浅谈三大主流触摸屏技术

 

　　随着多媒体信息查询的与日俱增，人们越来越多地谈到触摸屏，因为触摸屏作为一种的电脑输入设备，它是目前简单、方便、自然的而且又适用于中国多媒体信息查询国情的输入设备，触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种技术，我们用户只要用手指轻轻地指碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当，这种技术极大方便了那些不懂电脑操作的用户。这种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。触摸屏在我国的应用范围非常广阔，主要有公共信息的查询，如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询；城市街头的信息查询；此外还可广泛应用于领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等，将来，触摸屏还要走入家庭。随着城市向信息化方向发展和电脑网络在日常生活中的渗透，信息查询都会以触摸屏——显示内容可触摸的形式出现。

　　为了操作上的方便，人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。工作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。

　　当然，我们能在计算机屏幕上使用鼠标和跟踪板访问应用程序，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，初的产品只支持简单的操控，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，如下图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。

　　多点触摸屏——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，尽管影响不大，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GoogleG-1和BlackberryStorm智能电话、MacBookPro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。

　　图2：多点手势触摸屏上识别手指位置

　　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阶段方便地进行修改，而这是其他触摸屏产品无法做到的。

　　触摸屏三个基本技术特性

　　1.透明性能

　　触摸屏是由多层的复合薄膜构成，透明性能的好坏直接影响到触摸屏的视觉效果。衡量触摸屏透明性能不仅要从它的视觉效果来衡量，还应该包括透明度、色彩失真度、反光性和清晰度这四个特性。

　　2.坐标系统

　　我们传统的鼠标是一种相对定位系统，只和前鼠标的位置坐标有关。而触摸屏则是一种坐标系统，要选哪就直接点哪，与相对定位系统有着本质的区别。坐标系统的特点是每定位坐标与上定位坐标没有关系，每次触摸的数据通过校准转为屏幕上的坐标，不管在什么情况下，触摸屏这套坐标在同一点的输出数据是稳定的。不过由于技术原理的原因，并不能保证同一点触摸每采样数据相同的，不能保证坐标定位，点不准，这就是触摸屏怕的问题：漂移。对于性能质量好的触摸屏来说，漂移的情况出现的并不是很严重。

　　3.检测与定位

　　各种触摸屏技术都是依靠传感器来工作的，甚至有的触摸屏本身就是一套传感器。各自的定位原理和各自所用的传感器决定了触摸屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。

　　常用触摸屏的特性比较表