指尖上的科技

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  如今触摸屏已经发展成为数码产品使用最广泛的一类产品,从手机到平板电脑,而今就连笔记本的发展也已经全面转向了触控操作。谈到触摸屏,我们就不由得会想到苹果,因为苹果是率先使用电容屏到自家产品上的,并将触摸体验提升到了一个全新的高度进而让全世界人们对这种全新的触摸体验认可并由此依赖。事实上,如今的触摸屏是经过了一段相当长期的发展过程。现在,就让我们回过头来看看那些具有划时代意义的触摸屏产品吧!
  1971年
  美国人山姆·赫斯特(Sam Hurst)发明了世界上第一个触摸传感器,被视为触摸屏技术发展的开端。当年,赫斯特在肯尼迪大学教书,因为每天要处理大量的图形数据而不胜其烦,就开始琢磨怎样提高工作效率,用最简单的方法搞定这些繁琐的图形。他把自己的三间地下室改造成了车间,一间用来加工木材、一间制造电子元件、一间用来装配这些零件。在这里最终制造出了最早的触摸屏。这种触摸屏被命名为“AccuTouch”,由于是手工组装,一天生产几台设备。1973年,这项技术被美国《工业研究》杂志评选为当年100项最重要的新技术产品之一。
  不久之后,赫斯特成立了自己的公司,并和西门子公司合作,不断完善这项技术。这个时期的触摸屏技术主要被美国军方采用,直到1982年,赫斯特的公司在美国一次科技展会上展出了33台安装了触摸屏的电视机,普通用户才第一次亲手“摸”到神奇的触摸屏。
  1983年
  到了上个世纪八十年代早期,当一些公司还在手忙脚乱地生产鼠标的时候,惠普公司于1983年推出了其第一台商用触摸屏电脑:HP-150。屏幕上网格红外线可记录手指运动,但其感应器会堵塞灰尘需要经常清洁。这台PC配置了MS-DOS操作系统和Intel 8088微处理器,它最初被当作一个带有可触摸的屏幕组件的数据终端。研发团队们集思广益出有创造性的新方式来利用这个屏幕。HP-150安装了两个3-1/2英寸HP 9121磁盘驱动器。这是首个美国商用的3-1/2英寸软盘驱动器。这些驱动器更便宜、更可靠,并可以保存和5-1/4英寸IBM兼容驱动器同样数量的信息。它被作为现在惠普的Touchsmart电脑的前身而被人们记住。
  1993年
  时间进入九十年代,触摸屏技术开始在民间获得了不小的发展。那时的触摸屏主要以电阻式触摸屏为主,被广泛应用在任天堂的DS掌上游戏机、PDA等产品上。其中具有代表性的就属苹果公司的这款Newton PDA掌上电脑了。
  这款称为Newton Message Pad的产品使用了苹果公司自己开发的操作系统,是世界上第一款没有键盘,使用触控笔来操作的掌上电脑,这种全新的硬件形式也确定了今后掌上电脑的发展方向,成为现代掌上电脑的鼻祖。不过,创新并不意味着成功,由于糟糕的手写识别问题和昂贵的价格,Newton总共只卖出了不到30万台,加上重新入主苹果的乔布斯把主要精力集中在个人电脑核心业务上,Newton最终以失败告终,1998年初,苹果公司彻底停止了Newton的生产。
  1993年
  同年,IBM还联合贝尔公司,发布了世界上第一个配备触摸屏的移动电话“Simon”。它是世界上公认的第一部智能手机,由IBM与BellSouth合作制造。在当年制造时,它就已经集手提电话、个人数码助理、传呼机、传真机、日历、行程表、世界时钟、计算器、记事本、电子邮件、游戏等功能于一身。其最大的特点就是,没有物理按键,输入完全靠触摸屏操作。这在当时造成了不小的轰动。1994年全面上市时的价格为899美元,在美国有近200个城市在销售“Simon”。
  1996年
  接下来,Palm出现了。1996年的4月,第一部PalmPilot掌上电脑Pilot 1000问世了,它使用的是自家开发的Palm OS 1.0操作系统,只有256K内存,随后,配备了512K内存的Pilot 5000也上市了。
  在开始的5个月时间里,PalmPilot销量平平,然而很快,人们就发现这个小玩意儿使用简单,能与个人电脑同步数据,而且价格还十分便宜。因此PalmPilot的销售迅速增长,同年还获得了PC Computing的“年度易用产品”MVP奖。虽然当时Pilot的功能还十分简陋,但是它已经具备了后来Palm的很多特征,从外型、按钮布局到手写识别系统。不过Palm公司虽然在技术上是成功的,却不是一个商业上成功的公司,最终导致了被惠普公司收购的命运。
  2000年
  微软创始人比尔盖茨看到手持平板终端的市场前景,并于2002年推出了搭载Windows XP系统的平板电脑,不过因价格高昂少有人问津。
  2004年
  进入21世纪,触屏智能手机普遍流行,诺基亚Symbian系统手机、微软Windows Mobile以及索尼爱立信UIQ平台手机在此浪潮中推波助澜。
  2007年
  苹果的iPhone震惊了智能手机行业,苹果开始在第一代iPhone手机上采用“投射式”电容触摸屏技术,它的电极排列更精密,引发了手机行业的一场革命。iPhone触摸屏的供应商是来自台湾的宸鸿(TPK)。TPK创始人江朝瑞最先带着这一技术拜访的公司其实是诺基亚,但这个技术没有被当时的诺基亚采用。
  后来发生的我们都知道,触摸屏开始出现在越来越多的手机上。市场研究集团NPD DisplaySearch发布的报告说,在2011年的时候,电容式触摸屏已经替代了电阻屏,成为手机行业的主流技术。
  2008年
  微软推出了一款8500美元的触屏电脑,相对来说更适合商用而不是家用,该系统可以供多人同时触控电脑,而2009年推出的Windows 7系统使得家用电脑支持多点触控。
  2010年
  iPad诞生,这是一款苹果公司于2010年发布的平板电脑,定位介于苹果的智能手机iPhone和笔记本电脑产品之间,通体只有四个按键,与iPhone布局一样,提供浏览互联网、收发电子邮件、观看电子书、播放音频或视频、玩游戏等功能。   起初,iPad被指“仅仅是一部大的iPhone”,缺少摄像头以及多任务处理等问题被广为诟病。但在美国发布后的一个月内,iPad销售量就突破了100万台。
  2012年
  这一年,触摸屏工艺得到了更多的突破。诺基亚在Lumia系列手机上的“超敏感触摸屏”将传感器和显示屏融合在了一起。
  过去,传统的手机触摸屏从外向内由四个部分组成,分别是盖板、非集成式传感器、显示屏、机身,其中传感器又是由感应器和传送器两个组件组成的,这两个组件共同负责处理手指按压屏幕时所产生的静电信号。在这种设计中,显示器必须首先通过传送器,才能接收到感应器发出的信号。
  而对于超敏感触摸屏,感应器和传送器的位置都发生了变化:传送器挪到了显示屏背部,而感应器则直接放置在了显示器上方,变成了显示屏的正面。
  这个调整带来了两点好处。首先是节约电量,因为超敏感触摸屏不会像普通屏幕那样,由于分离式的传感器设计吸收了显示屏发出的一部分光,导致收集消耗额外电量;另一个更明显的变化是抗干扰能力的提升。此前有其他介质,比如带着手套就无法操控电容屏,原因在于手套干扰了电场,使手指与触摸屏接触产生的电流受到影响,无法完成准确的触摸操控。现在通过传感器直接接触显示屏,帮助传感器捕捉更弱的触摸信号,比如来自指尖、手套和手帕的触摸信号,使“戴着手套操作触摸屏”成为可能。
  这种将显示屏尽可能接近感应器的设计正在成为触摸屏行业的一大趋势,它主要被分为“In-cell”和“On-cell”两种模式,前者是液晶面板内部直接嵌入触摸传感器,后者则是像“超敏感触摸屏”一样,在显示面板的上方安装传感器。
  相比On-cell,In-cell将过去的两层屏幕变成了一层,它带来更薄的机身,也通过触摸层的整合减少零部件数量。苹果iPhone5是最先采用了这种触摸屏技术的手机,只是将传感器直接嵌入显示屏的工艺还有些复杂,因此仍然面临产品合格率不够高的问题。
  2013年
  并不是所有厂商都从超灵敏的角度去尝试突破触摸屏领域的局限。索尼就在自己的智能手机上使用了悬浮触控技术(Floating Touch)。这项由索尼移动和Cypress Technologies联合研发的技术也是业界最受关注的触摸屏技术之一。
  从技术角度而言,浮空触屏技术是将两种类型的触摸屏——互电容(Mutual Capacitance)和自电容(Self-Capacitance)进行了结合。
  索尼移动通信的相关人士表示,这一技术必须合理排列两种电容,并对触摸传感器的控制软件进行调整。如果软件太灵敏,就失去了精准度,无法实现传统的多点触控;而如果灵敏度不足,就感应不到在屏幕上空的“触控”操作。
  自电容在早期的智能手机上比较常见。其技术特点是感应信号强大,支持“靠近”屏幕上方,而不是直接接触屏幕的手指动作进行侦测。但自电容屏幕能感应的真实坐标有限,比如在四个坐标中,只会感应到其中的两个点,而另外两个则被称为“鬼点”,与电阻式触摸屏一样,它无法实现多点触摸。
  互电容被广泛用于现在的主流智能手机。它在手指与两组电极交叉的地方形成电容,所有的横向和纵向交叉点上,每一个电容值的大小都可以得到识别和测量,计算出每个触摸点的真实位置。但互电容传感器的电场很小,以至于信号强度很低,无法感应到那些非常弱小的信号—这也是过去的触摸屏无法支持戴手套操作的原因。
  在结合了互电容与自电容之后,“浮空触屏”可以通过两种方式与人的手指进行互动:当手指在屏幕上方时使用自电容进行感应,而当手指接触屏幕时则使用精准度更高的互电容。这一技术目前还有一个最大的问题:当进行“浮空”操作时,它是没有办法实现多点触控的。不过它仍然是可以让应用程序设计师有更多发挥空间的一项令人兴奋的技术。而如今的更多的“非手部接触”式操控技术也开始崭露头角。除了被广为宣传的“手势操作”,还有“眼球控制”。这些技术都让触摸屏技术遇到了不小的新挑战。也让人与终端设备有了更丰富的互动方式。这些技术还不够成熟,所以如今触摸并不会马上被取代,但它似乎也应该开始考虑还能够走多远了。
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