換效果，廣泛適用于便攜式電子設備、樓宇自動化和智能家電設備。