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手机多点触控

关键词:"多点触控"

时间:2013-07-11 14:54:50      来源:网络

未来的触摸屏手机应向硬件为一块大屏幕,有良好的轻薄的身材,并且用户只需单手操作的方向去发展。 iPhone向人们展示了前所未有的免触笔无按键和多点触摸等全新的手机操作体验。几乎在同时,业界带来了领先于业界的TouchFlo技术,从而使大家对WindowsMobile操作系统又有了新的认识——— 它适应触摸技术的发展推陈出新,不断增强用户

未来的触摸屏手机应向硬件为一块大屏幕,有良好的轻薄的身材,并且用户只需单手操作的方向去发展。

iPhone向人们展示了前所未有的免触笔无按键和多点触摸等全新的手机操作体验。几乎在同时,业界带来了领先于业界的TouchFlo技术,从而使大家对WindowsMobile操作系统又有了新的认识——— 它适应触摸技术的发展推陈出新,不断增强用户体验,方便手机操作。更有意思的是,随着这两年触摸屏技术的普及,诸多所谓“山寨机”也在千元内的手机中融入了触摸功能。

手机屏幕演变迅速   手机屏幕的发展,先是色彩从黑白到彩色,从256色到千万色,最终发展到现在的全屏大尺寸多点触摸,手机厂商不断地在更新手机屏幕的硬件特性。这其中的原因很简单:人们使用手机时的唯一人机交互工具就是屏幕,无论打电话、发短信,还是进行商务、娱乐功能,都离不开屏幕显示。于是,要直接简化用户的操作流程,自然就想到了让手机屏幕同时兼具可操作性,而不仅仅是用于显示。

手机屏幕的演变非常迅速,让我们以一度凭手写输入功能领先的摩托罗拉为例说明。1999年,摩托罗拉推出了全球首款中文手写触摸屏手机A6188,它在当时颠覆了传统的手机数字键盘输入方式,将手机的文字输入部分交给触摸屏和触笔来解决,仅这一点就足以吸引消费者的眼球,成为当时无数高端用户的不二选择。但似乎当时人们只是把触摸屏手机的功能简单地等同于手写输入,而忽略了触摸功能其实可以渗透到手机各项功能操作本身,提升手机的整体操作效率和视觉感受。

于是,随着时间的推移,市场上不断出现了不以手写功能为主打的触摸屏手机。比如摩托罗拉推出的E680和E6,分别以游戏和娱乐为主题来宣传触摸屏手机,微软也渐渐淡化非触摸屏手机,把提高触摸屏的用户体验放到第一位,强化并突出触摸屏给用户带来的便捷。

但这一切都被iPhone的震撼上市打断。iPhone完全颠覆了触摸屏的使用体验,使大家明白原来一部手机可以没有触笔没有按键,简单地通过手指触摸或多点触摸完成原本只能通过烦琐的菜单才能完成的复杂操作。iPhone还强调了软硬件的无缝结合,在OS(操作系统)设计之初就考虑到触摸这个行为模式对程序操作的影响,与此同时特别注重UI(人机界面)、程序设计、按键风格等细节,无不体现出要从根本上解决人机互动的基本体验的宗旨。它的出现带动了整个触摸屏技术的迅速延伸和相关软件产业的变革。

手写不等于触摸屏

触摸屏到底是怎样一个高科技产品?我们先从触摸屏的硬件种类说起。目前市面上的普通触摸屏手机(如摩托罗拉、索尼爱立信、三星、多普达等品牌的产品)通常使用的是电阻式触摸屏。这种触摸屏利用压力感应进行控制,它的主要组成部分是一块与显示屏表面非常匹配的电阻多层复合薄膜屏。当手指或触笔点击触摸屏时,两层导电层在触摸点处产生接触点,这时电阻发生了变化,在X和Y轴两个方向上产生信号,然后送到触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触点并计算出准确的位置,再根据模拟鼠标的方式运作,转化成不同的具体操作效果。这就是电阻技术触摸屏的最基本原理。

简单地说,就是触摸屏相当于一个输入传感设备,能代替鼠标或键盘等,直接对设备进行输入或操作。因为触摸屏的操作完全是所见即所得,是一个绝对定位的过程,只要触摸在屏幕中看到的、用户想实现的功能的菜单或按钮,效果即可马上呈现,不必再通过手机上的硬件按钮(导航键、功能键等)的操作进行转化,这样既节省了手机的硬件按键制造和设计成本,又为手机屏幕节省了宝贵的设计空间。

目前电阻式触摸屏技术已非常成熟,投入量产后生产成本降低,已被大多数手机厂商甚至“山寨”厂商作为手机的基本配置,广泛应用于各自的新产品中。然而电阻式触摸屏的技术在功能上仅限于单点触摸,并且由于电阻触摸屏幕正面没有较硬的材质进行保护,在用户的日常使用过程中,比较容易造成屏幕损坏。因此,要在触摸屏方面有新突破,仍需要有创新。

于是,新的技术应运而生。电容式触摸屏解决了电阻触摸屏幕的最大问题——— 高硬度的触摸外屏的使用,使电容触摸屏有了华丽的外观以及坚硬的外壳,大大促进触摸屏技术的发展。同时因为其特有的设计原理,多点触摸的奇特功能也从不可能变为可能。

从这类触摸屏的构造看,它主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层,再在导体层外加上一块保护玻璃层,在触摸屏的四边再铺设长条的电极,它们于导电体内形成低电压交流电场,人们用手接触屏幕后,四边电极发出的电流将会以十次交叉的方式准确测出触摸点的位置。这样的设计也是对产品本身耐用性的保证,一般来说电容式触控屏都能够有充分的空间多加入一块保护玻璃,能在使用中完全避免电阻式触控屏极易产生的水波纹现象,更好地保证触摸屏的画面显示效果。

在电容式触控屏触摸原理的基础上,多点触控操作成为目前的最新科技亮点。从原理上说,电阻式触控屏每次只能接受一个触控点,如果触控点增多,系统就无法对此触摸点的位置进行正确判断,从而无法正确响应。而电容式的触控原理就不同,显示屏能够接受两个或更多接触点的分析判断,以此完成更加复杂的程序操作,比如两个手指同时作用放大或缩小图片,还可浏览网页,随时定点放大,使用手机访问互联网不再费劲。

多点触摸是发展方向

iPhone的成功得益于软硬件完美的结合,又得益于为触摸技术量身定做的OS架构。基于这样的设计,用户可以完全不使用硬件键盘输入文字,降低了因此造成的硬件按键磨损,厂家也因此节省了设计空间,把空间留给大尺寸显示屏来提升显示效果。而良好的触摸屏程序设计又可以使用户完全抛弃触笔,这样既可以省去触笔这个配件,用户也不用为经常丢失触笔而烦恼,还可以解决在一些特殊场合无法单手操作的头疼问题。笔者大胆地认为,未来的触摸屏手机都应该向硬件为一块大屏幕,有良好的轻薄的身材,并且用户只需单手操作的方向去发展。

市场研究公司IMSResearch日前发表的最新报告预计,尽管去年全球触摸屏手机的销量还不足3000万部,但是到2012年触摸屏手机的销量将会超过2.3亿部。因为iPhone的出现带给所有手机厂商前所未有的危机感,这是催生更多触摸屏手机上市销售的动力。诺基亚已经宣布将重点转向发展触摸屏手机,会在今后的产品线中全面铺开触摸屏手机。而微软将在明年推出的 WindowsMobile7中实现多点触摸,完全跟上触摸屏的发展趋势。为了弥补各自操作系统的先天不足,厂商千方百计拿出看家本领优化触摸功能和单手操作性能。例如手机采用TouchFlo技术优化系统,完全摆脱原来靠滚动条实现项目滚动,只要手指按住屏幕左右上下滑动,项目即可自由定位选中,并且能模拟惯性作用滑动,然后慢慢停下来,完全模拟了目前电脑上的操作体验。这些创新的体验被称作触摸屏的手势识别,它还广泛应用于图片、网页浏览过程中。相信未来由于触摸屏技术的不断发展,对应的软件操作会更加人性化,能带给用户更美好的操作体验。

各类触摸屏技术原理介绍

电阻式触摸屏在工作时每次只能判断一个触控点,如果触控点在两个以上,就不能做出正确的判断了,所以电阻式触摸屏仅适用于点击、拖拽等一些简单动作的判断。而电容式触摸屏的多点触控,则可以将用户的触摸分解为采集多点信号及判断信号意义两个工作,完成对复杂动作的判断。

电阻式触摸屏

手指触摸的表面是一个硬涂层,用以保护下面的PET(聚脂薄膜)层,在表面保护硬涂层和玻璃底层之间有两层透明导电层ITO(氧化铟,弱导电体),分别对应X、Y轴,它们之间用细微透明的绝缘颗粒绝缘,触摸产生的压力会使两导电层接通,按压不同的点时,该点到输出端的电阻值也不同,因此会输出与该点位置相对应的电压信号(模拟量),经A/D转换后即可获取X、Y的坐标值。这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。

电容式单点触摸屏

[1]当用户触摸电容屏时,由于人体电场,用户手指头和工作面形成一个耦合电容,因为工作面上接有高频信号,于是手指头吸收走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏四个角上的电极中流出,并且理论上流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成比例,控制器通过对这四个电流比例的精密计算,得出触摸点的位置。

在电容式触摸屏问世后多年,触摸屏都只能每次响应一个触点。一旦我们操控超过一个触点,电容式触摸屏就会因为无法定位而让光标错乱。

多点电容式触摸屏

多点电容触摸屏是从电容式触摸按键经过插值算法引申出来的一种触摸屏检测方法,可以支持多点触摸。如Iphone使用的就是典型的电容触摸感应实现多点触摸。

Multi-Touch All-Point :多点触摸识别位置可以应用于任何触摸手势的检测,可以检测到双手十个手指的同时触摸,也允许其他非手指触摸形式,比如手掌、脸、拳头等,甚至戴手套也可以 。

Multi-Touch All-Point基于互电容的检测方式,而不是自电容,互电容是检测行列交叉处的互电容(也就是耦合电容Cm)的变化,当行列交叉通过时,行列之间会产生互电容(包括:行列感应单元之间的边缘电容,行列交叉重叠处产生的耦合电容),有手指存在时互电容会减小,就可以判断触摸存在,并且准确判断每一个触摸点位置。Iphone的触摸屏采用的是Multi-Touch All-Point的检测方式。

多重触控的任务可以分解为两个方面的工作,一是同时采集多点信号,二是对每路信号的意义进行判断,也就是所谓的手势识别。与只能接受单点输入的触摸技术相比,多重触控技术允许用户在多个地方同时触摸显示屏,以便能够对网页或图片进行伸缩和旋转等操作。苹果iPhone仅允许两个手指操作,所以又可以称作“双重触控”,而微软即将发售的Surface电脑则可对52个触摸点同时做出响应。

为了实现多点触控功能,多重触控屏与单点触摸屏采用了完全不同的结构。从屏幕的外部看,单点触摸屏只有很少几根信号线(一般为4Pin或者5Pin),而多重触控屏有很多引线;从内部看,单点触摸屏的导电层只是一个平板,而多重触控屏则是平板上划分出许许多多相对独立的触控单元,每个触控单元通过独立的引线连接到外部电路,所有触控单元在板子上呈矩阵排列。这样,当用户的手指触摸到屏幕上的某个部位时,会从相应的检测线输出信号。手指移动到另一个部位时,又会从另外的检测线输出信号。

苹果公司为iPhone申请了两种多重触控面板的专利——自电容(self capacitance)型和互电容(mutual capacitance)型。从使用角度看,自电容和互电容型两种触摸屏并无本质上的区别,所不同的是它们的内在结构——互电容型触摸屏有相互隔离的驱动线和检测线,而自电容型触摸屏里只有一层透明电极。   在围棋的棋盘上横竖各有19道线,最多可以放得下19×19=361个棋子。与此相似,多重触摸屏上纵横交错的检测线有许许多多的交汇点,照理说每个交汇点都可以作为触摸点。仅从触摸屏方面来看,确实可以支持非常多的触摸点。实际能支持几个触摸点,最终还是由DSP芯片以及软件来决定。

IPhone电容式触摸屏原理

1.电信号从触摸屏幕传输到处理器。

2.处理器利用软件分析数据并判断每次触摸的特征。包括在屏幕上的大小、形状、受影响区域的位置。如果有需要的话,处理器会将触摸特征近似的放到同一个组里。如果你你移动你的手指,处理器将会计算出你触摸的起点和终点之间的差异。

3.处理器利用姿势特征翻译软件判断出你使用了什么样的动作姿势去触摸屏幕。当你触摸屏幕时处理器会结合你的物理动作与你当时运行的iPhone软件做出综合的判断。

4.此时处理器就会执行你正在实用的程序。如果有需要的话,处理器也会发送指令到iPhone的屏幕和其他硬件。如果和演示数据没有任何可以匹配的动作或指令,iPhone将认为这是一个无关紧要触摸动作。

电容式多点触摸屏的发展趋势

电容式多点触摸屏已经应用在iPhone及其他手持设备上,定位单点轨迹/模拟鼠标双击是它的基本功能,而对多手指手势操作的识别和应用成为当前市场的热点。在便携式应用中,用户一手拿着设备,只能用另一只手操作,因此识别多手指的抓取/平移、伸展/压缩、旋转,翻页等手势操作就显得尤为重要。

以往,因成本和技术等因素,电阻式控制面板被采用的量远远超过电容式触控技术。但在近一阶段,随着工艺进步和批量化,电容式触摸屏的价格正在不断下降,与电阻式触摸屏的价格差距也越来越小,在价格上逐渐具备了与电阻式触摸屏竞争的能力。多点触摸技术随着市场的成熟和成本的降低,以及独到的卖点,功能的全面性及稳定性,会逐步取代传统的单点触摸技术

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