标签: 多点触控

一般提到苹果公司，大家脑海中最先浮现的几个关键词肯定是Mac、iPhone、时尚好用。的确，作为消费电子领域的先驱，苹果固执且神奇地将科技与优雅相结合，重新定义轻薄笔记本；用触屏代替按键，用大块玻璃屏结合金属机身，击败诺基亚，强势收割手机市场超过九成的利润，霸占手机市场长达10年之久，让一些看似难以实现的黑科技走进现实。 但是，大家习惯性忘记1990年前后，苹果公司衰落多年，几乎处于崩溃的边缘。 之后，苹果公司调整了战略，完成了一系列的收购促成了公司的极大成功。其中，有两个转折点式的收购事件，其一，是收购NeXT公司，此次收购为乔布斯的回归铺平了道路；其二是收购Emagic公司，此次收购标志着将苹果公司的MAC定位为专业产品。 1. NeXT INC.：创始人乔布斯的回归及操作系统技术 Steve Jobs 曾一度被迫离开苹果公司，在被苹果解雇后，乔布斯于1985年创建了NeXT Computer公司，并开发可替代Mac和Windows PC的NeXT。NeXT公司的软件吸引了苹果的关注，也就是我们现在所知道的苹果OS X和iOS系统。2001年，苹果推出了Mac OS X，一个基于乔布斯的NeXTStep的操作系统。 NeXT 公司在1988年推出了第一台NeXT电脑，但从生产角度来看，NeXT的产品销售量很有限。该公司大约只卖出了50000台电脑。1997年，苹果于1996年斥资4.29亿美元收购NeXT，此举为乔布斯重返苹果铺平了道路，这一收购也意味着Steve Jobs重新回到他在1976年创立的苹果公司。 回归后的乔布斯在2001年10月23日，苹果推出的iPod数码音乐播放器大获成功，配合其独家的iTunes网络付费音乐下载系统，一举击败索尼公司的Walkman系列成为全球占有率第一的便携式音乐播放器，随后推出的数个iPod系列产品更加巩固了苹果在商业数字音乐市场不可动摇的地位。 2005 年6月6日的WWDC大会上，CEO乔布斯宣布从2006年起Mac的产品将开始使用英特尔（Intel）所制造的CPU（Intel Core）。 2006 年，史蒂夫·乔布斯发表了第一部使用英特尔处理器的台式电脑和笔记本电脑，分别为iMac和MacBook Pro。 2007 年，苹果推出了iPhone，一个结合了iPod和手机功能的科技产品。它也是一个上网工具和流动电脑。 这些产品的发布，奠定了苹果的经典产品线，以及发展的步调。 2. Emagic：将MAC定义为专业产品 2002 年苹果以3000万美元收购了德国这家名为“Emagic”音乐制作公司，在当时这家公司的产品“Logic Pro”音乐制作软件几乎所有音乐爱好者皆知。Logic Audio由Emagic公司出品，是当今在专业的音乐制作软件中最为成功的音序软件之一。它能够提供多项高级的MIDI和音频的录制和编辑，甚至提供了专业品质的采样音源(EXS24)和模拟合成器(ESI)，它的应用将使多媒体电脑成为一个专业级别的音频工作站。不过，它的操作非常复杂和繁琐，不太适合入门级的个人音乐工作室选用。以此，将苹果MAC产品定义为专业级。 之后，收购Emagic后推出了GarageBand，能够让用户以极为轻松且“傻瓜式”的方式制作自己的音乐。 另外，再说两个比较重要的收购案，这两个直接促使苹果手机的成功。 3. FingerWorks：多点触控与手势控制 在iPhone出现前，一般智能型手机须空出约40％的空间来容纳键盘，若功能增加，功能键就必须增加，限制屏幕大小，更增加使用者负担。虽然当时也有少数的触控技术手机，但是那时候的触控技术其实不怎么成熟，开始都是电阻屏，单点触控，不灵敏，而且还需要配合手写笔，属于鸡肋产品。电阻式触控屏幕每次只能判断一个触控点，但电容式触控面板是电场感应原理，可同时判断二个以上的接触点，像二个手指同时放大缩小相片、定点放大缩小、手指拨动浏览网页等复杂的程序操作。 苹果用iPhone重新定义手机，最吸引人之处是革命性的操作方式。Multi-Touch译为多点触控，这项技术是苹果取消手机键盘的基石。虽然此前许多手机、MP4等都配备有触摸屏，但基本上是单点触控、反应迟钝的电阻屏，这和多点触控相差甚远，多点触控无疑更便捷和人性化。完美的多点触控技术，让所有的手机用户发现，原来手机还可以这么用！ 时间回到大约12年前，此时第一代iPhone还未发布，2005年4月苹果以不明价格收购了FingerWorks，这是一家手势识别公司，主要因其多点触摸产品出名。这家美国公司原本专门研究手势操作/手势识别，在当时并不为人们所看好，也没人猜到苹果买它来做什么。但后来看来，这项技术，显然是为了给以后iOS的多点触摸交互打下基础，而如今多点触控已成为一款智能手机必备的功能。 多点触控技术始于1982年由多伦多大学发明的感应食指指压的多点触控屏幕。2007年，搭载多点触控技术的第一代iPhone诞生，掀起了智能手机革命，苹果手机一跃成为世界最受欢迎的手机，其他厂商纷纷效仿推出类似产品。 4. Retina屏幕 所谓“Retina”是一种显示技术，可以把更多的像素点压缩至一块屏幕里，从而达到更高的分辨率并提高屏幕显示的细腻程度。这种技术由摩托罗拉公司研发。最初该技术是用于Moto Aura上。这种分辨率在正常观看距离下足以使人肉眼无法分辨其中的单独像素。也被称为视网膜显示屏。发明创造有两种，一种是革命性创新，另一种是组合式创新，可以看出苹果公司非常注重组合式创新，购买很多技术，组合起来就能发挥巨大的能量。iPhone 4首次配备327PPI视网膜屏幕，同样是3.5英寸大小，960x640的分辨率却是iPhone 3GS的四倍。 Retina 显示屏的普及让我们远离了那个满屏颗粒感的手机时代，超高精细度成当下的发展趋势，各大手机厂商也为了迎合市场推出了2K甚至4K分辨率显示屏。 第三代iPad发布会上，苹果给出了Retina设计标准的公式：a代表人眼视角，h 代表像素间距，d代表肉眼与屏幕的距离。符合以上条件的屏幕可以使肉眼看不见单个物理像素点。这样的IPS屏幕就可被苹果称作“Retina显示屏”。将通常使用距离代入上公式可知：行动电话显示器的像素密度达到或高于300ppi就不会再出现颗粒感；手持平板类电器显示器的像素密度达到或高于260ppi就不会再出现颗粒感。 苹果收购不知名的小公司已经成为了获取技术和人才的一个手段，这些技术很多已经应用于苹果的手机或者电脑中，还有一些可能即将应用于苹果未来的产品中。库克在此前的财报会议中曾经透露，仅仅在一年中，苹果就收购了15家公司来加速和发展苹果的产品和服务。 而这样的收购事件现在以及可以预见的将来还会持续上演。

【导读】：多点触摸感应是电容感应的延伸，电容感应使得触控技术变得更加直观，可以同时检测到多个手指并能识别手势。本文中将介绍电容感应基本原理以及电容感应技术在汽车应用中的改进。在介绍了多点触摸屏/轨迹板的结构和内部操作之后将会探讨多点触摸感应给人机界面(HMI)所带来的改变。 多点触摸感应是电容感应的延伸，电容感应使得触控技术变得更加直观，可以同时检测到多个手指并能识别手势。本文中将介绍电容感应基本原理以及电容感应技术在汽车应用中的改进。在介绍了多点触摸屏/轨迹板的结构和内部操作之后将会探讨多点触摸感应给人机界面(HMI)所带来的改变。 　　 多点触摸感应 　　多点触摸系统的核心是一对相邻电极组成的电容感应。当一个导体如手指接近这些电极时，两个电极之间的电容就会增加(见图1)，可以通过微控制器检测到。另外，电容感应还可用于接近感应，传感器和用户身体并不需要接触到。这可以通过提高传感器的灵敏度来达到。 　　电容感应越来越多的用来取代机械按钮，旋钮，汽车系统中，触摸按钮和滑条(见图2)可以用于车载娱乐、开关后备箱、采暖通风空调控制(HVAC)，以及被动式无钥匙进入传感器(PKE)。机械部件和凹槽(需要更复杂的模具，容易进入灰尘等等)的数量减少了，提高了可靠性并降低了系统成本。 　　 触摸屏轨迹板 　　触摸屏使得用户直接“触摸”设备的应用功能，从而减少对外部按钮的依赖。同样的，在轨迹板上，用户也可以使用本能动作与系统进行交互，例如触摸、轻击、缩放、拖曳。触摸屏主要有三种形式：单点触摸，多点触摸识别手势，多点接触识别位置。 　　单点触摸触摸屏主要是电阻式触摸屏，在同一区域定位屏和按钮。电阻式单点触摸屏的局限是一次只能检测屏幕上的一个手指，手势识别能力有限，传感器容易磨损，性能较差。 　　这些限制带来了投射式电容技术的发展，多点触摸手势触摸屏就是基于这个原理。多点触摸手势触摸屏不依赖于压力来检测用户交互。他们也能够支持同时多点触摸手势识别和跟踪，方便机器屏幕和浏览网页。 　　多点接触识别位置指的是触摸感应表面(轨迹板/触摸屏)能够同时识别接触表面上的两个或两个以上的点。用户双手有十个手指，车上有多个乘客时数量会增加。音乐浏览，地图操纵，身体的电子控制如座椅位置这些都是汽车应用的例子，这些都是触摸屏很好的应用。 　　汽车上的轨迹板方便驾驶员操作系统，如导航和音频子系统，无需伸到中心控制台。轨迹板可以识别字符，不再需要字母数字键。 　　触摸屏的覆盖物有玻璃和塑料，下面是两层透明的导体比如铟锡氧化物(ITO)，他们由绝缘材料分离。ITO层的制式形成了电容栅格。ITO层透明度极高，有助于触摸屏更明亮、更容易阅读。由于不需要压力来检测触摸，所以屏幕更耐用。 　　在轨迹板中，也有类似的电容式传感器结构，只不过系统有一个不透明的保护层，简单的铜层就是传感器。 　　扫描触摸屏传感器，可以检测传感器电容的任何变化，从而检测到手指触摸。分析这些数据可以识别手势，手指范围，手指运动方向。系统还可以驱动输出设备如LED，或着控制电机。 　　支持十个手指的电容式触摸屏和轨迹版越来越多的用在汽车上，被各种各样的汽车系统用作综合界面。多点触摸识别位置感应系统还允许车内的多个用户同时访问触摸屏。此外，汽车网络协议如CAN/LIN，可以集成分布式机电系统到中央控制台。这使得人机界面设计者可以在控制台协调各子系统的运行，用统一风格的用户界面来创建人机界面，增加了灵活性，同时开发人员可以在外观和感觉方面有更大的设计空间。 　　多点触摸识别位置感应可以创建直观的，美观的显示界面，更有竞争力。随着尺寸的增加和处理能力的增强，触摸屏和轨迹板越来越深入人心，他们最终成为汽车界面的选择。 (本文来自: 中国触摸屏网(http://www.51touch.com/) 详细出处参考：http://www.51touch.com/touchscreen/news/front/201207/12-16374.html)

        自2007年带电容触摸屏的移动电话问世以来，用户与移动电话的交互方式发生了重大改变。事实上，这些新近推出的手机非常受市场欢迎，以至于国际数据公司（IDC）预测到2013年，基于电容式触摸屏的手机的销售量将增至4亿台以上。这占到了所有基于触摸屏的手机（5亿台）的80%，在届时的全部14.6亿部（预测数字）手机中占到近30%。 　　目前市场上有如此之多的电容式触摸屏手机型号，所以大多数用户以及工程师对这些触摸屏提供的用户体验改善都十分熟悉。简而言之，它们引入了一种动态的、软件控制的用户界面（UI），能够针对运行在设备上的许多应用进行快速的定制。此外，有了触摸屏之后，就不再需要传统机械按钮，从而能够在不增大设备尺寸的前提下获得大得多的显示区域。而且电容式触屏技术是全固态的，可得到极长的设备寿命，而显示屏的光学失真却极小。   　　 触摸和其他传感器 　　许多触摸屏设备都使用其他的传感模态，以增强触摸屏体验。最值得注意的是，许多手机的设计之中都已经采用了基于触感和加速度计的运动传感。 　　不过，OEM公司越来越多地希望自家的手机脱颖而出，并希望充分地探索和优化下一代手机的设计体验。因此，Synaptics与Immersion，TheAlloy设计公司，Astonishing Tribe（TAT）公司以及德州仪器公司启动了Fuse概念手机项目（见图1），以创建引人注目、功能丰富的UI，它具有新型的传感输入模式、炫目的图形显示和触感反馈功能。                                    　　 　　图1 Fuse概念手机创新地使用了触摸和触感反馈来提供更有吸引力的用户界面 　　本文将通过Fuse概念手机进行案例分析，简要地描述在实现丰富的触摸输入子系统和触感体验优化时所遇到的设计难题及其解决方案。 　　 实现难题   　　尽管Fuse手机基于TI OMAP 3630参考设计，但为了更好地优化传感硬件，其硬件却不局限于任何旧式手机平台。这种方法具备一些明显的优势： 　　● 通过集成的传感器和应用缩短了延迟、加快了速度。 　　● 极佳的多点触控用户体验：应用将具有类似于其外观的“感觉”，并像预想的那样做出“响应”。 　　● 对无经验用户而言，增添了更为直观的使用方式，带来了卓越的用户体验。 　　正如大多数工程性项目一样，难题在于如何在紧张的最后期限来临之前将几项新技术整合起来，并体现出全部优势。在项目研发期间，所遇到的触摸和触感方面的主要技术难题包括： 　　● 多种传感器的总线竞争。 　　● 系统的正确暂停，以实现极佳的触感体验。 　　● 用户界面与多个输入、输出通道的协调 　　在设计Fuse手机时，最主要的问题是总线竞争和传感器冲突。鉴于设备触摸屏上有4个独立的传感器，背触摸板、压力传感器和加速度计在彼此的数据正确或不正确时的同步对于用户界面能否正常工作是至关重要的。用户界面和系统的设计必须做到，在任何给定时刻都只使用正确的传感器。 　　例如，在拨号时，压力传感器和加速度计很容易被忽略，但是从理论上说，用户应该可以选择使用前触摸屏和背触摸板来输入数据。如果两个传感器都启用，那么用户必须避免意外触碰到错误的传感器。 　　解决这个问题的一种策略是，开始时同时启用这两个触摸区域，然后，一旦用户开始输入数据，就只监视用户选择的触摸传感器。另一种方法是给触摸屏和背部传感器的每次按压增加很大的去抖动，以确保输入的有效性。 　　 触感效应   　　在开发Fuse手机时，设计需要容纳一块“浮动的”触摸屏。也就是说，触摸屏不再是紧紧地固定在手机外壳上，而是需要少量的横向顺性，以便得到更简洁和响应更快的触摸屏触感反馈。为了克服屏幕上任何明显的顺性或“粘滞”，工程师们开发了特制的安装扣眼，为触摸屏提供横向支持。 　　电容传感器适用于这种类型的悬浮设计，因为它们能够进行恰当的调节以便在接触时触发，这一点不同于电阻式触摸屏——后者需要更大的压力。它还支持压力传感器和多级触感效应触发，其中根据电感触摸的尺度或长度的不同会出现不同的触感效应。 　　更好的加速度计使用 　　另一种传感器——加速度计，通常被认为已经存在于许多商用手机上的一种成熟的传感器。不过，除了某些专业的第三方应用之外，它目前在设备上的主要用途是在纵向和横向模式之间切换——只不过在许多情况下并不可靠。 　　为了让加速度计成为用户界面的一个重要部分，Fuse开发团队遇到了一些新的障碍。正如前面所提到的，总线竞争是所有传感器都存在的问题，特别是在多种传感器都与用户界面有关的模式之下的时候。这种情况通过用户界面中的“抖动”表现出来——其将在软件层次加以处理。 　　在Fuse手机用户界面的主屏幕上，倾斜设备将造成图标向上或向下滑动，并产生相应的触感效应。为了避免这种行为显得迟缓，加速度计具有很高的刷新率。与此同时，用户界面要加以调节，以避免很轻微的倾斜就造成图标在屏幕上滑动。另一方面，对于弹球游戏而言，加速度计的快速响应使得游戏体验几近乱真。这再一次重申了用户界面设计对于控制复杂的传感器集合的重要性。 　　 定义用户界面   　　这个项目成功的关键在于Fuse合作开发者合在一起的用户界面定义。它们的演化包括最初的概念（由Synaptics提出，TheAlloy进一步加以定义），运行正常的用户界面，以及最终的解决方案（由TAT全部实现）。最初的指导方针确保了在整个开发过程中体验都接近于目标定义。 　　此外，最初的计划有助于多家合作单位集中关注如何将它们各自的技术应用到一种具有凝聚力的体验，而不仅仅是杂乱演示的简单堆积。所有这些的启示就是以用户为中心的自顶向下设计的重要性，因为如果没有这种自顶向下的设计方法，就很难将多种技术集成到一种整体的风格。尽管多种传感器确实能够增强用户体验的丰富程度，但只有用户界面才能够确保在正确的时间使用正确的传感器，并协调一致。 　　输入、可视化和触感效应的时间选择对于更为丰富的用户体验是至关重要的。也就是说，如果设备要良好地运行，那么无论是传感还是触感，每种技术的贡献都需要作为整体的一部分加以规划，而不能将其看作独立的技术特点。用户界面将所有这些都集成在一起，创造出了极佳的体验。 　　在不断扩张的智能手机市场上，对脱颖而出的持续需求使得很多设计人员都在搜寻用户体验的创新。随着基于触摸屏的手机被市场所接受，在使用其他传感输入以及触感输出对触摸屏交互方式加以补充时，存在着大量的机会。 (本文转自电子工程世界：http://www.eeworld.com.cn/dygl/2012/0507/article_12032.html)