Ставшее в наши дни популярным слово "multi-touch" (мультитач) в переводе с английского означает "много нажатий". Это полностью характеризует предназначение технологии мультитач, которая в последнее время широко используется при производстве смартфонов, планшетов, ноутбуков, платежных терминалов, стендов и столов для презентации.
Мультитач - это функция, наличие которой позволяет устройству определять одновременно координаты нескольких точек касания сенсорного экрана. Дисплеи на основе мультитач распознают двухпальцевые манипуляции , а именно выполняет команду увеличения, уменьшения и поворота изображений и текста, когда пользователь раздвигает, сводит и поворачивает сразу два пальца. Функция мультитач сегодня также имеется во многих сенсорных устройствах, которые могут управлять несколько пользователей одновременно.
Однако наличие сенсорного экрана у устройства не означает, что это мультитач. Настоящий мультитач будет знать координаты каждого касания пальцев, если даже их не только два, а множество. В этом и заключается главное отличие сенсорного экрана мультитач от обычного, последний способен адекватно определить координаты только одной точки касания, а мультитач - двух и более точек. Поэтому мультитачные устройства более функциональные и универсальные, а самый качественный мультитач в настоящее время представлен у мобильных устройств компании Apple - в планшетах iPad и смартфонах .
Чтобы определить есть ли настоящий мультитач у мобильного устройства или это лишь имитация этой , надо знать принцип работы этой технологии. Если вы видели, как на планшете iPad от Apple масштабируют изображение или карта, то имеете представление о том, что у мультитач при сближении пальцев масштаб уменьшается, а при увеличении расстояния между экраном и пальцем - увеличивается. Наличие мультитач-экрана в смартфоне или планшете - удобно и стильно, но изменять масштаб изображений можно и без мультитач, нажав на соответствующую иконку пальцем.
Считается, что если планшет или смартфон оснащен сенсорным экраном мультитач, то на нем можно обрабатывать сразу несколько нажатий, что намного улучшает качество игр. Действительно, основное количество современных игр требуют управления как минимум двумя пальцами, поэтому если устройство не имеет аппаратных клавиш, то играть на обычном сенсорном экране довольно проблематично. Поэтому при выборе смартфона или планшета для любителя игр, очень важно правильно выбрать устройство с настоящим мультитач, а не тот, у которого только указано наличие этой функции, а по факту она отсутствует.
Если вам продавец магазина предлагает купить смартфон или планшет с резистивным экраном мультитач, то сразу же откажитесь от покупки. В устройствах с резистивным сенсором мультитача не может быть! Несмотря на то, что возможность реализовать изменение масштаба и поворота изображения двумя пальцами на резистивных экранах возможно, обычно это достигается в них не за счет функции мультитач, а из-за определения взаимного расположения точек касаний .
Координаты каждого пальца при этом известны и получать такое же удовольствие от игр, как с мультитач, с таким экраном не получится. Отличить обычный сенсорный экран от мультитач можно и следующим способом: запустите на устройстве Google Maps и попробуйте в нем увеличить или уменьшить изображение двумя пальцами. Если ничего не получится, то сенсорный экран не поддерживает эту функцию. Это приложение позволяет производить масштабирование двумя пальцами только при наличии мультитач.
В настоящее время львиная доля смартфонов и планшетов оснащены проекционно-есмкостным сенсорным экраном. Эта технология оптимальным образом позволяет реализовать функцию мультитач. В отличие от обычного емкостного сенсорного экрана, представляющий собой стеклянную панель, покрытую токопроводящим материалом и имеющую электроды по углам, проекционно-емкостный сенсорный экран
состоит из сетки электродов. При прикосновении к такому экрану пальцем образуется конденсатор, емкость которого и измеряется для определения координат. Реализовать мультитач можно только на этих экранах, а на обычном ёмкостном мультитач также невозможен, как и на резистивном.
Уважение к мультитач появляется сразу же после того, как только пробуешь пользоваться смартфоном или планшетом от Apple. По убеждению многих экспертов, именно шикарно реализованная в смартфонах iPhone и планшетах iPad технология мультитач, а не грамотный пиар, обеспечили продукции компании Apple такую феноменальную популярность. На смартфонах iPhone имеется только одна функциональная кнопка, и в этом заслуга мультитач.
При помощи мультитач пальчиками перелистываешь виртуальные страницы так, как будто они из реальной бумаги, запускаешь любые приложения и работаешь, слегка касаясь пальчиками экрана. Даже сложно представить, сколько преимуществ предоставляет мультитач для современного пользователя, но ясно только одно - то, что сегодня планшеты пользуются огромным спросом, это заслуга технологии мультитач . За мультитач - будущее, вероятнее всего в скором времени она вытеснит из рынка электроники все традиционные средства ввода информации.
Перед тем как рассмотреть емкостной или резистивный экран, требуется определиться с тем, что собой представляет сенсорная технология вообще. Тут все понятно: это экран, который определяет координаты нажатия. Если выражаться научно, то тут подразумевается метод управления интерфейсом, с помощью которого пользователь может нажимать непосредственно на интересующее место. На данный момент существует несколько методов реализации сенсорных экранов. Стоит рассмотреть каждый по отдельности.
Резистивная технология
Чтобы определиться, какой тип экрана, емкостный или резистивный, вам больше подходит, необходимо рассмотреть их. Второй вариант предполагает использование определенной производственной технологии. Снизу размещена панель из стекла, поверх которой находится прозрачная гибкая мембрана. На панели и мембране присутствует токопроводящее покрытие, то есть резистивное. При нажатии на экран происходит замыкание в определенной точке. Если знать напряжение на электродах с одной стороны и измерить его же на мембране, то получается отследить одну координату. Две координаты потребуют отключить одну группу электродов, чтобы включить другую. Это все в автоматическом режиме делает микропроцессор, как только происходит изменение напряжения на мембране. Резистивные экраны не позволяют реализовать мультитач.
Особенности резистивной технологии
Как и у любого другого типа реализованных устройств, тут имеются определенные черты, которые являются положительными или отрицательными в зависимости от ситуации. В качестве преимуществ обычно отмечается дешевое производство, а также возможность нажимать чем угодно, так как требуется только продавить мембрану. Точность позиционирования повышается за счет применения стилусов.
Негативные моменты
Основными недостатками можно назвать низкую степень пропускания света, высокую скорость появления царапин на поверхности, возможность нажатий в одну точку не более 35 миллионов раз, невозможность реализовать мультитач. Если вы не можете решить, емкостной или резистивный экран выбрать, то важно отметить еще и невозможность использования жестов типа скольжения, так как требуется нажать пальцем на экран и вести его не отпуская. В устройствах с такими элементами управления лучше использовать софт, требующий минимального использования «листающих» жестов.
Разбираясь в особенностях этой технологии, стоит отметить, что она может быть реализована несколькими способами, имеющими определенные различия. Емкостный сенсорный экран может быть просто емкостным и проекционно-емкостным. Первый вариант предполагает использование определенных элементов. Поверх стеклянной панели размещается прозрачный резистивный материал, например, сплав оксида олова или индия. По углам размещены электроды, которые подают небольшое переменное напряжение на проводящий слой. Если к экрану прикасаются токопроводящим предметом, то возникает утечка, и чем этот предмет ближе к электроду, тем ниже сопротивление экрана, то есть сила тока заметно увеличивается. А называется это все емкостной экран, так как переменный ток проводится предметом большей емкости. Чаще всего речь идет о пальце.
Особенности емкостных экранов
Как и прочие виды технологий, в данном случае речь идет о совокупности достоинств и недостатков. В качестве преимуществ перед остальными можно назвать высокую светопропускающую способность, значительный ресурс нажатий, простоту и удобство работы методом «листания». Недостатки здесь тоже имеются: требуется использовать только пальцы либо специализированные стилусы. Обычный емкостной экран не поддерживает технологию мультитач. Часто бывают случайные нажатия. К примеру, система может распознавать жест как «листание» даже в том случае, когда он не предполагается, так как сложно удержать палец строго на одном месте после нажатия.
Проекционно-емкостной сенсорный экран
В данном случае устройство отличается от предыдущих довольно сильно. Внутренняя сторона экрана представляет собой сетку электродов. Если происходит прикосновение предметом большей емкости к электроду, то образуется конденсатор, обладающий постоянной емкостью. Такие экраны используются на улице, так как позволяют устанавливать стекло, толщина которого достигает 18 мм, при этом удается получить не только максимально твердую поверхность, но и обеспечить вандалоустойчивость.
Особенности проекционно-емкостных сенсоров
В данном случае, как и во всех остальных, имеются определенные преимущества и недостатки, о которых следует знать. В качестве достоинств можно назвать возможность реализации мультитач, реагирование на нажатие в перчатке, высокую степень пропускания света, а также долговечность самого экрана. Такие экраны способны реагировать на приближение пальцев без факта нажатия. Порог, когда происходит завершение касания, обычно настраивается программно. Крайняя точка - это обычно сам экран, так как продавливать его совершенно бесполезно.
Если рассматривать проекционно-емкостной экран, то он обладает и определенными недостатками, в качестве которых принято называть сложную и довольно дорогую электронику, невозможность использования обычного стилуса, вероятность случайных нажатий.
Мультитач технология
Невозможно определить подходящий тип сенсорного экрана, емкостный или резистивный, не решив вопрос, касающийся реализации данной технологии. Мультитач - это возможность множественных касаний. Настоящая реализация предполагает отслеживание координат нескольких нажатий одновременно. Если в смартфоне или планшете реализована такая технология, то с его помощью можно имитировать игру на музыкальном инструменте, к примеру, гитаре. Следует разобраться с этим подробнее.
Можно взять обычный емкостный или резистивный экран. Если нажать сначала, например, в левый верхний угол, а потом, не отрывая палец, другим нажать в правый нижний, то электроникой в качестве координат будет определен центр экрана, то есть середина отрезка между парой этих касаний. Это будет видно, если запустить специальное приложение, отслеживающее координаты нажатия. Однако встает вопрос о том, а как же реализовано масштабирование картинок, если все равно распознается только одно нажатие?
Тут все просто. Это самый обычный программный трюк. Вы нажали на емкостной экран - электроника это определила. Это будет точка «А». Теперь, не отпуская пальца, вы нажимаете в другое место, которое будет точкой «В», получается, что в этот момент точка нажатия переместилась мгновенно в сторону, образовав «С». Именно в этот момент, когда фактически отпускания пальца не было, а точка нажатия мгновенно переместилась, программно обрабатывается в качестве мультитача. Далее, если точка «С» становится ближе к «А», то определяется сдвигание пальцев, то есть в случае с изображением, картинку надо уменьшить, и наоборот. Еще один момент: если точка «С» описывает дугу вокруг одной из точек, то программа определяет это как вращение одного пальца вокруг другого, что вызывает необходимость поворота картинки в соответствующую сторону.
Использование резистивного и емкостного экранов
Профессиональными разработчиками традиционно используется первый тип, так как он позволяет управлять любым предметом при различных погодных условиях. При реализации резистивной технологии используется большее количество датчиков на квадратный сантиметр в сравнении с емкостной, поэтому на дисплее можно отображать мельчайшие значки, на которые допускается нажимать иглой. К примеру, операционная система Windows Mobile разрабатывалась с учетом такой особенности, поэтому хорошо работает с резистивными экранами. Такие дисплеи почти нечувствительны к случайным нажатиям. Однако многие разработчики сейчас нацелены создавать приложения, ориентированные на емкостный сенсорный экран. Это уже становится проблемой для устройств, выполненных с применением резистивной технологии.
Степень защищенности
Важно понимать, что для планшетных компьютеров и коммуникаторов дисплей является самой уязвимой частью. Емкостной экран является более предпочтительным вариантом в плане надежности. Его производительность в любых условиях заметно выше, а резистивные модели могут отказать, к примеру, если нести их вниз стеклом. Емкостный экран - это отказоустойчивый вариант. Даже если он сломан, то и дальше будет исполнять свои функции. Если решать, емкостный или резистивный экран выбрать, то стоит отметить, что в полевых условиях первый будет оптимальным вариантом.
Выводы
Если подводить итоги, то можно отметить, что оба варианта реализации дисплеев имеют свои преимущества и недостатки. При том что емкостный экран - это целая совокупность возможностей, резистивный ориентирован на использование в определенных ситуациях. Обычно все зависит от интерфейса, используемого в гаджете. удобен в использовании, площадь его нажатия заметно меньше, чем у пальца, однако при хорошей отзывчивости поверхности удобно обходиться и без этого приспособления. Постоянное совершенствование резистивных дисплеев привело к тому, что появились модели вполне твердые, то есть стойкие к формированию царапин, но при этом и отзывчивые. Такие варианты стали весьма удобны в эксплуатации.
Необходимость использовать специальный стилус для емкостных экранов иногда доставляет немалое неудобство, так как он обычно не идет в комплекте с устройством. А резистивная технология предполагает и сопровождение специальным приспособлением, и возможность нажатия любым твердым предметом. Одна из причин, по которой многие выбирают емкостный сенсорный экран - мультитач, однако стоит отметить, что чаще всего это программная реализация, как уже было описано, и при должном подходе она может быть применена и для резистивного. Проекционно-емкостная технология пока еще не стала настолько доступной, как этого хотелось бы.
Небольшая про технологии мультитач уже была опубликована на Хабре в далеком октябре 2008 года. В апреле 2011 года хабраюзер описал свой опыт создания интерактивного стола . На дворе октябрь 2012 года и пора рассказать очередную порцию новостей из мира мультитач.Введение
С момента появления на свет первого мультитач дисплея прошло 35 лет, за это время появилось множество разнообразных технологий, поддерживающих от одного до бесконечности касаний. В этой статье я расскажу про несколько распространенных методов преобразования обычного средства отображения в интерактивное устройство.Проекционно-емкостная технология (Projected Capacitive Touch)
Принцип работы данной технологии описан в вышеуказанной статье хабраюзера meako, а так же в Википедии .
На момент написания статьи в свободной продаже находятся пленки до 100” по диагонали (для форматов 4:3 и 16:9) с поддержкой до 12 независимых касаний. Так же компанией Perceptive Pixel (недавно купленной Microsoft corp.) представлен 82” мультитач ЖК-дисплей с поддержкой неограниченного числа касаний.
Прелесть этой технологии заключается в том, что сенсорная пленка наклеивается с обратной стороны от защитного стекла, т.е. находится между средством отображения (ЖК-панель, проекционный экран, и т.п.) и стеклом, таким образом защищена от погодных условий и механических повреждений. У некоторых производителей заявлено, что толщина стекла может доходить до 20мм. Именно на этой технологии основано большинство сенсорных дисплеев/терминалов/киосков, установленных в бизнес-центрах, аэропортах, вокзалах, метро и других общественных местах.
К недостаткам данной технологии можно отнести только отсутствие возможности распознавания меток (fiducial marker, см. далее) и ограниченная площадь сенсорной пленки. Последний недостаток может быть отчасти нивелирован возможностью наклейки пленки стык-в-стык.
Оптические технологии (Optical technologies)
Данные технологии получили широкое применение у любителей DIY после выхода в свет Microsoft Surface 1.0 в мае 2007 года, и дожили до наших дней практически без изменений.Из всего многообразия оптических методов наибольшее распространение получили следующие:
- Rear Diffused Illumination (DI);
- Frustrated Total Internal Reflection (FTIR);
- Diffused Surface Illumination (DSI).
Достоинства:
- поддержка практически неограниченного числа одновременных независимых касаний (на самом деле, количество ограничено разрешением камер(ы) и мощностью компьютера);
- возможность изготовить экран круглой, треугольной, шестиугольной и т.п. формы.
- поскольку технологии основаны на ИК-излучении определенной длины волны (см. далее), то наличие прямых солнечных лучей в зоне инсталляции недопустимо;
- для установки проектора и камер(ы) требуется довольно много пространства за экраном, что не всегда является приемлемым;
- необходимо разрабатывать специальное ПО, заставляющее эту систему работать, т.е. фактически писать драйвер.
Технология DI
Самый распространенный метод (из оптических), широко применяющийся в коммерческих инсталляциях в силу своей простоты и наглядности.
Подложка - оптически прозрачный материал, придающий прочность экрану.
Проектор - проектор.
ИК-прожектор - монохромный излучатель в невидимом глазу человека ИК-диапазоне.
ИК-камера - камера с установленным узкополосным фильтром, пропускающим только длину волны соответствующую длине волны ИК-прожектора.
Принцип работы следующий:
- ИК-прожектора создают равномерный ИК-фон, который проходит сквозь подложку и рассеиватель, и только малая часть излучения отражается обратно.
- при касании рассеивателя каким-либо предметом, отражающим ИК-излучение (рука, стилус, кружка и т.п.), в данном месте камера засекает довольно яркое пятно на сером фоне.
- сигнал с камеры обрабатывает специальное ПО и на выходе выдает координаты (а иногда и форму/размер/рисунок) ярких пятен, присутствующих в заранее заданной области экрана.
- предельная простота реализации;
- возможность изготовить экран любой самой сложной формы, в т.ч. неплоской;
- возможность изготовить экран любой площади.
- самый низкий контраст изображения с камеры (среди указанных трех технологий);
- возможность ложных срабатываний (при поднесении пальца к экрану, но не касаясь его, плохо реализованное и настроенное ПО может распознать это как полноценное касание).
Технология FTIR
Довольно распространенный метод, однако в коммерческих продуктах встречается крайне редко.
Рассеиватель - материал, рассеивающий поток проектора, т.е. экран обратной проекции.
Подложка - оптически прозрачный материал, среда распространения ИК-волн.
Проектор - проектор.
По периметру подложки устанавливаются линейки ИК-светодиодов, излучение которых проникает внутрь подложки и распространяется там как волна в оптоволокне (явление носит название полное внутреннее отражение). Если палец касается экрана, то из-за изменения коэффициента преломления, волна проходит дальше границы подложки и отражается (рассеивается) от пальца, и это рассеянное излучение засекается камерой. Для усиления контраста изображения с камеры между рассеивателем и подложкой наносят слой так называемого “compliant layer”, выполненного чаще всего из силикона.
Рассеянное ИК-излучение засекается камерой и обрабатывается специальным ПО.
Достоинства технологии:
- самый высокий контраст изображения с камеры (среди указанных технологий);
- не распознает метки (см. далее).
Технология DSI
Технология идентична FTIR за исключением того, что подложка выполнена из специального оргстекла.
Рассеиватель - материал, рассеивающий поток проектора, т.е. экран обратной проекции.
Подложка - специальное оргстекло Endlighten , среда распространения ИК-волн.
Проектор - проектор.
ИК-светодиод - светодиод с длиной волны лежащей в ИК-диапазоне.
ИК-камера - камера с установленным узкополосным фильтром, пропускающим только длину волны соответствующую длине волны ИК-светодиода.
Фишка Endlighten в следующем: в материале размешана металлическая “пыль” таким образом, что при подсветке оргстекла с торца, излучение рассеивается на частичках “пыли” и возникает эффект самосвечения подложки, при этом на просвет материал все равно остается прозрачным.
Таким образом, помимо распознавания нажатий технология позволяет распознавать метки.
Достоинства технологии:
- возможность распознавания меток (см. далее);
- необходимость устанавливать торцевую ИК-подсветку;
- технология завязана на конкретном производителе оргстекла.
Метки (fiducials)
Метка представляет из себя плоскую фигуру, на которую нанесен рисунок, контрастный в ИК-диапазоне. Чаще всего это наклейка с черно-белым рисунком, нанесенная на реальный объект.
Пример меток.
ИК-излучение от белой области отражается, а черной - поглощается. Таким образом, в технологиях DI и DSI ИК-камера засекает рисунок, который легко распознается программным способом. В технологии же FTIR такой фокус не удастся: камера увидит только контур метки, но не ее содержание.
Ярким примером использования меток служит Reactable:
Технические детали
Рассеиватель
За время существования оптических технологий мультитач было испробовано большое количество разнообразных пленок и пластиков. Однако, самым лучшим материалом небезосновательно считается Evonik 7D006 . Небезосновательно потому, что именно такой материал использовался в Microsoft Surface 1.0.ИК-прожектор
Подбирается из ассортимента оборудования охранных систем. На рынке представлены прожектора с двумя длинами волн: 850 нм и 940 нм.ИК-камера
Насколько я знаю, любая ПЗС-матрица чувствительна к ближнему ИК, поэтому можно использовать любую камеру, главное, чтобы объектив был без фильтра, блокирующего ИК-излучение. Любители DIY для этих целей используют обычные веб-камеры, с которых самостоятельно снимают ИК-фильтры. Я пробовал использовать 3 камеры: PlayStation 3 Eye (классика жанра), Microsoft LifeCam Cinema, Logitech C910. Больше всего понравилась камера Logitech, которая имеет самую большую ПЗС-матрицу и легко-съемный фильтр.Чтобы камера видела только “нужное” излучение, на объектив необходимо нанести узкополосный ИК-фильтр, пропускающий только длину волны, соответствующую длине волны ИК-прожектора. Купить ИК-фильтры можно, например, на aliexpress.com .
Из профессиональных камер чаще всего используются камеры производства компании Point Grey .
Проектор
По проектору никаких ограничений нет, главное подобрать правильное разрешение, поток и объектив. Довольно много инсталляций используют ультракороткофокусные проектора, которые располагаются очень близко к экрану, экономя пространство. Так же не стоит обходить стороной лазерно-светодиодные проектора, которые на данный момент только начинают набирать популярность, главное преимущество которых заключается в высоком сроке службы источника света (более 20 тысяч часов против 3-4 тысяч у ламповых проекторов).Примеры коммерческих продуктов
Mediascreen MonkeyBook (на технологии DI):Microsoft Surface 1.0 (на технологии DSI):
UPD. Технология MS PixelSence
В январе 2011 года компания Microsoft совместно с компанией Samsung представили новый Microsoft Surface 2.0.В 2012 году, в связи с выходом планшета MS Surface, стол Surface 2.0 был переименован в SUR40.
В столе SUR40 используется фирменная технология MS PixelSence.
Технология аналогична технологии DI, за исключением того, что вместо ИК-камеры используется ИК-сенсор, «встроенный» в каждый пиксель ЖК-матрицы. Таким образом PixelSence позволяет распознавать не только пальцы, но и метки, при этом толщина конструкции сведена к минимуму.
Теги:
- Как это работает
- мультитач
Современные технологии постоянно развиваются. Над разработками новых устройств работают целые отделы компаний с группами лучших разработчиков. Все это делается для того, чтобы сделать жизнь людей проще и удобнее. Одной из таких технологий является сенсорный экран. Стоит отметить, что такие экраны появились достаточно давно, и за время существования они прошли долгий путь развития. Таким образом, самым современным сенсором является сенсор мультитач. При этом не каждый сенсорный экран поддерживает функцию множественного касания. Именно о таких сенсорах и пойдет речь в данной статье. Итак, сенсорный мультитач экран, что это такое?
1. Что такое сенсор мультитач
Прежде чем перейти к тому, как устроена технология и какими бывают современные сенсоры, следует определить, что значит сенсор мультитач.
Multitouch – это сенсорный экран, который поддерживает функцию одновременного прикосновения в нескольких точках на дисплее. Другими словами – это функция, которая позволяет управлять устройством с сенсорным экраном несколькими пальцами одновременно. Более того, с экранами, которые поддерживают функцию мультитач, могут работать сразу два, и более пользователя.
Дословный перевод «Multitouch» значит – множественное прикосновение. В наше время существует множество технологий реализации таких сенсоров, однако наибольшей популярностью пользуются только три из них:
- Проекционно-емкостная;
- Резистивная;
- Оптическая.
Каждая из этих технологий обладает своими преимуществами и недостатками. Однако все же наибольшими перспективами обладает последняя. При этом на данный момент подавляющее большинство современных устройств с сенсорными экранами используют проекционно-емкостной тип экрана. Итак, давайте рассмотрим эти технологии более подробно.
1.2. Проекционно-емкостной сенсор
Проекционно-емкостной мультитач что это такое? Это технология реализации сенсора, поддерживающего функцию одновременного распознавания координат двух и более точек касания. Предшественником технологии является проекционный сенсор. Состоит такой экран из стеклянной панели, на которой имеется прозрачное покрытие из резистивного материала. Как правило, в качестве такого материала используется сплав оксида индия и оксида олова.
В каждом углу такой панели имеется электрод, который подает низковольтный переменный ток на проводящий слой. При этом экран обладает некоторым электрическим зарядом. Электроды считывают заряды в экране и направляют данные на электронный контроллер.
При касании к сенсору пальцем создается своего рода конденсатор, так как тело человека также проводит ток и имеет определенную емкость. Таким образом, в месте касания течение тока прерывается, а заряд поглощается пальцем, благодаря чему контроллер способен высчитать координаты места прикосновения.
Из преимуществ такого сенсора стоит отметить, что на панели не имеется никаких гибких мембран, благодаря чему на него не нужно сильно давить. Это в свою очередь означает, что такой экран обладает высокой надежностью и не чувствителен к загрязнениям. Кроме этого такие экраны способны определять координаты сразу нескольких прикосновений, что позволяет ему поддерживать функцию Multitouch.
В результате развития технологии появился подвид емкостного сенсора, который называется проекционно-емкостной сенсорный мультитач. Он работает по такой же технологии и имеет практически идентичное строение. Единственное отличие заключается в том, что сам сенсор и все базовые элементы располагаются на внутренней стороне экрана, а не на внешней, как это сделано в предыдущем варианте. Таким образом, такой сенсор стал более защищенным и долговечным.
Именно благодаря практичности, надежности и долговечности такой сенсорный дисплей используется практически во всех современных смартфонах, планшетах и других подобных устройствах.
Минусом такой технологии реализации мультитач является тот факт, что такой сенсорный экран реагирует только на проводящие ток предметы, имеющие электрическую емкость – пальцы рук или другие части человеческого тела, а также специальный стилус.
1.3. Резистивный Multitouch дисплей
Данный сенсорный экран отличается низкой стоимостью и простотой в производстве. Но при этом он является наиболее старым и не практичным. Суть технологии заключается в том, что панель состоит из двух слоев, разомкнутых между собой. Нижний слой, как правило, сделан из стекла, а верхний имеет вид мембраны, и изготовлен из прозрачной пленки. Оба слои имеют резистивное покрытие. Другими словами, они являются токопроводящими.
При нажатии на дисплей верхний слой (мембрана) прогибается и соприкасается с нижним, в результате чего панель замыкается в точке нажатия. Суть работы данной технологии заключается в том, что зная напряжение на электродах с одной стороны (с другой стороны они заземлены) и измеряя напряжение на мембране, появляется возможность вычислить координаты точки замыкания (прикосновения).
Для вычисления двух точек прикосновения необходимо выключить одну группу электродов и включить другу. Все это выполняется электронной системой управления (микропроцессор). Назвать такой сенсор мультитач можно только условно, так как в настоящий момент он не поддерживает одновременное прикосновение более чем в двух точках.
К преимуществам данной технологии реализации сенсора мультитач можно отнести простоту в изготовлении и дешевизну. При этом работать с дисплеем можно абсолютно любым предметом. Кроме этого такие панели чувствительны к царапинам и отличаются низкой износостойкостью. Другими словами, срок службы такой панели зависит от того, как, и в каких условиях вы будете его использовать.
Кроме этого на таких сенсорах сложно реализовать некоторые жесты, к примеру, «скольжение», так как на них нужно надавить и после этого продолжая продавливать мембрану, вести в нужную сторону.
Несмотря на все недостатки, такие дисплеи используются во многих бытовых приборах и другой технике.
2. Multitouch table - cтол-мультитач от Spider Group: Видео
2.1. Оптическая технология реализации сенсорного экрана
Данная технология на сегодняшний день не пользуется огромным спросом. Однако она обладает наибольшими перспективами и активно развивается. Оптический мультитач сенсор – это новое слово техники, которое станет популярным уже в ближайшем будущем.
Такие панели представляют собой стеклянную панель с оптическими датчиками, которые способны фиксировать току касания и передавать данные в электронную систему, которая высчитывает координаты. Датчики располагаются в углах панели. При этом особенность такого сенсора заключается в том, что вам не нужно касаться экрана.
Дело в том, что датчики расположены на некотором удалении от экрана (немного выше), поэтому считывание происходит еще до момента прикосновения. Еще одно преимущество данной технологии заключается в том, что нет ни каких ограничений в размерах панели, как в случае с двумя предыдущими экранами.
Оптический сенсор позволяет управлять системой любыми предметами – стилусом, обычным карандашом, пальцами, ручками и так далее.
Конечно, помимо вышеуказанных технологий реализации сенсорных панелей с функцией мультитач существуют и другие. Однако их доля на рынке составляет менее 1%. Многие из них не имеют перспектив, а некоторые стоят только в самом начале пути своего развития. Учитывая это, стоит понимать, что в скором будущем мир узнает о новых технологиях мультитач, которые превзойдут по всем параметрам все существующие сегодня типы сенсорных экранов. Однако на сегодняшний день данные технологии пользуются широким спросом и это не измениться в течение нескольких ближайших лет.
Не знаю как у кого, но у меня лично уважение к технологии мультитач появилось сразу же после того, как я «поигрался» с первым айфоном от Apple. По моему глубокому убеждению, именно шикарно реализованная в айфонах технология мультитач, а не грамотный пиар, обеспечили смартфонам iPhone такую феноменальную популярность.
Мультитач, можно сказать, перевернул представления о современном персональном компьютере, заменив кучу периферийных устройств, таких как клавиатура, мышка, трекбол, трекпоинт и даже стилус. На современных айфонах осталась всего одна функциональная кнопка!!! И в этом тоже заслуга мультитач. Даже сложно представить, сколько возможностей дает мультитач для пользователя. Нужна клавиатура с любой языковой раскладкой? Запусти приложения и работай прямо на экране, слегка касаясь пальчиками экрана. Маленький экран и плохо читается текст? Развел двумя пальцами по экрану и картинка увеличилась до нужных размеров. Есть желание вспомнить, как листаются страницы у книги? Опять же при помощи мультитача пальчиками перелистываешь виртуальные страницы, как будто они из бумаги, из реальной бумаги.
Победное шествие и повальное увлечение планшетами - это тоже заслуга технологии мультитач!!! Даже компьютерные подвижные игры при помощи датчика Kinect - это тоже благодаря технологии мультитач.
Так что же такое мультитач? Попытаемся рассказать и показать.
Обратимся к вездесущей Википедии…
Множественное прикосновение
Мультитач
(англ. multi-touch - множественное прикосновение) - функция сенсорных систем ввода, осуществляющая одновременное определение координат двух и более точек касания. Мультитач может применяться, например, для изменения масштаба изображения: при увеличении расстояния между точками касания происходит увеличение изображения. Кроме того, мультитач-экраны позволяют работать с устройством одновременно нескольким пользователям. Они часто используются для осуществления других, более простых функций сенсорных дисплеев, таких как single touch или квази мультитач.
Multitouch-дисплей позволяет отслеживать несколько точек касания
Мультитач позволяет не просто определить взаимное расположение нескольких точек касания в каждый момент времени, он определяет пару координат для каждой точки касания, независимо от их положения относительно друг друга и границ сенсорной панели. Правильное распознавание всех точек касания увеличивает возможности интерфейса сенсорной системы ввода. Круг решаемых задач при использовании функции мультитач зависит от скорости, эффективности и интуитивности ее применения.
Multi-Touch был реализован несколькими различными способами, в зависимости от размера и типа интерфейса (экрана).
Мультитач Земной шар - Глобус сферической формы
Наиболее популярной формой мультитач-устройств являются мобильные устройства (Samsung Galaxy, большинство современных моделей смартфонов HTC, iPhone, iPad, iPod touch), мультитач-столы (например: Microsoft PixelSense (ранее назывался Microsoft Surface) и мультитач-стены. Имеются также и реализации сферических мультитач-экранов (Microsoft Sphere Project, мультитач ГЛОБУС).
Использование технологии началось с сенсорных экранов (touchscreen) для управления электронными устройствами предшественника технологии «мультитач» и персонального компьютера. Создатели первых синтезаторов и электронных инструментов, Hugh Le Caine и Bob Moog экспериментировали с использованием тач-сенсоров емкостных датчиков для контролирования звуков, издаваемых их инструментами.
История
IBM начали строить первые сенсорные экраны в конце 1960-х, а в 1972 году Control Data выпустили PLATO IV компьютер - терминал, используемый для образовательных целей, который позволял касание (single-touch) на 16 x 16 массиве в качестве пользовательского интерфейса.
Прототип х — у матрица емкостной Multi-Touch экран (слева), разработанная в CERN
Первая реализация мультитача на базе сенсорно-емкостного способа была разработана в ЦЕРН в 1977 году, на их базе емкостно-сенсорный экран разработал в 1972 году датский инженер-электронщик Bent Stumpe. Эта технология была использована для разработки нового типа Интерфейс человек-машина (HMI) для управления синхрофазотроном (англ. Super Proton Synchrotron) - ускорителя элементарных частиц (Ускоритель заряженных частиц).
В записке, датированной 11 марта 1972 года, Stumpe представил свое решение - емкостной сенсорный экран с фиксированным числом программируемых кнопок, находящихся на дисплее. Экран должен был состоять из множества конденсаторов, вплавленных в пленку или в стекло медных проволочек, каждый конденсатор должен быть построен так, чтобы поблизости находящийся проводник, такой как палец, приведет к увеличению электрической емкости на значительную величину. Конденсаторы должны были быть проволочками меди на стекле - тонкими (80 µm) и достаточно далеко друг от друга (80 µm), чтобы быть невидимым (CERN Courier апрель 1974 г., стр. 117). В конечном устройстве экран был просто покрыт лаком, который предотвращал касание пальцами конденсаторов.
В начале 1980-х годов разработка технологии Multi-touch началась по всему миру практически одновременно. Например, в 1982 году в Торонтском университете.
Сейчас различные технические воплощения технологии используются и активно продвигаются в продуктах компаний Apple, Nokia, Hewlett-Packard, HTC, Dell, Microsoft, ASUS, Samsung и некоторых других.
Хотя слово «мультитач» обычно относится к сенсорным экранам, тачпады Apple, начиная с PowerBook, также распознают жесты несколькими пальцами. В PowerBook есть особый смысл - прокрутка - лишь у параллельного движения двумя пальцами, а в MacBook, MacBook Pro и MacBook Air уже распознаются двухпальцевые повороты и разведения-сведения, а также разнонаправленные штрихи тремя и четырьмя пальцами. Также эту технологию поддерживает новая мышь компании Apple - Magic Mouse и отдельный тачпад - Magic Trackpad.
Большинство современных больших мультитач-экранов основаны на проекции. Есть также ИК-рамки (IR), которые отслеживают несколько точек касания одновременно и могут использоваться с любыми типами дисплеев. В мире существует множество производителей, запустивших в серийное производство мультитач IR-экранов различных размеров: 32”, 40”, 42”, 46”, 50”, при этом используются камеры и инфракрасная подсветка.
Большой популярностью в последнее время стали пользоваться сенсорные пленки и стекло, производители которых покрывают все возможные размеры экранов - от 17” до 50” и более.
Мультитач-устройства с маленьким размером экрана быстро становятся обычным явлением, так, например, количество телефонов с мультитач-экраном увеличится с 200 000 проданных в 2006 году до 21 млн. в 2012 году. Более надежные и настраиваемые мультитач-решения, а также увеличение количества и качества понимаемых жестов делают популярным и удобным этот вид пользовательского интерфейса.
В январе 2011 года на выставке СES-2011 была представлена вторая версия сенсорного «рабочего стола» Microsoft PixelSense (ранее назывался Microsoft Surface)), который работает под управлением ОС Miсrosoft Windows 7 и использует мультитач-интерфейс. Он также подешевел на треть и стал более доступным для массового потребителя.
Технологии
С физической точки зрения имеются следующие технологии, реализующие мультитач:
резистивные (англ. Resistive);
поверхностно-емкостные (англ. Surface Capacitive);
проекционно-емкостные (англ. Projected Capacitive: PST);
в ячейке (англ. In-Cell);
изгиба волны (англ. Bending Wave);
дисперсивного сигнала (Шаблон: Dispersive Signal (DST));
поверхностных акустических волн (англ. Surface Acoustic Wave (SAW));
инфракрасные (англ. Infrared (IR));
+ нарушенного полного внутреннего отражения (англ. Frustrated Total Internal Reflection (FTIR));
оптические технологии (англ. Optical);
+ построение оптического изображения Optical Imaging;
+ построение изображения ближнего поля Near Field Imaging (NFI).
Для работы с мультитачем наиболее популярны две технологии: проекционно-емкостная (PCT) и оптические (IR, SAW). Оптический сенсорный экран удалось сделать в домашних условиях из видеокамеры.
Kinect (компании Microsoft) использует инфракрасный передатчик для получения шаблона точек, отражающих инфракрасные лучи. Искажение этого шаблона и измерение времени, которое потребовалось для отражения всех лучей от объектов в этом пространстве, позволяет создавать точные карты глубины пространства перед камерой. Изменения обновляются 30 раз в секунду и позволяют точно обнаружить и распознать движения.
Все оптические решения зависят от влияния внешних факторов, таких как: освещенность, солнечные лучи и температура. Емкостное решение является самым надежным, но существует проблема размера экрана, так как при этом типе технологии экран является антенной, то есть, чем больше экран - тем больше антенна, а значит, и количество помех. Лидером в промышленном производстве емкостных мультитач-экранов является фирма N-Trig, которая производит экраны величиной до 17”.
Наиболее распространенные мультитач-жесты
Сдвинуть пальцы - мельче
Раздвинуть пальцы - крупнее
Двигать несколькими пальцами - прокрутка
Поворот двумя пальцами - поворот объекта/изображения/видео
Операционные системы, поддерживающие мультитач:
Windows Mobile 6.5;
Windows 7;
Windows 8;
Mac OS X;
Linux с установленным компонентом X Input 2, входящим в состав X Server 1.8;
Дистрибутивы Linux - Xandros и Ubuntu (полная поддержка, начиная с версии 10.10, частичная поддержка в 10.04) - перечисляют Multitouch в списке своих достоинств;
Apple iOS;
Nokia Symbian ^3 OS на флагманских моделях Nokia N8, Nokia C6-01, Nokia C7, Nokia E7, Nokia X7;
Google Android;
Samsung Bada;
Palm webOS;
Microsoft Windows Phone 7;
Microsoft Windows Phone 8;
BlackBerry OS 6.0;
Neprash Technology’s N-Touch Platform.
Приложения, специально разработанные под мультитач:
Microsoft Touch Pack для Windows 7:
Microsoft Blackboard;
Microsoft Garden Pond;
Microsoft Rebound;
Microsoft Surface Collage;
Microsoft Surface Globe;
Microsoft Surface Lagoon.
Windows 7 built-in:
Panning;
Paint;
Hearts/Solitaire;
Taskbar Jump Lists;
Zoom, Rotate, Panning and Flicks in Windows Photo Viewer and XPS Viewer and Windows Live Photo Gallery;
On-Screen Keyboard;
Internet Explorer 8;
Мультитач Земля (англ. Multitouch Earth);
Морская навигация (автоматическое построение оптимального пути);
Crazy Coins;
Firefox.
Сенсорный мир компьютеров и смартфонов
Самой массовой и популярной технологией мультитач является реализация ее в сенсорных экранах смартфонов, интернет-планшетов и планшетных ПК.
Сенсорный экран - устройство ввода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.
Сенсорный экран изобрели в США в рамках исследований по программированному обучению. Компьютерная система PLATO IV, появившаяся в 1972 году, имела сенсорный экран на сетке ИК-лучей, состоявший из 16х16 блоков. Но даже столь низкая точность позволяла пользователю выбирать ответ, нажимая в нужное место экрана.
В 1971 году Сэмюэлем Херстом (будущим основателем компании Elographics, ныне Elo TouchSystems) был разработан элограф - графический планшет, действовавший по четырехпроводному резистивному принципу (U.S. Patent 3 662 105). В 1974 году он же сумел сделать элограф прозрачным, в 1977 году - разработал пятипроводной экран. Объединившись с Siemens, в Elographics сумели сделать выпуклую сенсорную панель, подходившую к кинескопам того времени. На всемирной ярмарке 1982 года Elographics представила телевизор с сенсорным экраном.
В 1983 году вышел компьютер HP-150 с сенсорным экраном на ИК-сетке. Впрочем, в те времена сенсорные экраны применялись преимущественно в промышленной и медицинской аппаратуре.
В потребительские устройства (телефоны, КПК и т.д.) сенсорные экраны вошли как замена крохотной клавиатуре, когда появились устройства с большими (во всю переднюю панель) ЖК-экранами. Первая карманная игровая консоль с сенсорным экраном - Nintendo DS, первое массовое устройство, поддерживающее мультитач, - смартфон iPhone.
Существует множество разных типов сенсорных экранов, которые работают на разных физических принципах. Наиболее популярным и удобным в мобильных устройствах являются емкостные сенсорные экраны
Емкостный (или поверхностно-емкостный) экран использует тот факт, что предмет большой емкости проводит переменный ток.
Принцип действия емкостного сенсорного экрана
Емкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом (обычно применяется сплав оксида индия и оксида олова). Электроды, расположенные по углам экрана, подают на проводящий слой небольшое переменное напряжение (одинаковое для всех углов). При касании экрана пальцем или другим проводящим предметом появляется утечка тока. При этом, чем ближе палец к электроду, тем меньше сопротивление экрана, а значит, сила тока больше. Ток во всех четырех углах регистрируется датчиками и передается в контроллер, вычисляющий координаты точки касания.
В более ранних моделях емкостных экранов применялся постоянный ток - это упрощало конструкцию, но при плохом контакте пользователя с землей приводило к сбоям.
Емкостные сенсорные экраны надежны, порядка 200 млн. нажатий (около 6 с половиной лет нажатий с промежутком в одну секунду), не пропускают жидкости и отлично терпят нетокопроводящие загрязнения. Прозрачность на уровне 90%. Впрочем, проводящее покрытие, расположенное прямо на внешней поверхности, все еще уязвимо. Поэтому емкостные экраны широко применяются в автоматах, лишь установленных в защищенном от непогоды помещении. Не реагируют на руку в перчатке.
Стоит заметить, что из-за различий в терминологии часто путают поверхностно- и проекционно-емкостные экраны. По классификации, примененной в данной статье, экран, например, iPhone является проекционно-емкостным, а не емкостным.
Проекционно-емкостные сенсорные экраны: конструкция и принцип работы
Принцип действия проекционно-емкостного сенсорного экрана
На внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод вместе с телом человека образует конденсатор; электроника измеряет емкость этого конденсатора (подает импульс тока и измеряет напряжение).
Особенности. Прозрачность таких экранов до 90%, температурный диапазон чрезвычайно широк. Очень долговечны (узкое место - сложная электроника, обрабатывающая нажатия). На ПЕCЭ может применяться стекло толщиной вплоть до 18 мм, что приводит к крайней вандалоустойчивости. На непроводящие загрязнения не реагируют, проводящие легко подавляются программными методами. Поэтому проекционно-емкостные сенсорные экраны широко применяются и в персональной электронике, и в автоматах, в том числе установленных на улице.
Технологий сенсорных экранов очень и очень много. Но наиболее популярной является технология проекционно-емкостного сенсорного экрана, которая реагирует на тепло наших пальцев. Есть правда и недостаток. При холодной погоде или в перчатке экран не реагирует на касание пальцев. Специально для этого придумали перчатки с подогревом.
Мультитач, о котором так много говорят в последнее время, и популярность которого только растет, не является просто типом сенсорного экрана. По своей сути, технология множественного нажатия (касания) и их интерпретации (распознавания, в том числе и жестов) программным обеспечением, является программно-аппаратным комплексом. Безусловно, мультитач не заменит полностью ни клавиатуры, ни мышки, ни других периферийных устройств ввода информации, но ведь взаимодействовать с устройством всегда будет приятнее напрямую руками или жестами и без «посредников»:)
»