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隔空指点的小魔法 悬浮触控技术解析
  • 2012-9-6 14:51:12
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:王诚
  • 作者:DR.Crazy
【电脑报在线】“食指成触屏手,指腹起茧,关节使用过度,伤不起啊!”、“用智能手机看网页,一滑动页面就点到广告,烦死了!”……相信这些情况或者是抱怨对于各位智能手持设备用户来说并不算什么新鲜事,就算手机屏幕再光滑,手指头在上面长期持续摩擦也是受不了的,而滚动网页误点链接也的确是一件让人很抓狂的事。不过这些问题以后不会困扰我们了,因为有了它:悬浮触控技术。

    “食指成触屏手,指腹起茧,关节使用过度,伤不起啊!”、“用智能手机看网页,一滑动页面就点到广告,烦死了!”……相信这些情况或者是抱怨对于各位智能手持设备用户来说并不算什么新鲜事,就算手机屏幕再光滑,手指头在上面长期持续摩擦也是受不了的,而滚动网页误点链接也的确是一件让人很抓狂的事。不过这些问题以后不会困扰我们了,因为有了它:悬浮触控技术。


为什么要悬浮触控?


    前面也提到了,减少手指的摩擦、避免浏览网页等划屏操作时的误点,都是悬浮触控能够解决的问题,而悬浮触控技术另一个很吸引人的点就是可以隔着某些非导体材质进行触控,说白了就是你可以戴着手套操作智能手机和平板了——相信在高寒地带工作的朋友对此功能的意义有深刻的理解。从广义的方面来看,我们甚至可以认为直接触控+悬浮触控让智能手持设备的触控变成了“三维”模式,在这个基础上还可以开发出更多不可思议的应用来。


触手可及的悬浮触控


    虽说悬浮触控听起来像是未来的技术,但其实索尼早在它的Sony Xperia sola手机中使用了它,并把它命名为Magic Floating Touch。另外,几天前在柏林亮相的三星Galaxy NoteⅡ,也采用了自家的Air View悬浮触控技术,且可配合Spen使用。所以,其实悬浮触控技术已经在我们手边了,那么就让我们来具体了解一下它的原理。


悬浮触控的工作原理


    我们知道,使用电容屏的智能手机都是通过使用电容式触摸感应来判定使用者在屏幕上触摸点的坐标。而电容式触摸的判定是通过覆盖在手机上的X-Y电极网格工作的,通过触摸时上面的电压变化来确定手指触碰的位置点。另外,我们把触摸手机屏幕时发生的事件称为触碰事件——这一概念与悬浮触控的触发事件相并列。而所谓的悬浮触控其实与这个原理本质上是相同的,不同的地方仅仅是感应的距离!


  以索尼的Magic Floating Touch技术为例,它在电容触控屏上同时采用了自电容和互电容。互电容用来实现多点触摸检测,而自电容由于能够产生比互电容更强的信号,所以就被用来实现悬浮触控(但由于“鬼影ghosting”效应的原因,自电容无法实现多点触控)。下面我们进行详细的解说。


自电容与“鬼影”



自电容触控检测原理,圆点为触控点,叉为“鬼影”


    从图示中可以看到,对于自电容触控检测系统来说,X-Y电极网格的每条X轴和Y轴都是一个电容传感器(注意,是每条线,这一点很重要),因此,在单点触控时,我们通过被激活点所在的X与Y轴两条线,就可以确定出触控点的位置,实现触控操作。另外,由于自电容传感器可以创造很强的信号,所以可以检测到屏幕上方最高20mm处的触控操作,悬浮触控也可由此实现。但是,当两根手指进入检测区域的时候就麻烦了,同时激活的四条坐标轴(例如图中的X1、X3、Y0、Y2)就会被判定为触控了4个点,其中的(X1,Y2)和(X3,Y0)就是“鬼影”,并非实际的触控点。所以,由于鬼影效应的存在,自电容是无法实现多点触控操作的。  

互电容的多点神技



  互电容触控检测原理,不会产生“鬼影”


    而对于互电容来说,X-Y电极网格的每条X轴和Y轴交叉的点才是一个电容传感器,相比自电容通过两个轴来判断触控点的方式要精确得多了——它可以真正精确到每个点。自然也就可以实现多点触控了。但是,由于每个X轴和Y轴交叉的点面积很小,导致传感器产生的电场也很小,手指悬浮在它上面很难被感应到,所以单凭互电容来实现悬浮触控也是很困难的。

 

自电容+互电容=带悬浮触控的多点触控智能手机



    其实讲到这里,相信很多朋友已经明白了,其实索尼采用的悬浮触控方案也就是把自电容和互电容两种传感方式结合而已。其中互电容用于实现正常的多点触控功能,而自电容则用于检测悬停在屏幕上方的手指。当然,由于索尼这套悬浮触控技术依赖的是自电容,所以从物理结构上就决定了不可能实现悬浮多点触控,只能在直接触碰的情况下实现多点触控。  索尼这项技术是与Cypress Technologies合作开发的,好处就在于可以利用现有的电容式触碰传感器,来区分悬浮触碰和直接触碰,而且普通的Android应用程序均能不受悬浮触控判定的干扰而正常地工作,只有专门监听悬浮触控判定的应用程序才会做出反应。


    和前面分析电容触控原理时提到的“触碰事件”相似,“悬停事件”也是APP开发者非常关心的新名词。我们用“触碰事件”来引发点击、滑动、拖动等操作,而“悬停事件”则可用来引发很多新的操作。


    例如,在索尼的Xperia sola手机上,“悬停事件”可以被内置的浏览器所识别,从而实现悬浮手指的滚动页面的操作。就好象在PC上使用鼠标,让鼠标指针悬停在网页上可以滚动页面一样。目前,标准的HTML5悬停事件在Xperia sola手机内置的浏览器上已经实现,所以要在其他手机上实现也并不是什么难事了。

 

写在最后

期待悬浮触控应用的爆发


    前面我们也提到了,悬浮触控让智能手持设备的触控多了一个距离的元素,相当于把触控给“3D化”了。可以想象,未来我们甚至可以用手指与触控屏的距离来模拟汽车游戏的油门、抚摸数码宠物的力度、雕塑家的刻刀力度……当然,前提是对距离精度的识别要够,相信这对于研究悬浮触控的科学家们来说并不是什么难题,也许不久的将来,悬浮触控技术会成为智能手持设备的标准配备了,到时候会有更多精彩的应用等着我们。


延伸阅读

Galaxy Note通过刷新CM9固件实现Spen悬浮触控


    前不久CM9的Android 4.0.4版For Galaxy Note固件放出,其中最吸引人的一项功能就是让Galaxy Note实现了和索尼Xperia sola类似的Floating Touch!我们知道Galaxy Note Ⅱ上的Air View悬浮触控看起来很酷,现在用Galaxy Note的朋友也可以先爽一下了!


    根据实际体验,开启此功能后,Galaxy Note会在悬浮触控时在屏幕上显示一个光标,方便用户定位。目前还只有一些浏览器应用可以实际享受到悬浮触控的便利,但专门的应用程序依旧十分匮乏。不过,这至少证明悬浮触控目前是可以靠软件来实现的(也许比自电容+互电容的模式悬浮距离要短,但至少是能用了),所以普及起来会很快!

 
本文出自2012-09-10出版的《电脑报》第36期 E.硬件发烧友
(网站编辑:黄旭)


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