Мультитач: что это? Технология Multitouch - что это такое Технология multi touch

Когда мы рассматриваем характеристики смартфона или планшета, зачастую видим в описании много терминов, доселе нам незнакомых. Одним из таких терминов может быть мультитач. Так и написано напротив экрана — мультитач. Что это значит, в характеристиках не раскрывается. На деле же все гораздо проще.

Мультитач образовано от англ. Multi-touch, что можно перевести как «множественное касание». Уже исходя из этого можно сделать вывод, что речь идет об экране (сенсорной панели), которая одновременно поддерживает сразу несколько касаний.

Сколько именно? Вопрос интересный, ведь мульти — множество — в данном случае не говорит об определенном количестве поддерживаемых прикосновений, а значит, мультитач экраном можно называть сенсорную панель, которая поддерживает более одного касания.

Как узнать, сколько именно касаний поддерживает ваш планшет или смартфон? Это можно выяснить с помощью характеристик устройства, однако если вы им по каким-либо причинам не доверяете, не беда, можно воспользоваться специальными приложениями, например, MultiTouch Tester или AnTuTu:

А вот — 5 прикосновений:

Как вы можете заметить, в данном случае сенсорная панель поддерживает до 10 касаний.

Для чего нужен мультитач?

Мультач позволяет использовать дополнительные функции. Вот некоторые из них:

• Сдвинуть пальцы — уменьшить.

• Раздвинуть пальцы - увеличить.

• Двигать несколькими пальцами — прокрутка вверх-вниз, влево-вправо.

• Поворот двумя пальцами — поворот объекта.

Мультитач активно используется в приложениях. Например, в играх порой требуется задействовать больше двух касаний. Значит, если панель поддерживает только два касания (такие встречаются), полноценно поиграть в игрушку не удастся.

Современные технологии постоянно развиваются. Причем темпы развития настолько быстры, что порой даже невозможно уследить за всеми новинками и достижениями. Одним из достижений, которое все же не смогло пройти мимо внимания широких масс является сенсорный экран Multitouch. Он позволяет сделать управление каким-либо оборудованием гораздо проще и быстрее. Для этого сенсорные устройства имеют специальный интерфейс. Кроме этого – это новое слово техники, открывающее множество новых возможностей. Однако у многих возникает вопрос, сенсорный Multitouch экран что это такое?

1. Что такое Мультитач

Мультитач в переводе с английского (multi-touch) означает – множественное прикосновение. Уникальная функция сенсорных систем Multitouch способна одновременно определять координаты двух и более точек соприкосновения. Сенсорная система Мультитач, благодаря своим возможностям, применяется в самых разных областях.

К примеру, сенсорный экран телефона Multitach делает работу с устройством максимально удобной и быстрой. Кроме этого такая система применяется для изменения масштаба изображения, например, при уменьшении расстояния между двумя точками касания изображение уменьшается, а при увеличении расстояния – картинка увеличивается.

Еще одна важная особенность такого сенсора заключается в том, что он позволяет работать с одним устройством сразу нескольким пользователям. Однако, в большинстве случаев, мультитач используется для выполнения других, более простых функций.

1.1. Принцип работы сенсора Multitouch

На сегодняшний день технология реализации Multitouch подразделяется на несколько типов. На самом деле существует огромное множество различных мультитач систем. Все они имеют сложное построение. Оно гораздо более сложное, нежели обычные сенсорные системы Singl Touch. Все существующие типы сенсорных систем мы, конечно, рассматривать не будем. Однако давайте разберем три, наиболее популярных и часто встречающихся сенсора. Итак, Multitouch сенсор, что это такое, и как он устроен?

1.1.1. Проекционно-емкостной сенсор

Данный тип реализации системы Multitouch является наиболее практичным. Благодаря этому он получил наибольшее распространение. Данная технология устроена следующим образом. На внутренней части экрана располагаются электроды. При касании к ним пальцами они образуют конденсатор.

Далее электронный интерфейс распознает емкость получившегося конденсатора и получает возможность определить координаты точки соприкосновения. Особенность такого экрана заключается в том, что они весьма долговечны. Кроме этого они не прихотливы в эксплуатации, то есть они не чувствительны к загрязнениям.

Недостаток подобных сенсоров заключается в обязательном нажатии пальцем на экран. При этом он совершенно не реагирует на другие предметы. Кроме этого, стоит отметить, что при необходимости создания сенсора, имеющего достаточно большие размеры (19 и более дюймов), возникают определенные сложности.

Еще один минус заключается в том, что достаточно большой сенсорный экран, сделанный по проекционно-емкостной технологии, является источником помех. Более того, они весьма сложны в изготовлении.

1.1.2. Резистивная технология

Строение данной технологии заключается в том, что сам сенсорный экран состоит из двух слоев – верхнего и нижнего. Верхний слой сделан из гибкого материала (специальная пленка), а нижний, в подавляющем большинстве случаев, изготовлен из стекла. Между этими слоями располагается слой вещества, которое называется диэлектрик. Этот материал изолирует верхний слой от нижнего, не давая им соприкасаться.

Суть работы такого сенсора заключается в том, что при нажатии на экран верхний (гибкий) слой прогибается и контактирует с нижним (твердым). При этом электронный интерфейс фиксирует изменение напряжения в точке соприкосновения слоев и вычисляет координаты.

Назвать такой сенсорный экран словом «Multitouch» можно только условно, так как он способен реагировать только на два одновременных прикосновения. Работает он благодаря системной программной эмуляции и исключительно в пяти проводной схеме.

К преимуществам данной технологии можно отнести ее дешевизну, а также простоту устройства. Однако при этом она имеет массу недостатков. К примеру, одним из важных минусов является достаточно быстрый износ верхнего гибкого слоя. Кроме этого такой сенсорный экран отличается низкой чувствительностью.

Еще одним существенным недостатком подобных экранов является искажение изображения, из-за весьма толстого слоя сенсора. Более того, искажения могут усиливаться при управлении сенсором. Кроме этого существуют и другие, более мелкие недостатки данной реализации мультитач. Именно поэтому данная технология крайне редко используется на резистивных экранах.

1.1.3. Оптическая технология Multitouch

Сенсорный экран Multitouch с оптическими сенсорами, что это? Данная технология реализации сенсорного экрана Multitouch обладает наибольшими перспективами. Главная особенность заключается в том, что она не имеет ограничений в размерах дисплея, что позволяет использовать ее в самых разнообразных устройствах.

Принцип работы технологии заключается в том, что экран оснащен оптическими сенсорами, которые фиксируют точку касания. Эти сенсоры располагаются по углам дисплея. Стоит отметить, что для работы сенсоров нет необходимости касаться экрана. Другими словами, сенсоры улавливают движения на некотором удалении от экрана, благодаря чему интерфейс распознает палец еще до того, как он коснется поверхности экрана.

Это означает, что управлять интерфейсом можно не только пальцами, но любыми другими предметами. Кроме этого, загрязнение экрана абсолютно не нарушает и не ухудшает работу сенсора. Однако к недостаткам можно отнести нестабильную работу при перепадах освещенности.

2. Работа с сенсорами мультитач

Теперь вы знаете, что такое сенсор Multitouch. Стоит отметить, что для работы с дисплеями Multitouch необходим уникальный интерфейс. Другими словами, приложения и программы, с которыми вы работаете, должны быть синхронизированы с сенсором. То есть, интерфейс мультитач, в момент считывания определенных движений, отправляет программе конкретные команды, которые выполняются приложением.

На первый взгляд все кажется весьма сложным и непонятным, однако на самом деле все просто. Интерфейс сенсора Multitouch имеет набор жестов, которые он способен распознать, и каждому из них соответствует определенная команда. Конечно, самим пользователям все это знать не обязательно, ведь для взаимодействия необходимо знать лишь набор жестов, при помощи которых происходит управление системой.

Теперь вы знаете, как устроены основные виды сенсорных экранов, поддерживающих функцию множественного касания. Стоит отметить, что наиболее востребованным и часто применяемым сенсором в современном оборудовании является проекционно-емкостной экран. Он используется в таких устройствах как:

• Смартфоны и планшеты;
• IMac;
• Сенсорные панели управления и так далее.

3. RTI Multitouch - ЖК "Паруса": Видео

Такая популярность технологии объясняется тем, что именно она позволяет наиболее оптимально реализовать функцию Multitouch. Конечно, как вы уже знаете, для работы системы сенсор имеет уникальный интерфейс, а устройство должно быть оснащено специальным программным обеспечением. Однако с этим в наше время проблем нет, так как оно встроено в современные операционные системы, типа:

• Windows mobile 6.5;
• Windows 7 и 8;
• Mac OS X;
• Android;
• IOS и так далее.

Наибольшей популярностью такие сенсоры пользуются именно в сфере изготовления современных мобильных телефонов (смартфонов), планшетов, сенсорных столов и панелей, а также сенсорных экранов ПК. Такие устройства имеют удобный и оптимизированный интерфейс, который делает работу гораздо более удобной и быстрой. И в этой области наблюдаются наибольшие перспективы развития подобных технологий.

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).

Прежде чем приступить к подробному описанию каждой из технологий опишу общие достоинства и недостатки, присущие этим методам.

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.

Недостатки:

• 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.

Достоинства технологии:

• предельная простота реализации;
• возможность изготовить экран любой самой сложной формы, в т.ч. неплоской;
• возможность изготовить экран любой площади.

Недостатки технологии:

• 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);

Недостатки технологии:

• 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);

Недостатки технологии:

• 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

Добавить метки

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»:)

»

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.