放弃键盘与鼠标 多点触摸技术研究

第1页：单点触摸技术首先应用在鼠标触摸板

多重触控是在同一显示界面上的多点或多用户的交互操作模式。

——Jeffson Y.Han

曾几何时，离家在外的旅者在思念家乡之时，抬笔研墨，片刻之间一封家书就在挥毫中拟成，而后唤一小厮将书信送至远在千里之外的故乡。尽管路途遥远，尽管时间漫长，但是相信看到来自远方家人亲笔手书的时候会感受到一种怎样的温暖。

 多点触摸技术解析

但是随着时间的前进以及科技的发展，人们逐渐的习惯了用键盘敲击出一行行工整的文字；而曾经用微颤着的手翻动纸张的情形也被鼠标一下下的点击所代替。自从20世纪90年代开始，计算机这种产品便逐渐的扯掉了“科学仪器”的面纱抱着一种普及的态度走进了千家万户。还记得很清楚，当时学习电脑几乎成为了一种社会风尚，并且这种学习的开始就是键盘操作的训练。当然也正因为此，市面上出现了诸多的键盘操作训练软件。 

 手写——沿用了千年的记录方式

 话说回来，用惯了键盘的人们又开始从新考虑这种反复且机械的敲击百十来个按键的输入方式是否合理，换句话说手写记录方式能够沿用数百甚至上千年也毕竟有着其过人之处。

 

鼠标触摸板是我们接触最多的触摸设备

 在这种“需求”的簇拥下很多的PC产品能够允许用户以“触摸”的形式进行输入等操作，其中表现最明显的就是笔记本电脑。众所周知笔记本电脑中最常见的触摸设备无外乎就是内置鼠标触摸板了。触摸板的英文名称叫Touchpad，这个设备是一种在平滑的触控板上，利用手指滑动来操作鼠标。其工作原理是，当用户手指接近触摸板时会使电容量产生改变，其控制芯片将会检测出电容改变量从而转换成坐标。实际上触摸板传感器只是一个印在板表面上的手指轨迹传导线路。

第2页：单点触摸屏幕 为旋转屏幕电脑铺平道路

·单点触摸屏幕 为旋转屏幕电脑铺平道路

鼠标触摸板的出现虽然不如传统鼠标那样操作灵活，但毕竟起可以在用户外出使用时对传统鼠标进行全功能的替代，甚至第三代触摸板已经可以完成手指书写的功能。不过仅凭其并不能满足人们那种“返璞归真”的愿望。

 

 

 

 

 

触摸屏幕是旋转屏幕笔记本的基础

 

经常阅读评测文章的朋友可能会发现在2006年底至2007年的时候，很多厂商开始推行一种屏幕能够旋转的笔记本电脑，这种笔记本电脑可以最终将屏幕平放在键盘底座上形成常说的平板电脑。其实旋转屏幕笔记本并非新鲜事物，还记得当年这种特殊的笔记本制造理念理念一经提出，便被众多厂商极力推崇，成为当时技术与工业设计的巅峰的象征。甚至连比尔盖茨也信誓旦旦的预言“平板电脑将在两年内取代传统笔记本电脑”。

 

 

 

能够像在纸上写字一般进行输入

 

尽管因为种种原因，早先的平板电脑已胎死腹中。但是这种设计理念却又衍生出了旋转屏幕笔记本这一青出于蓝的产品。需要说的是，无论是原先的平板电脑，还是如今的旋转屏幕笔记本，促成其辉煌的实际上是触摸技术的使用。

·单点触摸屏幕实现原理

触摸屏幕可以被看作是透明的鼠标触摸板，但尽管其与前面所说的鼠标触摸板有着异曲同工之处，可在技术实现方式还是有着一定的差别的。现今广泛使用在笔记本电脑上的触摸式液晶屏幕分为两种：压感式与电磁感应式。

 

 

 

 

 

压感式触摸屏幕原理图

 

顾名思义，压感式触摸屏幕在使用上需要对屏幕表面施加一定压力。这种屏幕的好处是对于输入设备没有过多的要求，尽管采用原配的手写笔能够获得更好的精度，但是如果使用手指或者其他的设备代替也能够正常使用。

 

 

电磁感应式屏幕原理图

另一种电磁感应式屏幕在技术上则更加先进。它的工作是需要与原配的手写笔搭配进行的，由于电磁笔内部具有电磁线圈所以可以通过对磁感线的切割来产生电信号以驱动鼠标指针的运动。并且这种驱动可以完全不接触屏幕，也就是说手写笔可以悬浮于屏幕上使用。当然，在实际应用的时候，手写笔仍旧会与屏幕相接处，只是与压感屏幕不同的是，采用了电磁感应式屏幕的手写操作由于不需要对屏幕施加压力，所以显得更加流畅，而所书写的文字也更加美观。

但无论是压感屏幕还是电磁感应式屏幕，都会有一个特点，那就是仅能够对单一的触点产生作用。换句话说，对于单点触摸屏来说，充其量也仅仅只能作为鼠标以及手写板的替代品。不过不可否认的是，这样的笔记本电脑已经可以满足人们用“笔”来“写”的愿望了。

第3页：多点触摸屏幕技术成就“超未来”IT产品

·多点触摸屏幕技术成就“超未来”IT产品

那么对于那些想放弃键盘、鼠标，希望能够一屏走天下的用户来说，这种需求将如何满足呢？其实这种应用理念的产品早已推出，并且已经可以在市面上找到相应的产品。

 

 

 

充分应用多点触摸技术的iPhone

 

相信很多朋友已经看到过甚至已经拥有了苹果的Mac Book笔记本或者iPhone、iPod Touch等这些数码产品。在惊叹它们出色工业设计的同时，您是否注意到了它们与以往不同的操作方式。那就是在除了单触点的鼠标功能操作之外，它们还可以通过2个甚至3个手指的协同触摸来完成更加高级的功能。比如两个手指完成的图片旋转、缩放等功能。另外在最近炒得火热的Mac Book Air笔记本上，多点触摸技术也被充分的进行了使用。

 

 

 

MacBook Air同样加入了多点触摸技术

 

看过这些，也许很多朋友会觉得多点触摸似乎成了苹果产品的专利，但事实并非如此。IT巨头微软也注意到了这项神话一般的技术推出了科技含量极高的“微软桌子”，也就是Surface Computer。

 

 

 

 

 

 

 

神奇的微软桌子——Surface Computer

 

Surface Computer看上去就像是一张简单的咖啡桌，但是桌面却又是一块支持多点触摸的液晶屏幕。这个“微软桌子”能够允许用户像用树枝在沙滩上涂鸦那样，可以用手指在上面写字、画画。允许多用户同时在一个屏幕上进行不同的操作，并能够用手指在控制其浏览或播放的时候对所播放内容进行拖动、旋转并任意调整它们的窗口大小。关于Surface Computer的神奇，相信下面的视频会让您充分的了解：

 

 Surface Computer 视频演示（一）来源：YouTube

 

Surface Computer 视频演示（二）来源：YouTube

 

 Surface Computer 视频演示（三）来源：YouTube

这个奇妙的Surface Computer为我们揭示了另一种人机互动方式，摒弃了键盘、鼠标的操作方式。在让电脑成为一种家电、电子家具或者或是有近乎有生命的电子家具的同时，也为现今的IT产品指出了一个发展方向。

第4页：多点触摸技术实现原理与总结

·多点触摸技术实现原理与总结

多点触控在实际应用中被分为两个层面，其一是主控芯片能够同时采集多点信号，其二是能够判断每路手指触摸信号的意义，换句话说就是能够为用户提供手势识别功能。在已上市产品中苹果的iPhone以及MacBook笔记本都能够基本达到这种应用目的，但是目前iPhone仅能允许2个手指同时作用来完成旋转、缩放等功能，最多算是双重触控。而微软的Surface Computer就更加惊人了，其能够同时对52个触点产生反映。

 

 

 

Surface Computer允许多达52个触点同时采集

 

相比传统的单点触摸屏4pin或5pin的少量信号线而言，多点触摸屏幕在导电层上划分出了许多独立的触控单元，而每个单元通过独立的引线连接到外部电路。由于所有的触控单元呈矩阵形排布，所以无论用户手指接触到哪一个部分，系统都能够对相应手指动作产生反应。

 

 

 

 

 

Self capacitace原理图（左） Mutual capacitace原理图（右）

 

基于这种运作原理，苹果公司已申请有2个多点触摸屏专利，分别命名为Self capacitace（自我电容型）与Mutual capacitace（相互电容型）。从使用层面上看，两种形式的多点触摸屏幕没有明显不同，只是内部结构上Mutual capacitace型多点触摸屏幕拥有相互隔离的驱动线缆和检测线缆，而Self capacitace则只有一层透明电极。

 

 

 

触控单元的分布与棋盘相似

 

不过话说回来，为什么iPhone只能对2点触控进行同时识别而Surface Computer则能够同时处理52个点位呢？在前面我们了解到，多点触摸屏幕在导电层上拥有多个以矩阵型排布的触控单元，这就好像拥有若干条纵横交错的线中所产生的交叉点。也就是说只要在被拥有这些交叉点的“网”所覆盖的部分进行触摸动作，系统均会对其作出反应。只不过这种反应要受到DSP数字信号处理器以及软件的限制。

 

 

 

微软Surface Computer构造简图

 

但是据我们了解，微软的Surface Computer虽然看起来相当神奇，但实际上其并没有增加什么“超未来”元件。这个预计售价为10000美金的Surface实际上是用若干个投影仪、数码照相机以及红外线感应器组成的，尽管都是市面上可以见到的设备，但是将其组成一起就产生了更新的应用方式。也许这样的解释，会对那些着迷于Surface的朋友颇感失望，但是我们要说的是，多点触摸技术并非仅限于需要极高工艺才能做到的多层显示屏。

[本日志由 断漠 于 2008-04-04 10:36 PM 编辑]
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