Stevie Bathiche z týmu Microsoft Surface Team podrobně vysvětluje technologii stylusu v Surface Pro 3

Během Reddit AmA by Surface týmu od Microsoftu, Stevie Bathiche z Surface týmu napsal dlouhou odpověď na Reddit vysvětlující technologie Stylus dostupné na trhu a proč Microsoft zvolil N-Trig před Wacom. Přečtěte si jeho celou odpověď níže.

Ahoj.. tohle je StevieB. Očekával jsem otázku digitizéru pera... tak jsem přemýšlel, jak o tom mluvit o víkendu. Doufám, že to pro vás i pro ostatní bude užitečné. Pokusím se odpovědět na zbytek vašich předchozích otázek. Níže je o vaší otázce Wacom a Pressure.

Existují 3 hlavní typy technologií perových digitizérů: elektromagnetické, pasivní kapacitní (ta pera s vodivými pryžovými hroty, která oklamou digitizér, aby vypadal jako prst), a aktivní kapacitní.

Elektromagnetické funguje tak, že přes celé zařízení je umístěna deska s plošnými spoji, obvykle umístěná pod displejem a jeho podsvícením. Jedná se o zcela oddělený systém od dotykového digitizéru, který je obvykle umístěn před displejem. Deska s plošnými spoji má spoustu planárních cívek, které vyzařují elektromagnetické pole (jako jedna strana transformátoru). Druhá strana transformátoru je umístěna v samotném kotci. Jak se pero přibližuje k těmto polím a navíjí se, spojuje EM signál a přidává zátěž. Toto zatížení je zachyceno přes několik cívek a poloha doteku je pak interpolována. Tyto siločáry mohou vyzařovat 15 mm nebo tak nad displejem, a tedy mechanismem pro vznášení. Data jsou přenášena z pera do zařízení (údaje o tlaku a tlačítku) úpravou frekvenčního obsahu zátěže. Pro získání orientace je typicky sekundární cívka/obvod.. a jednoduchý trig může extrapolovat orientaci pera.. to je důležité pro pozdější odstranění mechanické paralaxy. Mezi těmito třemi je tato technika nejdelší.

Pasivní stylus funguje tak, že jednoduše funguje jako prodloužení vašeho prstu tím, že je vodičem, který se pasivně spojuje s elektrostatickým signálem z vysílacích a přijímacích řádků a sloupců digitizéru. Tato technika používá stejné průhledné vodivé čáry před displejem k vytvoření prstu i „falešného“ prstu/stylusu.

Konečně, aktivní kapacitní řešení začala přicházet do praxe na počátku 2000. století. Jejich provozní režim spočívá v použití stejných průhledných vodivých linek jako pasivní stylus výše, ale hrot pera vstřikuje elektrostatický signál, který je zachycen těmito dotykovými kapacitními linkami. Představte si, že pero je mini rádio a snímací čáry před displejem zařízení jsou malé antény. Spojení (kde se kříží řady a sloupce průhledných vodivých čar), které přijímá nejsilnější signál, koreluje s polohou pera. K tomu pero obvykle potřebuje baterii, ale pero může vysílat všechny druhy signálů z tlačítek, tlaku a dalších. Před pár lety jsme koupili opravdu fantastickou technologii aktivního kapacitního pera a dotyku: možná si pamatujete na společnost, která dělala volební výbory CNN... Perceptive Pixel. Toto je bezpochyby nejfantastičtější technologie pera pro velké nemobilní obrazovky. Aktivní kapacitní pole vzdorovitě vykazuje velkou aktivitu řady různých dotykových tvůrců, protože jde o přirozené rozšíření dotykové technologie a její integraci s dotykovým řešením.

Nyní pojďme k tomu, co dělá skvělý stylus z hardwarově vnímavého:

1) Přesnost je král. Čím přesnější a konzistentnější je hrot pera se skutečným inkoustem na displeji, tím přirozenější a přesnější jste jako umělec a uživatel schopni provést. A. Problém přesnosti je rozdělen do 3 kategorií:

i. Vizuální paralaxa: od špičky pera po inkoust na obrazovce. Tady je podle vás špička pera.

ii. Elektronická paralaxa: od špičky pera k digitizéru a tam, kde si digestor myslí, že špička pera ve skutečnosti je.“

iii. Přesnost a linearita digitizéru přes celou obrazovku.

2) Pocit a zvuk: měl by znít a cítit se jako psaní na papír.

3) Hmotnost pera, pocit a ergonomie.

4) Konzistentní a přesná citlivost na tlak

5) Tlačítka pro přepínání režimů (mazání, výběr a další příkazy)

6) Latence: zpoždění inkoustu za špičkou pera (velmi závislé na aplikaci)… dobří vývojáři dokážou toto číslo snížit na minimum.

7) Detekce dlaně, aby počítač mohl odmítnout falešné dotyky.

8) Integrace zařízení: jak se hodí a požadavky na průmyslový design.

Nyní, když máme trochu pozadí různých oblíbených možností digitizéru per a hardwarových charakteristik toho, co dělá dobré pero. Pojďme si stručně představit výhody a nevýhody každého z nich (vynechám pasivní stylus, protože stále nabízí zjevný kompromis ve zkušenostech pro naše současné aplikace [zatím]). Ale než začneme, dovolte mi nejprve říci, že žádná z těchto 3 možností není obecně lepší než jedna druhá. Vše závisí na aplikaci a ještě důležitější je implementace/provedení technologie. Výkon kterékoli z těchto technologií do značné míry závisí na tom, jak promyšlené a pečlivé provedení vložili výrobci zařízení k integraci systému digitalizace. Viděl jsem několik opravdu špatných implementací všech 3 těchto řešení výše od různých výrobců zařízení. Použití značky technologie ani v nejmenším nezaručuje výkon.

Elektromagnetický stylus:

1) Přesnost: To může být velmi dobré pro elektromagnetické pole, ale velmi závisí na implementaci. Aby rohy dobře fungovaly a zabránilo se nelinearitě, musí digitizér umístěný za displejem mírně přesahovat displej. Také kovové předměty nebo magnetické předměty v blízkosti digitizéru nebo před ním dokonce v zařízení výrazně ovlivňují hluk a výkon. To velmi omezuje výrobce zařízení, aby měl určitou velikost okraje a také typy materiálů, které používají na zařízení a v peru. Protože se magnetická pole posouvají s prostředím, uvidíte posun a posuny... Výrobce zařízení musí odvést opravdu dobrou práci při kalibraci zařízení... a pokud uživatel před zařízení něco položí (řekněme pouzdro, které má v sobě kov) , pak musí být schopni provést stejnou úroveň kalibrace. Mimo tato omezení může EM pero poskytovat velmi dobré výsledky.

2) Vizuální paralaxa: záleží pouze na tloušťce krycího skla… a žádná z technologií zde skutečně nemá výhodu nebo nevýhodu.

3) Elektronická paralaxa: protože EM digitizér je pohřben za displejem a cívky nejsou umístěny na špičce pera, musí digitizér vypočítat orientaci pera a z toho přeložit polohu… to opravdu nikdy není dokonalé a často bude v závislosti na tom, kde se na displeji nacházíte.. takže to není jediná matematická transformace pro všechny body na displeji.. může to být velmi složité.. většinou je zvolena jednoduchá trasa.

4) Přesnost a linearita digitizéru přes celou obrazovku: nejlepší způsob, jak to vyzkoušet, je vzít pravítko a nakreslit přímé diagonální čáry přes displej. Všimněte si, že čáry nejsou nikdy opravdu rovné… to je velmi těžké.

5) Pocit a zvuk: Typicky dnes pracujeme s různými materiály, abychom změnili koeficient statického a dynamického tření špičky na skle, ale pracujeme na dalších technikách, abychom to ještě vylepšili bez ohledu na to, jaká technologie pera se používá. .

6) Hmotnost pera, pocit a ergonomie. Protože je pero magnetické, nemůže být vyrobeno z kovu. Stylus EM má všechny druhy tvarů a velikostí... od opravdu tenkých a nepohodlných (ale lze je ukotvit) až po ty, které vypadají jako pero. Výhodou je, že pero nepotřebuje baterie.

7) Konzistentní a přesná citlivost na tlak: obecně známo, že odvádí skvělou práci. Jde mnohem více o to, jak vypadá tlaková křivka, než o počet bitů… vysvětlím níže.

8) Tlačítka pro přepínání režimů (mazání, výběr a další příkazy): protože pero a modifikace signálů aktivně (napájené cívkami).. umí sdělovat tlačítka a informace o tlaku.

9) Latence: zpoždění inkoustu za špičkou pera (velmi závislé na aplikaci)… dobří vývojáři dokážou toto číslo snížit na minimum.

10) Detekce dlaně, aby počítač mohl odmítnout falešné dotyky: ve skutečnosti nemá výhodu aktivního kapacitního, ale oproti pasivnímu stylusu ano.

11) Integrace zařízení: jak se hodí, a požadavky na průmyslový design: protože perový digitizér je samostatný digitizér od dotyku, toto řešení přidá tloušťku 0.4–1 mm, několik mm kolem rámu zařízení a několik 10 gramů hmotnosti. Je o něco těžší integrovat se do zařízení kvůli omezením kolem materiálů a mechaniky.

Aktivní kapacitní stylus:

1) Přesnost: V minulosti jsem zde viděl některé nepříliš dobré implementace, ale jsem tak napumpovaný, když vidím naše současné výsledky v Pro3. Tady jsme opravdu posunuli značku. Pero je opravdu mnohem přesnější, lineární a lineární napříč celým zařízením. První komentář, který slyším od umělců, když používají zařízení, je, jak přesné je pero.

2) Vizuální paralaxa: záleží pouze na tloušťce krycího skla… a žádná z technologií zde skutečně nemá výhodu nebo nevýhodu. V Pro 3 jsme snížili optickou paralaxu na 75 mm.. toto je jedna z nejnižších paralax, jaké jsem kdy viděl u inkoustových tablet. To znamená, že když pohybujete hlavou kolem špičky pera, špička pera zůstává blíže inkoustu.

3) Elektronická paralaxa: protože vedení antény je těsně za krycím sklem (pro nás je to 55 mm tlusté!), elektronická paralaxa je dále redukována... a to je jeden z důvodů, proč je naše pero přesnější.

4) Přesnost a linearita digitizéru přes celou obrazovku: proveďte test pravítka!

5) Pocit a zvuk: Používáme nové materiály ke změně dynamického a statického tření špičky pera. Výsledkem je pocit více připomínající papír. Jako průmysl můžeme být lepší... ale bude to muset přejít na jiný mechanismus... více o tom později

6) Hmotnost pera, pocit a ergonomie. Protože signál vychází ze špičky pera, kovové předměty v těle neovlivňují výkon. To je důvod, proč jsme byli schopni vyrobit krásné pero z eloxovaného hliníku, které je v ruce jako vysoce kvalitní pero. Nyní potřebujeme baterii, ale výhodou baterie je to, že lze vysílat silnější signál pro další funkce... jako klikací poznámka: jednou klikněte na horní část pera a OneNote se automaticky otevře (i přes zamykací obrazovku [zabezpečeno]).. a dvakrát klikněte a získáte acetátovou vrstvu pro oříznutí částí obrazovky do OneNotu... docela úhledné!... a můžete to udělat s perem asi 3-5 stop daleko... a nemůžete to udělat taková zkušenost, pokud jste neměli baterii.

7) Konzistentní a přesná citlivost na tlak: stejně dobrá jako naše předchozí implementace... podle mého názoru tak dobrá, jak přijdou. Více o tom níže.

8) Tlačítka pro přepínání režimů (mazání, výběr a další příkazy): protože je pero napájeno, může vydávat všechny druhy příkazů prostřednictvím svých vysílaných signálů (tlačítka, informace o tlaku, poznámka ke kliknutí).

9) Latence: zpoždění inkoustu za špičkou pera (velmi závislé na aplikaci)… dobří vývojáři dokážou toto číslo snížit na minimum. Máme jednu výhradu během visení. Zatímco naše latence je stále nejlepší ve třídě, když píšete inkoustem, můžete zaznamenat trochu zpoždění během visení.. ale pouze v režimu visení.

10) Detekce dlaně, aby počítač mohl odmítnout falešné dotyky: přibližně stejně jako EM.

11) Integrace zařízení: Aktivní kapacitní digitizér je integrován do dotykového ovladače a používá stejné linky pro snímání dotyku. Jedná se o fantastickou formu integrace, díky které je zařízení tenčí a lehčí. Také je zde menší omezení na materiály... například naše klávesnice Type Keyboard se zacvakne do spodní části rámečků zařízení pomocí magnetů... to by byla pro EM digitizér opravdu špatná věc.

Tlak Slyšel jsem, že se pár lidí obává 256 úrovní tlaku vs. 1024... Člověk může tvrdit absurdní množství rozlišení 10,12,14,16 bitů... cokoliv... ale nakonec, i když systém chrlí 10 nebo 16 bitové číslo neznamená, že je tam 10 nebo 16 bitů užitečných informací... stejně jako přehnaný digitální fotoaparát... snímač má 20 megapixelů... neznamená, že výsledný obrázek má hodnotu 20 megapixelů. Tento experiment můžete provést sami. Udělal jsem to o víkendu, abych se pokusil dokázat svým přátelům, že: Vzal jsem nejznámější zařízení založené na EM, které znám, a porovnal ho s Pro 3. Nejprve jsem si stáhl a nainstaloval software Microsoft PowerTool s názvem „digiInfo“.. to vám umožňuje zaznamenávat a prohlížet zprávy systému Windows... Nastavil jsem software tak, aby zaznamenával tlak na obě zařízení. A pak postavili malé zařízení, které drží stylus nad digitizérem tlakem asi 50 gramů směrem dolů. Zaznamenala data statického tlaku.. importovala do excelu a udělala nějaké statistiky.. zde je to, co jsem viděl: číslo statického tlaku na hrotu 1024 mělo směrodatnou odchylku 3krát větší než u hrotu s tlakem 256. Nakonec byl výkon stejný..i když jeden měl o 2 bity méně hlášených informací. To dává velký smysl... řeknu to jinak.

Pero Pro 3 měří tlak od 10 gramů do 400 gramů a mapuje k tomu 256 úrovní... mapování je nelineární.. protože aktivace síly lidské ruky je nelineární... lze však přibližně 1 až 1.8 gramu na úroveň. 10bitové pero.. má hmotnost od 10 do 500 gramů.. a údajně asi 0.4 gramu. Zamyslete se nad oběma těmito čísly a to je obojí super super citlivé... nejlepší váha, kterou mám, dokáže zvýšit 1 gramu…. Jediný důvod, proč to funguje, je ten, že zprůměruje sakra z čísel, což přidává značnou prodlevu. Toto zpoždění nelze udělat na stylusu.. takže jste uvízli s hlučnějším signálem poměrně ve stylusu. U každého nového stylusu je rozdíl v křivce síly, na který si musíte zvyknout... a toho si lidé pravděpodobně všimnou... ne rozdíl v bitovém rozlišení. Usnadníme vám to tím, že vám později poskytneme software, který vám umožní zmapovat vaši vlastní křivku síly! Doporučuji vám pořídit si jednu z těchto vah a pokusit se ji ovládat na 1 gramu... vnese trochu světla do tématu. Zpětná vazba od umělců, které jsem slyšel... je, že nevidí rozdíl... a to je proto, že výsledné informace se ve skutečnosti neliší.

WinTab: ano, máme podporu ovladače wintab. Pro stažení a instalaci pro pro3 viz odkaz níže. Doufám, že v budoucnu aplikace začnou používat modernější API. Wintab je starý a zastaralý.. přidává latenci a vkládá se do cesty pera. http://www.ntrig.com/Content.aspx?Page=Downloads_Drivers vyberte možnost Windows 8.1