Stevie Bathiche vom Microsoft Surface Team erklärt die Stylus-Technologie im Surface Pro 3 im Detail

Während des Reddit AmA by Surface-Teams von Microsoft hat Stevie Bathiche vom Surface-Team eine lange Antwort auf Reddit gegeben, in der er die auf dem Markt verfügbaren Stylus-Technologien erklärt und warum Microsoft N-Trig gegenüber Wacom gewählt hat. Lesen Sie unten seine vollständige Antwort.

Hallo, das ist StevieB. Ich habe die Frage zum Stiftdigitalisierer vorweggenommen, also habe ich darüber nachgedacht, wie ich am Wochenende darüber sprechen kann. Ich hoffe, Sie und andere Leute finden es nützlich. Ich werde versuchen, den Rest Ihrer vorangegangenen Fragen zu beantworten. Unten geht es um Ihre Frage zu Wacom und Pressure.

Es gibt 3 Haupttypen von Stift-Digitizer-Technologien: Elektromagnetisch, passiv kapazitiv (diese Stifte mit leitfähiger Gummispitze, die den Digitizer dazu bringen, wie ein Finger auszusehen) und aktiv kapazitiv.

Elektromagnetisch funktioniert, indem eine Leiterplatte über das gesamte Gerät gelegt wird, die sich normalerweise unter dem Display und seiner Hintergrundbeleuchtung befindet. Dies ist ein völlig separates System vom Touch-Digitalisierer, der normalerweise vor dem Display platziert wird. Die Platine hat eine Reihe planarer Spulen, die ein elektromagnetisches Feld aussenden (wie eine Seite eines Transformators). Die andere Seite des Transformators befindet sich im Stift selbst. Wenn sich der Stift diesen Feldern und Spulen nähert, koppelt er das EM-Signal und fügt eine Last hinzu. Diese Last wird über mehrere Spulen aufgenommen und die Position des Stifts wird dann interpoliert. Diese Feldlinien können etwa 15 mm über dem Display und damit dem Schwebemechanismus emittieren. Daten werden vom Stift zum Gerät übertragen (Druck- und Tastendaten), indem der Frequenzinhalt der Last modifiziert wird. Um sich zu orientieren, gibt es normalerweise eine Sekundärspule / einen sekundären Schaltkreis. Ein einfacher Auslöser kann die Ausrichtung des Stifts extrapolieren. Dies ist wichtig, um später die mechanische Parallaxe zu entfernen. Unter den dreien gibt es diese Technik am längsten.

Passiver Stift, fungiert einfach als Verlängerung Ihres Fingers, indem er als Leiter passiv mit dem elektrostatischen Signal von den Sende- und Empfangszeilen und -spalten des Digitalisierers gekoppelt wird. Diese Technik verwendet die gleichen transparenten leitfähigen Linien vor dem Display, um sowohl den Finger als auch den „falschen“ Finger/Stift zu bearbeiten.

Schließlich kamen Anfang der 2000er Jahre aktive kapazitive Lösungen zum Einsatz. Ihr Betriebsmodus besteht darin, die gleichen transparenten leitfähigen Leitungen zu verwenden, wie es der passive Stift oben tut, aber die Stiftspitze injiziert stattdessen ein elektrostatisches Signal, das von diesen kapazitiven Berührungsleitungen aufgenommen wird. Stellen Sie sich vor, der Stift ist ein Mini-Radio und die Sensorleitungen vor dem Display des Geräts sind kleine Antennen. Die Verbindungsstelle(n) (wo sich die Zeilen und Spalten der transparenten Leiterbahnen kreuzen), die das stärkste Signal empfängt, wird mit der Position des Stifts korreliert. Dazu benötigt der Stift normalerweise eine Batterie, aber der Stift kann alle Arten von Signalen von Tasten, Drücken und anderem aussenden. Wir haben vor ein paar Jahren einen wirklich fantastischen aktiven kapazitiven Stift und eine Touch-Technologie gekauft: Sie erinnern sich vielleicht an die Firma, die die CNN-Wahltafeln gemacht hat. Perceptive Pixel. Dies ist zweifellos die fantastischste Stifttechnologie für große, nicht mobile Bildschirme. Das aktive kapazitive Feld zeigt trotzig eine Menge Aktivität von einer Reihe verschiedener Berührungshersteller, weil es eine natürliche Erweiterung der Berührungstechnologie und ihrer Integration mit der Berührungslösung ist.

Lassen Sie uns nun darauf eingehen, was einen großartigen Eingabestift aus einem Hardware-Sinn macht:

1) Präzision ist König. Je genauer und konsistenter die Stiftspitze zur tatsächlichen Tinte des Displays ist, desto natürlicher und genauer können Sie als Künstler und Benutzer arbeiten. a. Das Präzisionsproblem wird in 3 Kategorien unterteilt:

ich. Visuelle Parallaxe: von der Stiftspitze bis zur Tinte auf dem Bildschirm. Dies ist, wo Sie denken, dass die Stiftspitze ist.

ii. Elektronische Parallaxe: Von der Stiftspitze zum Digitalisierer und wo der Digester denkt, dass die Stiftspitze tatsächlich ist.'

iii. Präzision und Linearität des Digitalisierers über den gesamten Bildschirm.

2) Gefühl und Klang: sollte klingen und sich anfühlen wie das Schreiben auf Papier.

3) Stiftgewicht, Haptik und Ergonomie.

4) Konsistente und genaue Druckempfindlichkeit

5) Schaltflächen zum Umschalten der Modi (Löschen, Auswahl und andere Befehle)

6) Latenz: die Verzögerung der Tinte hinter der Stiftspitze (stark App-abhängig)… gute Entwickler können diese Zahl auf ein Minimum reduzieren.

7) Handflächenerkennung, damit der Computer falsche Berührungen ablehnen kann.

8) Geräteintegration: Wie es passt und die Anforderungen an das Industriedesign.

Nun, da wir einen kleinen Hintergrund über die verschiedenen beliebten Digitizer-Optionen für Stifte und die Hardware-Eigenschaften haben, die einen guten Stift ausmachen. Lassen Sie uns kurz auf die Vor- und Nachteile jedes dieser Elemente eingehen (ich werde den passiven Stift überspringen, da er [vorerst] immer noch einen offensichtlichen Kompromiss in der Erfahrung für unsere aktuellen Anwendungen bietet). Aber bevor wir beginnen, lassen Sie mich bitte zuerst sagen, dass keine dieser 3 Optionen im Allgemeinen besser ist als die andere. Es hängt alles von der Anwendung und noch wichtiger von der Implementierung/Ausführung der Technologie ab. Die Leistung einer dieser Technologien hängt stark davon ab, wie durchdacht und sorgfältig die Technik der Gerätehersteller zur Integration des Digitizer-Systems ist. Ich habe einige wirklich schlechte Implementierungen aller 3 dieser oben genannten Lösungen von verschiedenen Geräteherstellern gesehen. Die Verwendung der Markentechnologie garantiert nicht im geringsten die Leistung.

Elektromagnetischer Eingabestift:

1) Präzision: Dies kann für die Elektromagnetik sehr gut sein, hängt jedoch stark von der Implementierung ab. Damit die Ecken gut funktionieren und Nichtlinearitäten vermieden werden, muss der Digitizer hinter dem Display etwas über das Display hinausragen. Auch Metallgegenstände oder magnetische Gegenstände in der Nähe des Digitizers oder davor oder sogar im Gerät wirken sich stark auf Rauschen und Leistung aus. Dies schränkt den Gerätehersteller stark ein, eine bestimmte Grenzgröße zu haben, und auch die Arten von Materialien, die sie auf dem Gerät und im Stift verwenden. Da sich Magnetfelder mit der Umgebung verschieben, werden Sie Drift und Offsets sehen … Der Gerätehersteller muss das Gerät wirklich gut kalibrieren … und wenn der Benutzer etwas vor das Gerät stellt (z. B. ein Gehäuse mit Metall darin) , dann müssen sie in der Lage sein, die gleiche Kalibrierungsebene durchzuführen. Außerhalb dieser Einschränkungen kann der EM-Stift sehr gute Ergebnisse liefern.

2) Visuelle Parallaxe: Dies hängt nur von der Dicke des Deckglases ab … und keine der Technologien hat hier wirklich einen Vorteil oder Nachteil.

3) Elektronische Parallaxe: Da der EM-Digitizer hinter dem Display vergraben ist und sich die Spulen nicht an der Spitze des Stifts befinden, muss der Digitizer die Ausrichtung des Stifts berechnen und daraus die Position übersetzen … das ist wirklich nie perfekt und wird es oft sein abhängig davon, wo Sie sich auf dem Display befinden. Es handelt sich also nicht um eine einzige mathematische Transformation für alle Punkte auf dem Display. Es kann sehr komplex sein. Meistens wird die einfache Route genommen.

4) Präzision und Linearität des Digitizers über den gesamten Bildschirm: Der beste Weg, dies zu testen, ist, ein Lineal zu nehmen und gerade diagonale Linien über das Display zu ziehen. Beachten Sie, dass die Linien nie wirklich gerade sind ... das ist sehr schwierig.

5) Gefühl und Klang: Normalerweise arbeiten wir heute mit verschiedenen Materialien, um den statischen und dynamischen Reibungskoeffizienten der Spitze auf Glas zu ändern. Wir arbeiten jedoch an anderen Techniken, um dies noch besser zu machen, unabhängig davon, welche Stifttechnologie verwendet wird .

6) Gewicht, Haptik und Ergonomie des Stifts. Da er magnetisch ist, kann der Stift nicht aus Metall hergestellt werden. Der EM-Eingabestift hat alle möglichen Formen und Größen … von wirklich dünn und unbequem (kann aber angedockt werden) bis hin zu solchen, die sich wie ein Stift anfühlen. Der Vorteil hier ist, dass der Stift keine Batterien benötigt.

7) Konstante und genaue Druckempfindlichkeit: Allgemein bekannt dafür, dass sie hervorragende Arbeit leisten. Hier geht es viel mehr darum, wie die Druckkurve aussieht, als um die Anzahl der Bits… Ich werde es weiter unten erklären.

8) Tasten zum Umschalten von Modi (Löschen, Auswahl und andere Befehle): Da der Stift die Signale aktiv ändert (angetrieben von den Spulen). Er kann Tasten und Druckinformationen übermitteln.

9) Latenz: die Verzögerung der Tinte hinter der Stiftspitze (stark App-abhängig)… gute Entwickler können diese Zahl auf ein Minimum reduzieren.

10) Handflächenerkennung, damit der Computer falsche Berührungen ablehnen kann: hat nicht wirklich den Vorteil eines aktiven kapazitiven Stifts, aber gegenüber einem passiven Stift.

11) Geräteintegration: Wie es passt, und die Anforderungen an das Industriedesign: Da der Stift-Digitizer ein separater Digitizer vom Touch ist, fügt diese Lösung eine Dicke zwischen 0.4 und 1 mm hinzu, einige mm um die Einfassung des Geräts herum und ein paar 10 Gramm Gewicht. Es ist etwas schwieriger, sich in das Gerät zu integrieren, da es Einschränkungen in Bezug auf Material und Mechanik gibt.

Aktiver kapazitiver Eingabestift:

1) Präzision: In der Vergangenheit habe ich hier einige nicht so gute Implementierungen gesehen, aber ich bin so begeistert, unsere aktuellen Ergebnisse in Pro3 zu sehen. Hier haben wir wirklich ein Zeichen gesetzt. Der Stift ist wirklich viel präziser, linearer und linearer über das gesamte Gerät. Der erste Kommentar, den ich von Künstlern höre, wenn sie das Gerät verwenden, ist, wie präzise der Stift ist.

2) Visuelle Parallaxe: Dies hängt nur von der Dicke des Deckglases ab … und keine der Technologien hat hier wirklich einen Vorteil oder Nachteil. In Pro 3 haben wir die optische Parallaxe auf 75 mm gesenkt. Dies ist eine der niedrigsten Parallaxen, die ich je für Tintentabletts gesehen habe. Das bedeutet, wenn Sie Ihren Kopf um Ihre Stiftspitze herum bewegen, bleibt die Stiftspitze näher an der Tinte.

3) Elektronische Parallaxe: Da sich die Antennenlinien direkt hinter dem Deckglas befinden (für uns ist das 55 mm dick!), wird die elektronische Parallaxe weiter reduziert. Dies ist einer der Gründe, warum sich unser Stift genauer anfühlt.

4) Präzision und Linearität des Digitizers über den gesamten Bildschirm: Machen Sie den Linealtest!

5) Gefühl und Klang: Wir verwenden neue Materialien, um die dynamische und statische Reibung der Stiftspitze zu verändern. Das Ergebnis ist ein papierähnlicheres Gefühl. Als Industrie können wir es besser machen ... aber es wird zu einem anderen Mechanismus gehen müssen ... dazu später mehr

6) Gewicht, Haptik und Ergonomie des Stifts. Da das Signal von der Spitze des Stifts ausgeht, beeinträchtigen Metallgegenstände im Gehäuse die Leistung nicht. Aus diesem Grund konnten wir einen wunderschönen Stift aus eloxiertem Aluminium herstellen, der sich in der Hand wie ein hochwertiger Stift anfühlt. Jetzt brauchen wir zwar eine Batterie, aber der Vorteil einer Batterie ist, dass man für andere Funktionen ein stärkeres Signal aussenden kann.. wie Klick-Notiz: Klicken Sie einmal auf die Spitze des Stifts und OneNote wird automatisch geöffnet (sogar über den Sperrbildschirm [gesichert]). ein solches Erlebnis, wenn Sie keine Batterie hätten.

7) Konstante und genaue Druckempfindlichkeit: genauso gut wie unsere vorherigen Implementierungen ... meiner Meinung nach so gut wie sie kommen. Mehr dazu weiter unten.

8) Tasten zum Umschalten von Modi (Löschen, Auswahl und andere Befehle): Da der Stift mit Strom versorgt wird, kann er alle Arten von Befehlen über seine ausgesendeten Signale (Tasten, Druckinformationen, Klicknote) aussenden.

9) Latenz: die Verzögerung der Tinte hinter der Stiftspitze (stark App-abhängig)… gute Entwickler können diese Zahl auf ein Minimum reduzieren. Wir haben eine Einschränkung beim Schweben ... während unsere Latenz beim Einfärben immer noch die beste ihrer Klasse ist, bemerken Sie beim Schweben möglicherweise eine kleine Verzögerung ... aber nur im Schwebemodus ...

10) Handflächenerkennung, damit der Computer falsche Berührungen ablehnen kann: ungefähr gleich wie EM.

11) Geräteintegration: Aktive kapazitive Digitizer sind in den Touch-Controller integriert und verwenden dieselben Berührungserfassungsleitungen. Dies ist eine fantastische Form der Integration, die für ein dünneres und leichteres Gerät sorgt. Außerdem gibt es weniger Einschränkungen bei den Materialien. Zum Beispiel rastet unsere Typ-Tastatur über Magnete in den unteren Teil der Geräteblenden ein. Das wäre wirklich eine schlechte Sache für einen EM-Digitizer.

Druck Ich habe ein paar Leute gehört, die sich Sorgen über die 256 Druckstufen im Vergleich zu 1024 machen… Man kann absurde Mengen an Auflösung von 10,12,14,16 Bits behaupten … was auch immer … aber am Ende spuckt das System eine 10 oder 16 aus Bit-Zahl bedeutet nicht, dass dort nützliche Informationen im Wert von 10 oder 16 Bit vorhanden sind. Genau wie bei einer überdimensionierten Digitalkamera. Der Sensor hat 20 Megapixel. Das bedeutet nicht, dass das resultierende Bild Informationen im Wert von 20 Megapixel enthält. Sie können dieses Experiment selbst durchführen. Ich habe es über das Wochenende gemacht, um meinen Freunden einen Punkt zu beweisen: Ich habe das bekannteste EM-basierte Gerät genommen, das ich kenne, und es mit Pro 3 verglichen. Ich habe damit begonnen, es zuerst herunterzuladen und zu installieren eine Microsoft PowerTool-Software namens „digiInfo“. Damit können Sie Windows-Meldungen aufzeichnen und anzeigen … Ich habe die Software so eingestellt, dass sie den Druck auf beiden Geräten aufzeichnet. Und dann baute ich ein kleines Rig, um den Stift mit einem Druck von etwa 50 Gramm nach unten über dem Digitizer zu halten. Habe die Daten des statischen Drucks aufgezeichnet. In Excel importiert und einige Statistiken erstellt. Hier ist, was ich gesehen habe: Die statische Druckzahl der 1024-Druckspitze hatte eine Standardabweichung, die dreimal größer war als die der 3-Druckspitze. Am Ende war die Leistung die gleiche ... obwohl man 256 Bit weniger gemeldete Informationen hatte. Das macht sehr viel Sinn ... lassen Sie es mich anders ausdrücken.

Der Pro 3-Stift misst von 10 Gramm bis 400 Gramm Druck und bildet 256 Stufen darauf ab … die Zuordnung ist nicht linear … weil die Aktivierung der menschlichen Handkraft nicht linear ist … aber man kann etwa 1 bis 1.8 Gramm pro Stufe annähern. Der 10-Bit-Stift ... reicht von 10 bis 500 Gramm ... und macht angeblich etwa 0.4 Gramm. Denken Sie an diese beiden Zahlen und das ist beides super super empfindlich ... die beste Waage, die ich habe, kann 1 Gramm Schritte machen .... Der einzige Grund, warum es funktioniert, ist, dass es die Zahlen mittelt, was eine beträchtliche Verzögerung hinzufügt. Diese Verzögerung kann man mit einem Stift nicht machen. Bei jedem neuen Eingabestift gibt es einen Unterschied in der Kraftkurve, an den Sie sich gewöhnen müssen … und das werden die Leute wahrscheinlich bemerken … nicht der Unterschied in der Bitauflösung. Wir werden Ihnen das erleichtern, indem wir Ihnen später eine Software zur Verfügung stellen, mit der Sie Ihre eigene Kraftkurve abbilden können! Ich ermutige Sie, sich eine dieser Waagen zu besorgen und zu versuchen, sie auf 1 Gramm zu kontrollieren. Das wird etwas Licht auf das Thema werfen. Das Feedback von Künstlern, die ich gehört habe, ist, dass sie keinen Unterschied sehen, und das liegt daran, dass die resultierenden Informationen nicht anders sind.

WinTab: Ja, wir haben Unterstützung für Wintab-Treiber. Siehe den Link unten, um es für pro3 herunterzuladen und zu installieren. Ich hoffe, dass Apps in Zukunft die moderneren APIs verwenden. Wintab ist alt und veraltet. Fügt Latenz hinzu und fügt sich selbst in den Stiftpfad ein. http://www.ntrig.com/Content.aspx?Page=Downloads_Drivers Wählen Sie die Windows 8.1-Option