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浅析三大主流触摸屏技术

发布时间:2017-12-06 00:44:55   编辑:www.dm48.cn

     就电子产品,特别是消费类产品而言,如何将用户复杂的控制动作转变为直观、便捷且可生产的体验,是用户界面设计面临的终极挑战。用户界面设计一方面要考虑到用户视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉等五种感官的需求,另一方面还要考虑到用户需求对器件或系统的影响。目前市场上推出的大部分产品虽然有效,但主要都是将用户的视觉和触觉分开来处理。从计算机键盘、手机键盘、MP3播放器、家用电器甚至电视遥控器等上面的简单按钮或按键,到音量调节滑条、滚轮和跟踪板[LU1]等上面更高级的单击和滚动特性,输出位置(也就是用户的输入或操控动作的结果[LU2])与用户的输入位置是截然不同的。要是能让输入和输出,即视觉和触觉完全达到一致,那该有多好啊!而这种视觉和触觉的一致性正是触摸屏的基本优势所在。


让视觉和触觉完全达到一致说起来简单,但做起来则不啻为一场意义深远的技术突破,其将彻底改变用户与电子产品互动的方式,因此有人将此称为用户界面的革命。触摸屏的透明特性允许用户直接“触摸”显示屏上的不同内容,人们对这样的用户界面设计发出感叹。因为用户再也不用去找电子设备周边的这个或那个按钮,如计算机鼠标或键盘甚至手机上的拨号按键,而是直接与固化在设备“大脑”(即其操作系统)中的应用进行互动。这是一场革命性的变化,这种操控方式可让用户直接掌控强大的操作系统和应用程序,一切尽在用户的指尖。当然,我们能在计算机屏幕上使用鼠标和跟踪[LU3]板访问应用程序,不过这种操控不是直接触摸显示屏,不能让用户与屏幕及内嵌的应用融为一体。实际上,我们能通过我们所能想象出来的各种动作或手势来使用触摸屏,让显示屏变得鲜活生动,只要眼睛看到的,都能简单地通过触摸进行互动。目前触摸屏主要分为三大类:单点触摸;多点触摸识别手指方向;多点触摸识别手指位置。


单点触摸屏


触摸屏的功能发展由简及繁,最初的产品只支持最简单的操[LU4]控,就是一个手指触摸屏幕上的一点来实现操控。比如我们每天在附件超市的POS终端机,或者在机场的check-in终端上进行的操作。以前,我们只能通过屏幕周边的机械按钮进行操控,单点触摸屏在此基础上实现了用户界面方面的一大进步。当然,机械和新型电容式触摸感应按钮在我们的家庭、办公室及其他地方无所不在:手机、固定电话、遥控器、电视、电脑及其各种外设、游戏机、电冰箱、微波炉、烤箱,以及无线电和空调等车内电子控制设备等等。现在,如下列图 1 所示的单点触摸屏在显示屏上直接集成了用户控制界面,因此再也不需要传统的机械按钮了。

图 1:单点触摸屏功能


这种屏幕为用户界面带来两大好处,一是设备设计空间得到优化,特别有利于小型设备,因其能在同一区域内同时“安装”屏幕和按钮;二是由于按钮能绑定于操作系统中的任意应用,所以设备使用的“按钮”可以达到无限多个。上述功能主要建立在电阻式触摸屏技术基础之上,在消费电子产品、机场报刊亭、食品杂货店POS终端和车载GPS系统等各种应用中都得到了广泛推广。

点触摸屏——识别手指方向


尽管单点触摸屏和电阻式触摸屏技术很令人吃惊并颇具革命意义,但其还是有两大缺点,一是电阻式技术依赖于触摸屏的物理运动[LU5],尽管影响[LU6]不大,但经过正常的磨损老化后,性能就会下降;二是这种技术只支持单点触摸,也就是一次只能用一个手指在屏幕的某个区域做单一动作。为什么用户与设备的互动只能局限于一根手指呢?苹果公司为用户界面革命做出了不可估量的贡献,其推出的iPhone采用了感应电容式触摸屏。即使在智能电话等小型化设备中,要想充分发挥应用和操作系统的功能,也需要多个手指才能实现最佳的可用性。因为有了苹果公司,用户现在已经很难设想过去是怎么在不支持两个手指的手势动作的情况下,完成诸如下列图 2 所示的照片缩放,以及相册、网页视图的方位改变等相关操作的。


图 2:多点手势触摸屏上的图片缩放

其他技术革新者正在多种设备系统上继续沿用这种多点触摸技术,其中包括 Google G-1和Blackberry Storm智能电话、MacBook Pro和惠普touchsmart台式机和笔记本电脑、便携式媒体播放器以及其他多种应用等。现在,用户又有了新的期待,希望进一步改善用户与其电子产品的互动方式,各种电子产品也都纷纷争相实现用户的这种新要求。


多点触摸屏——识别手指位置


与单点触摸屏一样,识别手指方向的多点触摸屏也有一个局限,就是该技术能在屏幕上同时识别的操作点数量有限。为什么一次只能识别两个操作点呢?用户的两只手有十个手指,当用户之间彼此互动时,屏幕上会出现更多的手指。这就是识别手指位置的多点触摸概念的由来,它可以实现两个手指以上的操控。


Cypress将此技术称为“多点触控全区输入”,它进一步提升了触摸屏可靠的可用性,能满足多种特性丰富的应用需求。可靠性是指我们能以最高粒度准确捕获到屏幕上所有触点的原始数据,尽可能减少屏幕触点定位不准带来的混乱问题的能力。可用性是指众多功能强大的应用可在不同大小的屏幕上受益于双手或两个手指以上的屏幕操控的能力。3D 互动游戏、键盘输入和地图操作等都是使用这种触摸屏功能的一些主要对象。


从根本上来讲,多点触控全区输入技术为设备和系统OEM厂商提供了唾手可得的所有触摸数据,帮助他们发挥创造性,以开发下一代新型实用的技术。


赛普拉斯半导体公司推出的TrueTouch触摸屏解决方案就是多点触控全区输入的一个应用实例。TrueTouch 采用了赛普拉斯PSoC可编程片上系统架构,该架构集成了带有可编程模拟和数字块的8 位微控制器。可实现无与伦比的灵活性和可配置性。TrueTouch解决方案的感应式电容触摸屏控制器能扩展支持各种尺寸的屏幕,可灵活支持单点触摸、识别手指方向的多点触摸和识别手指位置的多点触摸技术。TrueTouch可高度集成外部元件,而且特别适合与各种触摸屏感应器或 LCD 显示屏协同工作。灵活的PSoC架构使设计人员能够在产品设计的最后阶段方便地进行修改,而这是其他触摸屏产品无法做到的。


图 3:可以识别手指位置的多点触摸屏