Stevie Bathiche fra Microsoft Surface Team forklarer Stylus-teknologien i Surface Pro 3 i detaljer

Under Reddit AmA by Surface-teamet fra Microsoft svarede Stevie Bathiche fra Surface-teamet et langt svar på Reddit, hvor han forklarede de Stylus-teknologier, der er tilgængelige på markedet, og hvorfor Microsoft valgte N-Trig frem for Wacom. Læs hele hans svar nedenfor.

Hej.. det er StevieB. Jeg havde forventet pen digitizer spørgsmålet.. så jeg har tænkt på, hvordan jeg skal tale om det i weekenden. Jeg håber, at du og andre finder det nyttigt. Jeg vil forsøge at besvare resten af ​​dine foregående spørgsmål. Nedenfor handler om dit spørgsmål om Wacom og pres.

Der er 3 hovedtyper af pennedigitaliseringsteknologier: Elektromagnetisk, passiv kapacitiv (de ledende penne med gummispidser, der narrer digitaliseringsapparatet til at ligne en finger) og aktiv kapacitiv.

Elektromagnetisk virker ved at placere et printkort på tværs af hele enheden, typisk placeret under skærmen og dens baggrundsbelysning. Dette er et helt adskilt system fra touch-digitizeren, der typisk går foran displayet. Printpladen har en masse plane spoler, der udsender et elektromagnetisk felt (som den ene side af en transformer). Den anden side af transformeren er placeret i selve pennen. Når pennen nærmer sig disse felter og spoler, kobler den EM-signalet og tilføjer en belastning. Denne belastning opsamles på tværs af flere spoler, og nålens position interpoleres derefter. Disse feltlinjer kan udsende 15 mm eller deromkring over skærmen, og dermed mekanismen til svævning. Data overføres fra pennen til enheden (tryk- og knapdata) ved at ændre belastningens frekvensindhold. For at få orientering er der typisk en sekundær spole/kredsløb.. og simpel trig kan ekstrapolere pennens orientering.. dette er vigtigt for senere at fjerne mekanisk parallakse. Blandt de tre har denne teknik eksisteret længst.

Passiv stylus, fungerer ved simpelthen at fungere som en forlængelse af din finger, ved at være en leder til passivt at koble til det elektrostatiske signal fra sende- og modtagerækkerne og -søjlerne i digitizeren. Denne teknik bruger de samme gennemsigtige ledende linjer foran skærmen til at gøre både fingeren og den "falske" finger/pennen.

Endelig begyndte aktive kapacitive løsninger at blive udmøntet i begyndelsen af ​​2000'erne. Deres funktionsmåde er at bruge de samme gennemsigtige ledende linjer, som den passive stylus gør ovenfor, men penspidsen injicerer snarere et elektrostatisk signal, som opfanges af disse berøringskapacitive linjer. Tænk på, at pennen er en miniradio, og at følelinjerne foran skærmen er små antenner. Det eller de krydsninger (hvor rækkerne og søjlerne i de transparente ledende linjer krydser hinanden), som modtager det stærkeste signal, er korreleret til pennens position. For at gøre dette har pennen typisk brug for et batteri, men pennen kan udsende alle slags signaler fra knapper, tryk og andet. Vi købte en virkelig fantastisk aktiv kapacitiv pen- og berøringsteknologi for et par år siden: I husker måske virksomheden, der lavede CNN-valgbestyrelserne. Perceptive Pixel. Dette er uden tvivl den mest fantastiske penteknologi, der findes til store ikke-mobilskærme. Aktivt kapacitivt felt viser trodsigt en masse aktivitet hos en række forskellige berøringsproducenter.. fordi det er en naturlig forlængelse af berøringsteknologien og dens integration med berøringsløsningen.

Lad os nu gå ind på, hvad der gør en fantastisk stylus fra en hardware indsigtsfuld:

1) Præcision er konge. Jo mere præcis og ensartet pennespidsen er i forhold til skærmens faktiske blæk, jo mere naturlig og mere præcis er du som kunstner og bruger i stand til at udføre. en. Præcisionsproblemet er opdelt i 3 kategorier:

jeg. Visuel parallakse: fra penspids til blæk på skærmen. Det er her, du tror, ​​at pennespidsen er.

ii. Elektronisk parallakse: fra pennespids til digitizer, og hvor rådnetanken tror, ​​pennespidsen faktisk er.'

iii. Digitaliseringspræcision og linearitet på tværs af hele skærmen.

2) Føl og lyd: skal lyde og have lyst til at skrive på papir.

3) Pens vægt, følelse og ergonomi.

4) Konsekvent og nøjagtig trykfølsomhed

5) Knapper til at skifte tilstand (sletning, valg og andre kommandoer)

6) Latency: forsinkelsen af ​​blæk bag pennespidsen (meget app-afhængig)... gode udviklere kan holde dette tal på et minimum.

7) Håndfladedetektering, så computeren kan afvise falske berøringer.

8) Enhedsintegration: hvordan det passer, og kravene til industrielt design.

Nu hvor vi har lidt af en baggrund for de forskellige populære pendigitaliseringsmuligheder og hardwareegenskaberne for, hvad der gør en god pen. Lad os gå ind i en kort fordele og ulemper ved hver af disse (jeg vil springe passiv stylus over, da den stadig tilbyder et åbenlyst kompromis i oplevelsen for vores nuværende applikationer [for nu]). Men før vi begynder, så lad mig først sige, at ingen af ​​disse 3 muligheder generelt er mere overlegne end hinanden. Det hele afhænger af applikationen og endnu vigtigere implementeringen/udførelsen af ​​teknologi. Ydeevnen af ​​enhver af disse teknologier afhænger i høj grad af, hvor betænksom, omhyggelig, den teknik, som enhedsproducenterne har lagt i at integrere digitaliseringssystemet. Jeg har set nogle virkelig dårlige implementeringer af alle 3 af disse løsninger ovenfor af forskellige enhedsproducenter. Brug af teknologiens mærke garanterer ikke ydeevne i det mindste.

Elektromagnetisk stylus:

1) Præcision: Dette kan være meget godt for elektromagnetik, men det er meget afhængigt af implementering. For at få hjørnerne til at fungere godt, og undgå ulinearitet, skal digitizeren, der sidder bag skærmen, strække sig lidt ud over skærmen. Også metalgenstande eller magnetiske genstande nær digitaliseringsapparatet eller foran selv i enheden påvirker i høj grad støj og ydeevne. Dette begrænser i høj grad enhedsproducenten fra at have en vis grænsestørrelse, og også de typer materialer, de bruger på enheden og i pennen. Fordi magnetiske felter skifter med omgivelserne, vil du se drift og forskydninger... Enhedsproducenten skal gøre et rigtig godt stykke arbejde med at kalibrere enheden.. og hvis brugeren lægger noget foran enheden (f.eks. et etui, der har metal i sig) , så skal de kunne udføre det samme niveau af kalibrering. Uden for disse begrænsninger kan EM pen give meget gode resultater.

2) Visuel parallakse: dette afhænger kun af tykkelsen på dækglasset... og ingen af ​​teknologierne har virkelig en fordel eller ulempe her.

3) Elektronisk parallakse: fordi EM-digitalisatoren er begravet bag displayet, og spolerne ikke er placeret i spidsen af ​​pennen, skal digitaliseringsapparatet beregne pennens orientering og oversætte positionen ud fra det... dette er virkelig aldrig perfekt og vil ofte være afhængig af hvor du er på skærmen.. så det er ikke en enkelt matematisk transformation for alle punkter på skærmen.. det kan være meget komplekst.. det meste af tiden er den simple rute, hvad der tages.

4) Digitaliseringspræcision og linearitet på tværs af hele skærmen: bedste måde at teste dette på.. er at tage linealen og tegne lige diagonale linjer hen over skærmen. Bemærk, hvordan linjerne aldrig er rigtig lige ... dette er meget svært at gøre.

5) Følelse og lyd: Typisk arbejder vi i dag med forskellige materialer for at ændre den statiske og dynamiske friktionskoefficient for spidsen på glas.. men der er andre teknikker, vi arbejder på for at gøre dette endnu bedre, uanset hvilken penteknologi der bruges .

6) Pen vægt, følelse og ergonomi. Fordi den er magnetisk baseret, kan pennen ikke være lavet af metal. EM stylus har alle slags former og størrelser... fra virkelig tynde og ubehagelige (men kan monteres) til dem, der føles som en kuglepen. Fordelen her er, at pennen ikke behøver batterier.

7) Konsekvent og nøjagtig trykfølsomhed: generelt kendt for at gøre et godt stykke arbejde. Dette handler meget mere om, hvordan trykkurven ser ud end antallet af bits... Jeg vil forklare nedenfor.

8) Knapper til at skifte tilstande (sletning, valg og andre kommandoer): fordi pennen og modificerer signalerne aktivt (drevet af spolerne).. den kan kommunikere knapper og trykinformation.

9) Latency: forsinkelsen af ​​blæk bag pennespidsen (meget app-afhængig)... gode udviklere kan holde dette tal på et minimum.

10) Håndfladedetektering så computeren kan afvise falske berøringer: har ikke rigtig fordel af aktiv kapacitiv.. men over passiv stylus har den.

11) Enhedsintegration: hvordan den passer, og kravene til industrielt design: fordi pennen digitizer er en separat digitizer ved berøring, vil denne løsning tilføje et sted mellem 0.4-1 mm i tykkelse, et par mm omkring enhedens ramme, og et par 10'er gram vægt. Det er lidt sværere at integrere i enhedens årsag til begrænsningerne omkring materialer og mekanik.

Aktiv kapacitiv stylus:

1) Præcision: Jeg har tidligere set nogle knap så gode implementeringer her, men jeg er så pumpet over at se vores nuværende resultater i Pro3. Vi flyttede virkelig mærket her. Pennen er virkelig meget mere præcis, lineær og lineær på tværs af hele enheden. Den første kommentar, jeg hører fra kunstnere, når de bruger enheden, er, hvor præcis pennen er.

2) Visuel parallakse: dette afhænger kun af tykkelsen på dækglasset... og ingen af ​​teknologierne har virkelig en fordel eller ulempe her. I Pro 3 har vi sænket den optiske parallakse til 75 mm.. denne en af ​​de laveste parallakser, jeg har set nogen steder til blækketabletter. Det betyder, at når du bevæger hovedet rundt om din penspids, forbliver pennespidsen tættere på blækket.

3) Elektronisk parallakse: fordi antennelinjerne er lige bag dækglasset (for os er det 55 mm tykt!) er den elektroniske parallakse yderligere reduceret.. og dette er en af ​​grundene til, at vores pen føles mere præcis.

4) Digitaliseringspræcision og linearitet på tværs af hele skærmen: udfør linealtesten!

5) Følelse og lyd: Vi bruger nye materialer til at ændre den dynamiske og statiske friktion af pennespidsen. Resultatet er en mere papiragtig følelse. Som industri kan vi gøre det bedre .. men det bliver nødt til at gå til en anden mekanisme .. mere om det senere

6) Pen vægt, følelse og ergonomi. Fordi signalet udsendes fra spidsen af ​​pennen, påvirker metalgenstande i kroppen ikke ydeevnen. Det er derfor, vi var i stand til at lave en smuk anodiseret aluminium pen, der føles som en højkvalitets pen i hånden. Nu har vi brug for et batteri, men fordelen ved et batteri er, at man kan udsende et mere kraftfuldt signal til andre funktioner .. som klik note: klik på toppen af ​​pennen én gang og OneNote bliver automatisk trukket op (selv over låseskærmen [secured]).. og dobbeltklik, og du får acetatlaget til at klippe dele af skærmen ud i OneNote ... ret pænt! .. og du kan holde pennen omkring 3-5 fod væk for at gøre det ... og det kan du ikke gøre sådan en oplevelse, hvis du ikke havde et batteri.

7) Konsekvent og nøjagtig trykfølsomhed: lige så god som vores tidligere implementeringer.. så gode som de er efter min mening. Mere om det nedenfor.

8) Knapper til at skifte tilstand (sletning, valg og andre kommandoer): fordi pennen er tændt, kan den udsende alle slags kommandoer via dens udsendte signaler (knapper, trykinformation, klikbemærkning).

9) Latency: forsinkelsen af ​​blæk bag pennespidsen (meget app-afhængig)... gode udviklere kan holde dette tal på et minimum. Vi har en advarsel under hover.. mens vores latency stadig er bedst i klassen, når du trykker, kan du måske bemærke en smule forsinkelse under hover.. men kun under hover-tilstand..

10) Håndfladedetektering, så computeren kan afvise falske berøringer: omtrent det samme som EM.

11) Enhedsintegration: Aktiv kapacitiv digitizer er integreret i berøringscontrolleren og bruger de samme berøringsfølende linjer. Dette er en fantastisk form for integration, som giver en tyndere og lettere enhed. Der er også mindre restriktioner på materialer .. for eksempel vores Type Keyboard klikker ind i den nederste del af enhedens rammer via magneter .. dette ville virkelig være en dårlig ting for en EM digitizer.

Tryk Jeg har hørt et par folk bekymre sig om de 256 trykniveauer vs. 1024... Man kan påstå absurde mængder af opløsning 10,12,14,16 bits.. uanset hvad... men i sidste ende, selvom systemet spytter en 10 eller 16 ud. bitnummer betyder ikke, at der er 10 eller 16 bits værdi af nyttig information der.. ligesom et overspecificeret digitalkamera.. sensoren er 20 megapixel.. betyder ikke, at det resulterende billede er 20 megapixels værd af information. Du kan selv lave dette eksperiment.. Jeg gjorde det i weekenden for at prøve at bevise en pointe over for mine venner: Jeg tog den bedst kendte EM-baserede enhed, jeg kender til, og sammenlignede den med Pro 3. Jeg startede med først at downloade og installere en Microsoft PowerTool-software kaldet "digiInfo".. dette giver dig mulighed for at optage og se Windows-meddelelser... Jeg indstiller softwaren til at optage tryk på begge enheder. Og så byggede en lille rig til at holde pennen over digitizeren med et tryk på omkring 50 gram. Registrerede dataene for det statiske tryk .. importerede for at udmærke sig og lavede nogle statistikker .. her er hvad jeg så: 1024-trykspidsens statiske tryk-nummer havde en standardafvigelse 3 gange større end den for 256-trykspidsen. Til sidst var ydeevnen den samme .. selvom man havde 2 bit mindre rapporteret info. Det her giver meget mening. Lad mig sige det på en anden måde.

Pro 3-pennen måler fra 10 gram-400 gram tryk og kortlægger 256 niveauer til det... kortlægningen er ikke-lineær.. fordi aktiveringen af ​​den menneskelige håndkraft er ikke-lineær... men man kan anslå omkring 1-1.8 gram pr. niveau. 10 bit pennen.. går fra 10-500 gram.. og gør angiveligt omkring ~0.4 gram. Tænk på begge de tal, og det er både super super følsomt.. den bedste vægt jeg har kan klare 1 gram intervaller…. Den eneste grund til, at det virker, er, at det tager et gennemsnit af tallene, hvilket tilføjer en betydelig mængde forsinkelse.. denne forsinkelse kan man ikke gøre på en stylus.. så du sidder fast med et mere støjende signal i forhold til en stylus. Med enhver ny stylus er der en forskel i kraftkurven, som du skal vænne dig til... og det er sandsynligvis, hvad folk vil bemærke.. ikke forskellen i bitopløsning. Vi vil gøre det lettere for dig ved senere at give dig et stykke software, der giver dig mulighed for at kortlægge din egen kraftkurve! Jeg opfordrer dig til at anskaffe dig en af ​​disse vægte og prøve at kontrollere den til 1 gram.. vil kaste lidt lys over emnet. Feedbacken fra kunstnere, jeg har hørt.. er, at de ikke kan se en forskel.. og det er, fordi den resulterende information ikke er anderledes.

WinTab: ja, vi har wintab driver support. Se linket nedenfor for at downloade og installere det til pro3. I fremtiden håber jeg, at apps begynder at bruge de mere moderne API'er.. Wintab er gammel og forældet.. tilføjer latency og indsætter sig selv i pennestien.. http://www.ntrig.com/Content.aspx?Page=Downloads_Drivers vælg indstillingen Windows 8.1