手機多點觸控

未來的觸摸屏手機應向硬件為一塊大屏幕，有良好的輕薄的身材，并且用戶只需單手操作的方向去發(fā)展。

iPhone向人們展示了前所未有的免觸筆無按鍵和多點觸摸等全新的手機操作體驗。幾乎在同時，業(yè)界帶來了領(lǐng)先于業(yè)界的TouchFlo技術(shù)，從而使大家對WindowsMobile操作系統(tǒng)又有了新的認識——— 它適應觸摸技術(shù)的發(fā)展推陳出新，不斷增強用戶體驗，方便手機操作。更有意思的是，隨著這兩年觸摸屏技術(shù)的普及，諸多所謂“山寨機”也在千元內(nèi)的手機中融入了觸摸功能。

手機屏幕演變迅速 　　手機屏幕的發(fā)展，先是色彩從黑白到彩色，從256色到千萬色，最終發(fā)展到現(xiàn)在的全屏大尺寸多點觸摸，手機廠商不斷地在更新手機屏幕的硬件特性。這其中的原因很簡單：人們使用手機時的唯一人機交互工具就是屏幕，無論打電話、發(fā)短信，還是進行商務(wù)、娛樂功能，都離不開屏幕顯示。于是，要直接簡化用戶的操作流程，自然就想到了讓手機屏幕同時兼具可操作性，而不僅僅是用于顯示。

手機屏幕的演變非常迅速，讓我們以一度憑手寫輸入功能領(lǐng)先的摩托羅拉為例說明。1999年，摩托羅拉推出了全球首款中文手寫觸摸屏手機A6188，它在當時顛覆了傳統(tǒng)的手機數(shù)字鍵盤輸入方式，將手機的文字輸入部分交給觸摸屏和觸筆來解決，僅這一點就足以吸引消費者的眼球，成為當時無數(shù)高端用戶的不二選擇。但似乎當時人們只是把觸摸屏手機的功能簡單地等同于手寫輸入，而忽略了觸摸功能其實可以滲透到手機各項功能操作本身，提升手機的整體操作效率和視覺感受。

于是，隨著時間的推移，市場上不斷出現(xiàn)了不以手寫功能為主打的觸摸屏手機。比如摩托羅拉推出的E680和E6，分別以游戲和娛樂為主題來宣傳觸摸屏手機，微軟也漸漸淡化非觸摸屏手機，把提高觸摸屏的用戶體驗放到第一位，強化并突出觸摸屏給用戶帶來的便捷。

但這一切都被iPhone的震撼上市打斷。iPhone完全顛覆了觸摸屏的使用體驗，使大家明白原來一部手機可以沒有觸筆沒有按鍵，簡單地通過手指觸摸或多點觸摸完成原本只能通過煩瑣的菜單才能完成的復雜操作。iPhone還強調(diào)了軟硬件的無縫結(jié)合，在OS(操作系統(tǒng))設(shè)計之初就考慮到觸摸這個行為模式對程序操作的影響，與此同時特別注重UI(人機界面)、程序設(shè)計、按鍵風格等細節(jié)，無不體現(xiàn)出要從根本上解決人機互動的基本體驗的宗旨。它的出現(xiàn)帶動了整個觸摸屏技術(shù)的迅速延伸和相關(guān)軟件產(chǎn)業(yè)的變革。

手寫不等于觸摸屏

觸摸屏到底是怎樣一個高科技產(chǎn)品?我們先從觸摸屏的硬件種類說起。目前市面上的普通觸摸屏手機(如摩托羅拉、索尼愛立信、三星、多普達等品牌的產(chǎn)品)通常使用的是電阻式觸摸屏。這種觸摸屏利用壓力感應進行控制，它的主要組成部分是一塊與顯示屏表面非常匹配的電阻多層復合薄膜屏。當手指或觸筆點擊觸摸屏時，兩層導電層在觸摸點處產(chǎn)生接觸點，這時電阻發(fā)生了變化，在X和Y軸兩個方向上產(chǎn)生信號，然后送到觸摸屏控制器?？刂破鱾蓽y到這一接觸點并計算出準確的位置，再根據(jù)模擬鼠標的方式運作，轉(zhuǎn)化成不同的具體操作效果。這就是電阻技術(shù)觸摸屏的最基本原理。

簡單地說，就是觸摸屏相當于一個輸入傳感設(shè)備，能代替鼠標或鍵盤等，直接對設(shè)備進行輸入或操作。因為觸摸屏的操作完全是所見即所得，是一個絕對定位的過程，只要觸摸在屏幕中看到的、用戶想實現(xiàn)的功能的菜單或按鈕，效果即可馬上呈現(xiàn)，不必再通過手機上的硬件按鈕(導航鍵、功能鍵等)的操作進行轉(zhuǎn)化，這樣既節(jié)省了手機的硬件按鍵制造和設(shè)計成本，又為手機屏幕節(jié)省了寶貴的設(shè)計空間。

目前電阻式觸摸屏技術(shù)已非常成熟，投入量產(chǎn)后生產(chǎn)成本降低，已被大多數(shù)手機廠商甚至“山寨”廠商作為手機的基本配置，廣泛應用于各自的新產(chǎn)品中。然而電阻式觸摸屏的技術(shù)在功能上僅限于單點觸摸，并且由于電阻觸摸屏幕正面沒有較硬的材質(zhì)進行保護，在用戶的日常使用過程中，比較容易造成屏幕損壞。因此，要在觸摸屏方面有新突破，仍需要有創(chuàng)新。

于是，新的技術(shù)應運而生。電容式觸摸屏解決了電阻觸摸屏幕的最大問題——— 高硬度的觸摸外屏的使用，使電容觸摸屏有了華麗的外觀以及堅硬的外殼，大大促進觸摸屏技術(shù)的發(fā)展。同時因為其特有的設(shè)計原理，多點觸摸的奇特功能也從不可能變?yōu)榭赡堋?/p>

從這類觸摸屏的構(gòu)造看，它主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，再在導體層外加上一塊保護玻璃層，在觸摸屏的四邊再鋪設(shè)長條的電極，它們于導電體內(nèi)形成低電壓交流電場，人們用手接觸屏幕后，四邊電極發(fā)出的電流將會以十次交叉的方式準確測出觸摸點的位置。這樣的設(shè)計也是對產(chǎn)品本身耐用性的保證，一般來說電容式觸控屏都能夠有充分的空間多加入一塊保護玻璃，能在使用中完全避免電阻式觸控屏極易產(chǎn)生的水波紋現(xiàn)象，更好地保證觸摸屏的畫面顯示效果。

在電容式觸控屏觸摸原理的基礎(chǔ)上，多點觸控操作成為目前的最新科技亮點。從原理上說，電阻式觸控屏每次只能接受一個觸控點，如果觸控點增多，系統(tǒng)就無法對此觸摸點的位置進行正確判斷，從而無法正確響應。而電容式的觸控原理就不同，顯示屏能夠接受兩個或更多接觸點的分析判斷，以此完成更加復雜的程序操作，比如兩個手指同時作用放大或縮小圖片，還可瀏覽網(wǎng)頁，隨時定點放大，使用手機訪問互聯(lián)網(wǎng)不再費勁。

多點觸摸是發(fā)展方向

iPhone的成功得益于軟硬件完美的結(jié)合，又得益于為觸摸技術(shù)量身定做的OS架構(gòu)?；谶@樣的設(shè)計，用戶可以完全不使用硬件鍵盤輸入文字，降低了因此造成的硬件按鍵磨損，廠家也因此節(jié)省了設(shè)計空間，把空間留給大尺寸顯示屏來提升顯示效果。而良好的觸摸屏程序設(shè)計又可以使用戶完全拋棄觸筆，這樣既可以省去觸筆這個配件，用戶也不用為經(jīng)常丟失觸筆而煩惱，還可以解決在一些特殊場合無法單手操作的頭疼問題。筆者大膽地認為，未來的觸摸屏手機都應該向硬件為一塊大屏幕，有良好的輕薄的身材，并且用戶只需單手操作的方向去發(fā)展。

市場研究公司IMSResearch日前發(fā)表的最新報告預計，盡管去年全球觸摸屏手機的銷量還不足3000萬部，但是到2012年觸摸屏手機的銷量將會超過2.3億部。因為iPhone的出現(xiàn)帶給所有手機廠商前所未有的危機感，這是催生更多觸摸屏手機上市銷售的動力。諾基亞已經(jīng)宣布將重點轉(zhuǎn)向發(fā)展觸摸屏手機,會在今后的產(chǎn)品線中全面鋪開觸摸屏手機。而微軟將在明年推出的 WindowsMobile7中實現(xiàn)多點觸摸，完全跟上觸摸屏的發(fā)展趨勢。為了彌補各自操作系統(tǒng)的先天不足，廠商千方百計拿出看家本領(lǐng)優(yōu)化觸摸功能和單手操作性能。例如手機采用TouchFlo技術(shù)優(yōu)化系統(tǒng)，完全擺脫原來靠滾動條實現(xiàn)項目滾動，只要手指按住屏幕左右上下滑動，項目即可自由定位選中，并且能模擬慣性作用滑動，然后慢慢停下來，完全模擬了目前電腦上的操作體驗。這些創(chuàng)新的體驗被稱作觸摸屏的手勢識別，它還廣泛應用于圖片、網(wǎng)頁瀏覽過程中。相信未來由于觸摸屏技術(shù)的不斷發(fā)展，對應的軟件操作會更加人性化，能帶給用戶更美好的操作體驗。

各類觸摸屏技術(shù)原理介紹

電阻式觸摸屏在工作時每次只能判斷一個觸控點，如果觸控點在兩個以上，就不能做出正確的判斷了，所以電阻式觸摸屏僅適用于點擊、拖拽等一些簡單動作的判斷。而電容式觸摸屏的多點觸控，則可以將用戶的觸摸分解為采集多點信號及判斷信號意義兩個工作，完成對復雜動作的判斷。

電阻式觸摸屏

手指觸摸的表面是一個硬涂層，用以保護下面的PET(聚脂薄膜)層，在表面保護硬涂層和玻璃底層之間有兩層透明導電層ITO(氧化銦，弱導電體)，分別對應X、Y軸，它們之間用細微透明的絕緣顆粒絕緣，觸摸產(chǎn)生的壓力會使兩導電層接通，按壓不同的點時，該點到輸出端的電阻值也不同，因此會輸出與該點位置相對應的電壓信號(模擬量)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后即可獲取X、Y的坐標值。這就是電阻技術(shù)觸摸屏的最基本的原理。

電容式單點觸摸屏

[1]當用戶觸摸電容屏時，由于人體電場，用戶手指頭和工作面形成一個耦合電容，因為工作面上接有高頻信號，于是手指頭吸收走一個很小的電流。這個電流分從觸摸屏四個角上的電極中流出，并且理論上流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過對這四個電流比例的精密計算，得出觸摸點的位置。

在電容式觸摸屏問世后多年，觸摸屏都只能每次響應一個觸點。一旦我們操控超過一個觸點，電容式觸摸屏就會因為無法定位而讓光標錯亂。

多點電容式觸摸屏

多點電容觸摸屏是從電容式觸摸按鍵經(jīng)過插值算法引申出來的一種觸摸屏檢測方法，可以支持多點觸摸。如Iphone使用的就是典型的電容觸摸感應實現(xiàn)多點觸摸。

Multi-Touch All-Point ：多點觸摸識別位置可以應用于任何觸摸手勢的檢測，可以檢測到雙手十個手指的同時觸摸，也允許其他非手指觸摸形式，比如手掌、臉、拳頭等，甚至戴手套也可以 。

Multi-Touch All-Point基于互電容的檢測方式，而不是自電容，互電容是檢測行列交叉處的互電容(也就是耦合電容Cm)的變化，當行列交叉通過時，行列之間會產(chǎn)生互電容(包括：行列感應單元之間的邊緣電容，行列交叉重疊處產(chǎn)生的耦合電容)，有手指存在時互電容會減小，就可以判斷觸摸存在，并且準確判斷每一個觸摸點位置。Iphone的觸摸屏采用的是Multi-Touch All-Point的檢測方式。

多重觸控的任務(wù)可以分解為兩個方面的工作，一是同時采集多點信號，二是對每路信號的意義進行判斷，也就是所謂的手勢識別。與只能接受單點輸入的觸摸技術(shù)相比，多重觸控技術(shù)允許用戶在多個地方同時觸摸顯示屏，以便能夠?qū)W(wǎng)頁或圖片進行伸縮和旋轉(zhuǎn)等操作。蘋果iPhone僅允許兩個手指操作，所以又可以稱作“雙重觸控”，而微軟即將發(fā)售的Surface電腦則可對52個觸摸點同時做出響應。

為了實現(xiàn)多點觸控功能，多重觸控屏與單點觸摸屏采用了完全不同的結(jié)構(gòu)。從屏幕的外部看，單點觸摸屏只有很少幾根信號線(一般為4Pin或者5Pin)，而多重觸控屏有很多引線;從內(nèi)部看，單點觸摸屏的導電層只是一個平板，而多重觸控屏則是平板上劃分出許許多多相對獨立的觸控單元，每個觸控單元通過獨立的引線連接到外部電路，所有觸控單元在板子上呈矩陣排列。這樣，當用戶的手指觸摸到屏幕上的某個部位時，會從相應的檢測線輸出信號。手指移動到另一個部位時，又會從另外的檢測線輸出信號。

蘋果公司為iPhone申請了兩種多重觸控面板的專利——自電容(self capacitance)型和互電容(mutual capacitance)型。從使用角度看，自電容和互電容型兩種觸摸屏并無本質(zhì)上的區(qū)別，所不同的是它們的內(nèi)在結(jié)構(gòu)——互電容型觸摸屏有相互隔離的驅(qū)動線和檢測線，而自電容型觸摸屏里只有一層透明電極。 　　在圍棋的棋盤上橫豎各有19道線，最多可以放得下19×19=361個棋子。與此相似，多重觸摸屏上縱橫交錯的檢測線有許許多多的交匯點，照理說每個交匯點都可以作為觸摸點。僅從觸摸屏方面來看，確實可以支持非常多的觸摸點。實際能支持幾個觸摸點，最終還是由DSP芯片以及軟件來決定。

IPhone電容式觸摸屏原理

1.電信號從觸摸屏幕傳輸?shù)教幚砥鳌?/p>

2.處理器利用軟件分析數(shù)據(jù)并判斷每次觸摸的特征。包括在屏幕上的大小、形狀、受影響區(qū)域的位置。如果有需要的話，處理器會將觸摸特征近似的放到同一個組里。如果你你移動你的手指，處理器將會計算出你觸摸的起點和終點之間的差異。

3.處理器利用姿勢特征翻譯軟件判斷出你使用了什么樣的動作姿勢去觸摸屏幕。當你觸摸屏幕時處理器會結(jié)合你的物理動作與你當時運行的iPhone軟件做出綜合的判斷。

4.此時處理器就會執(zhí)行你正在實用的程序。如果有需要的話，處理器也會發(fā)送指令到iPhone的屏幕和其他硬件。如果和演示數(shù)據(jù)沒有任何可以匹配的動作或指令，iPhone將認為這是一個無關(guān)緊要觸摸動作。

電容式多點觸摸屏的發(fā)展趨勢

電容式多點觸摸屏已經(jīng)應用在iPhone及其他手持設(shè)備上，定位單點軌跡/模擬鼠標雙擊是它的基本功能，而對多手指手勢操作的識別和應用成為當前市場的熱點。在便攜式應用中，用戶一手拿著設(shè)備，只能用另一只手操作，因此識別多手指的抓取/平移、伸展/壓縮、旋轉(zhuǎn)，翻頁等手勢操作就顯得尤為重要。

以往，因成本和技術(shù)等因素，電阻式控制面板被采用的量遠遠超過電容式觸控技術(shù)。但在近一階段，隨著工藝進步和批量化，電容式觸摸屏的價格正在不斷下降，與電阻式觸摸屏的價格差距也越來越小，在價格上逐漸具備了與電阻式觸摸屏競爭的能力。多點觸摸技術(shù)隨著市場的成熟和成本的降低，以及獨到的賣點，功能的全面性及穩(wěn)定性，會逐步取代傳統(tǒng)的單點觸摸技術(shù)