Stevie Bathiche di Microsoft Surface Team spiega in dettaglio la tecnologia Stylus in Surface Pro 3

Durante il Reddit AmA by Surface team di Microsoft, Stevie Bathiche del team Surface ha fatto una lunga risposta su Reddit spiegando le tecnologie Stylus disponibili sul mercato e perché Microsoft ha scelto N-Trig rispetto a Wacom. Leggi la sua risposta completa di seguito.

Ciao... sono StevieB. Avevo anticipato la questione del digitalizzatore a penna.. quindi ho pensato a come parlarne durante il fine settimana. Spero che tu e altre persone lo troviate utile. Cercherò di rispondere al resto delle tue domande precedenti. Di seguito è riportata la tua domanda su Wacom e Pressione.

Esistono 3 tipi principali di tecnologie di digitalizzazione a penna: elettromagnetica, capacitiva passiva (quelle penne conduttive con punta in gomma che ingannano il digitalizzatore facendolo sembrare un dito) e capacitiva attiva.

L'elettromagnetismo funziona inserendo un circuito stampato sull'intero dispositivo, tipicamente situato sotto il display e la sua retroilluminazione. Si tratta di un sistema completamente separato dal digitalizzatore touch che in genere si trova davanti al display. Il circuito ha un gruppo di bobine planari che emettono un campo elettromagnetico (come un lato di un trasformatore). L'altro lato del trasformatore si trova nella penna stessa. Quando la penna si avvicina a questi campi e si avvolge, accoppia il segnale EM e aggiunge un carico. Questo carico viene raccolto su più bobine e la posizione dello stilo viene quindi interpolata. Queste linee di campo possono emettere circa 15 mm sopra il display e quindi il meccanismo per il passaggio del mouse. I dati vengono trasmessi dalla penna al dispositivo (dati di pressione e pulsante), modificando il contenuto di frequenza del carico. Per ottenere l'orientamento c'è in genere una bobina/circuito secondario... e una semplice trigonometria può estrapolare l'orientamento della penna... questo è importante per rimuovere in seguito la parallasse meccanica. Tra le tre questa tecnica è quella in circolazione da più tempo.

Stilo passivo, funziona semplicemente agendo come un'estensione del dito, essendo un conduttore per accoppiarsi passivamente con il segnale elettrostatico proveniente dalle righe e colonne di trasmissione e ricezione del digitalizzatore. Questa tecnica utilizza le stesse linee conduttive trasparenti davanti al display per realizzare sia il dito che il dito/stilo “falso”.

Infine, le soluzioni capacitive attive hanno iniziato a essere realizzate all’inizio degli anni 2000. La loro modalità di funzionamento prevede l'utilizzo delle stesse linee conduttive trasparenti dello stilo passivo sopra, ma piuttosto la punta della penna inietta un segnale elettrostatico che viene raccolto da queste linee capacitive tattili. Pensa che la penna è una mini radio e le linee di rilevamento davanti al display del dispositivo sono piccole antenne. La o le giunzioni (dove si incrociano le righe e le colonne delle linee conduttrici trasparenti) che ricevono il segnale più forte sono correlate alla posizione della penna. Per fare ciò, la penna in genere necessita di una batteria, ma la penna può emettere tutti i tipi di segnali provenienti da pulsanti, pressione e altro. Un paio di anni fa abbiamo acquistato una penna capacitiva attiva e una tecnologia touch davvero fantastiche: forse ricorderete l'azienda che ha realizzato i comitati elettorali della CNN.. Perceptive Pixel. Questa è senza dubbio la tecnologia di penna più fantastica in circolazione per schermi di grandi dimensioni non mobili. Il campo capacitivo attivo sta mostrando con aria di sfida molta attività da parte di diversi produttori di dispositivi tattili, poiché è un'estensione naturale della tecnologia tattile e della sua integrazione con la soluzione tattile.

Ora entriamo in ciò che rende uno stilo eccezionale dal punto di vista hardware:

1) La precisione è fondamentale. Quanto più precisa e coerente è la punta della penna rispetto all'inchiostro effettivo del display, tanto più naturale e preciso sarai in grado di eseguire come artista e utente. UN. Il problema della precisione è suddiviso in 3 categorie:

io. Parallasse visiva: dalla punta della penna all'inchiostro sullo schermo. Qui è dove pensi che sia la punta della penna.

ii. Parallasse elettronica: dalla punta della penna al digitalizzatore e dove il digestore pensa che sia effettivamente la punta della penna.'

iii. Precisione e linearità del digitalizzatore su tutto lo schermo.

2) Sensazione e suono: dovrebbe suonare e dare la sensazione di scrivere su carta.

3) Peso, sensazione ed ergonomia della penna.

4) Sensibilità alla pressione coerente e precisa

5) Pulsanti per cambiare modalità (cancellazione, selezione e altri comandi)

6) Latenza: il ritardo dell'inchiostro dietro la punta della penna (fortemente dipendente dall'app)... i bravi sviluppatori possono mantenere questo numero al minimo.

7) Rilevamento del palmo in modo che il computer possa rifiutare i falsi tocchi.

8) Integrazione del dispositivo: come si adatta e requisiti di progettazione industriale.

Ora abbiamo un po' di informazioni sulle diverse opzioni popolari di digitalizzatori a penna e sulle caratteristiche hardware di ciò che rende una buona penna. Esaminiamo brevemente i pro e i contro di ciascuno di questi (saltarò lo stilo passivo poiché offre ancora un ovvio compromesso in termini di esperienza per le nostre attuali applicazioni [per ora]). Ma prima di iniziare, lasciatemi dire che nessuna di queste 3 opzioni è generalmente superiore l’una all’altra. Tutto dipende dall'applicazione e, cosa ancora più importante, dall'implementazione/esecuzione della tecnologia. Le prestazioni di una qualsiasi di queste tecnologie dipendono in larga misura da quanto ponderata e attenta l'ingegneria messa in atto dai produttori di dispositivi per integrare il sistema di digitalizzazione. Ho visto alcune implementazioni davvero mediocri di tutte e 3 le soluzioni di cui sopra da parte di vari produttori di dispositivi. L'utilizzo del marchio della tecnologia non garantisce minimamente le prestazioni.

Stilo elettromagnetico:

1) Precisione: può essere molto utile per l'elettromagnetismo ma dipende fortemente dall'implementazione. Per far funzionare bene gli angoli ed evitare la non linearità, il digitalizzatore posizionato dietro il display deve estendersi leggermente oltre il display. Anche oggetti metallici o magnetici vicino al digitalizzatore o davanti anche all'interno del dispositivo influiscono notevolmente sul rumore e sulle prestazioni. Ciò limita fortemente il produttore del dispositivo dall'avere una certa dimensione del bordo e anche dai tipi di materiali che utilizzano sul dispositivo e nella penna. Poiché i campi magnetici cambiano con l'ambiente, vedrai derive e offset... Il produttore del dispositivo deve fare un ottimo lavoro di calibrazione del dispositivo... e se l'utente mette qualcosa davanti al dispositivo (ad esempio una custodia che contiene metallo) , allora devono essere in grado di eseguire lo stesso livello di calibrazione. Al di fuori di questi limiti, la penna EM può dare ottimi risultati.

2) Parallasse visiva: dipende solo dallo spessore del vetro di copertura... e nessuna delle tecnologie presenta realmente un vantaggio o uno svantaggio in questo caso.

3) Parallasse elettronica: poiché il digitalizzatore EM è sepolto dietro il display e le bobine non si trovano sulla punta della penna, il digitalizzatore deve calcolare l'orientamento della penna e tradurre la posizione da quello... questo non è mai perfetto e spesso lo sarà dipende da dove ti trovi sullo schermo... quindi non è una singola trasformazione matematica per tutti i punti sullo schermo... può essere molto complessa... la maggior parte delle volte, quello che viene preso è il percorso semplice.

4) Precisione e linearità del digitalizzatore sull'intero schermo: il modo migliore per testarlo è prendere un righello e tracciare linee diagonali dritte sul display. Nota come le linee non sono mai veramente dritte... questo è molto difficile da fare.

5) Sensazione e suono: in genere oggi lavoriamo con vari materiali per modificare il coefficiente di attrito statico e dinamico della punta sul vetro... ma ci sono altre tecniche su cui stiamo lavorando per renderlo ancora migliore, indipendentemente dalla tecnologia della penna utilizzata .

6) Peso, sensazione ed ergonomia della penna. Poiché è a base magnetica, la penna non può essere realizzata in metallo. Lo stilo EM ha tutti i tipi di forme e dimensioni... da quelli molto sottili e scomodi (ma possono essere agganciati) a quelli che sembrano una penna. Il vantaggio è che la penna non ha bisogno di batterie.

7) Sensibilità alla pressione costante e accurata: generalmente nota per fare un ottimo lavoro. Si tratta più di come appare la curva di pressione che del numero di bit... lo spiegherò di seguito.

8) Pulsanti per il cambio di modalità (cancellazione, selezione e altri comandi): poiché la penna modifica attivamente i segnali (alimentati dalle bobine), può comunicare pulsanti e informazioni sulla pressione.

9) Latenza: il ritardo dell'inchiostro dietro la punta della penna (fortemente dipendente dall'app)... i bravi sviluppatori possono mantenere questo numero al minimo.

10) Rilevamento del palmo in modo che il computer possa rifiutare i falsi tocchi: in realtà non ha il vantaggio del capacitivo attivo... ma rispetto allo stilo passivo lo fa.

11) Integrazione del dispositivo: come si adatta e requisiti di progettazione industriale: poiché il digitalizzatore a penna è un digitalizzatore separato dal touch, questa soluzione aggiungerà uno spessore compreso tra 0.4 e 1 mm, qualche mm attorno alla cornice del dispositivo e qualche decina di grammi di peso. È un po' più difficile da integrare nel dispositivo a causa dei vincoli relativi ai materiali e alla meccanica.

Stilo capacitivo attivo:

1) Precisione: in passato ho visto alcune implementazioni non così buone qui, ma sono così entusiasta di vedere i nostri risultati attuali in Pro3. Abbiamo davvero spostato il segno qui. La Penna è davvero molto più precisa, lineare e lineare su tutto il dispositivo. Il primo commento che sento dagli artisti quando usano il dispositivo è quanto sia precisa la penna.

2) Parallasse visiva: dipende solo dallo spessore del vetro di copertura... e nessuna delle tecnologie presenta realmente un vantaggio o uno svantaggio in questo caso. In Pro 3 abbiamo ridotto la parallasse ottica a 75 mm... questa è una delle parallasse più basse che abbia mai visto per l'inchiostrazione delle tavolette. Ciò significa che quando muovi la testa attorno alla punta della penna, la punta della penna rimane più vicina all'inchiostro.

3) Parallasse elettronica: poiché le linee dell'antenna sono appena dietro il vetro di copertura (per noi è spesso 55 mm!) la parallasse elettronica è ulteriormente ridotta.. e questo è uno dei motivi per cui la nostra penna sembra più precisa.

4) Precisione del digitalizzatore e linearità su tutto lo schermo: fai la prova del righello!

5) Sensazione e suono: stiamo utilizzando nuovi materiali per modificare l'attrito dinamico e statico della punta della penna. Il risultato è una sensazione più simile alla carta. Come industria possiamo fare di meglio... ma bisognerà passare a un meccanismo diverso... ne parleremo più avanti

6) Peso, sensazione ed ergonomia della penna. Poiché il segnale emesso dalla punta della penna, gli oggetti metallici nel corpo non influiscono sulle prestazioni.. ecco perché siamo stati in grado di realizzare una bellissima penna in alluminio anodizzato, che in mano sembra una penna di alta qualità. Ora abbiamo bisogno di una batteria, ma il vantaggio di una batteria è che si può emettere un segnale più potente per altre funzioni... come fare clic su nota: fai clic una volta sulla parte superiore della penna e OneNote si apre automaticamente (anche sopra la schermata di blocco [protetto]).. e fai doppio clic e ottieni lo strato di acetato per ritagliare porzioni dello schermo in OneNote... abbastanza carino!... e puoi tenere la penna a circa 3-5 piedi di distanza per farlo... e non puoi farlo un'esperienza del genere se non avessi una batteria.

7) Sensibilità alla pressione coerente e accurata: altrettanto buona delle nostre implementazioni precedenti... buona quanto sono secondo me. Ne parleremo più avanti.

8) Pulsanti per il cambio modalità (cancella, selezione e altri comandi): poiché la penna è alimentata può emettere tutti i tipi di comandi tramite i suoi segnali emessi (pulsanti, informazioni sulla pressione, nota di clic).

9) Latenza: il ritardo dell'inchiostro dietro la punta della penna (fortemente dipendente dall'app)... i bravi sviluppatori possono mantenere questo numero al minimo. Abbiamo un avvertimento durante il passaggio del mouse... mentre la nostra latenza è ancora la migliore della categoria quando si inchiostra, potresti notare un po' di ritardo durante il passaggio del mouse... ma solo durante la modalità hover..

10) Rilevamento del palmo in modo che il computer possa rifiutare i falsi tocchi: più o meno lo stesso dell'EM.

11) Integrazione del dispositivo: i digitalizzatori capacitivi attivi sono integrati nel controller touch e utilizzano le stesse linee di rilevamento del tocco. Questa è una fantastica forma di integrazione, che rende il dispositivo più sottile e leggero. Inoltre ci sono meno restrizioni sui materiali... ad esempio la nostra tastiera di tipo si inserisce nella parte inferiore delle cornici del dispositivo tramite magneti... questo sarebbe davvero una brutta cosa per un digitalizzatore EM.

Pressione Ho sentito alcune persone preoccuparsi dei 256 livelli di pressione rispetto a 1024... Si possono affermare quantità assurde di risoluzione 10,12,14,16 bit... qualunque cosa... ma alla fine anche se il sistema emette 10 o 16 il numero di bit non significa che ci siano 10 o 16 bit di informazioni utili lì... proprio come una fotocamera digitale con dimensioni eccessive... il sensore è di 20 megapixel... non significa che l'immagine risultante contenga informazioni di 20 megapixel. Puoi fare questo esperimento da solo... L'ho fatto durante il fine settimana per provare a dimostrare un punto ai miei amici: ho preso il dispositivo basato su EM più noto che conosco e l'ho confrontato con Pro 3. Ho iniziato scaricando e installando prima un software Microsoft PowerTool chiamato "digiInfo".. questo ti consente di registrare e vedere i messaggi di Windows... Ho impostato il software per registrare la pressione su entrambi i dispositivi. E poi ho costruito un piccolo supporto per tenere lo stilo sopra il digitalizzatore con una pressione verso il basso di circa 50 grammi. Ho registrato i dati della pressione statica.. importati in Excel e ho fatto alcune statistiche.. ecco cosa ho visto: il numero di pressione statica della punta di pressione 1024 aveva una deviazione standard 3 volte maggiore di quella della punta di pressione 256. Alla fine, le prestazioni sono state le stesse... anche se uno aveva 2 bit in meno di informazioni riportate. Questo ha molto senso... lasciatemelo dire in un altro modo.

La penna Pro 3 misura da 10 grammi a 400 grammi di pressione e mappa 256 livelli a quello... la mappatura non è lineare... perché l'attivazione della forza della mano umana non è lineare... ma si può approssimare circa 1-1.8 grammi per livello. La penna a 10 bit... va da 10 a 500 grammi... e presumibilmente fa circa ~0.4 grammi. Pensa a entrambi questi numeri e sono entrambi super super sensibili.. la migliore bilancia che ho può fare incrementi di 1 grammi…. L'unica ragione per cui funziona è perché fa una media dei numeri che aggiunge una notevole quantità di ritardo.. questo ritardo non si può fare su uno stilo.. quindi sei bloccato con un segnale più rumoroso comparativamente in uno stilo. Con ogni nuovo stilo c'è una differenza nella curva di forza alla quale bisogna abituarsi... ed è probabilmente ciò che la gente noterà... non la differenza nella risoluzione in bit. Lo renderemo più semplice per te fornendoti in seguito un software che ti consentirà di mappare la tua curva di forza! Ti incoraggio a prendere una di quelle bilance e provare a controllarla fino a 1 grammi... farà luce sull'argomento. Il feedback degli artisti che ho sentito... è che non vedono alcuna differenza... e questo perché in realtà le informazioni risultanti non sono diverse.

WinTab: sì, abbiamo il supporto del driver Wintab. Vedere il collegamento seguente per scaricarlo e installarlo per pro3. In futuro spero che le app inizino a utilizzare le API più moderne.. Wintab è vecchio e obsoleto.. aggiunge latenza e si inserisce nel percorso della penna.. http://www.ntrig.com/Content.aspx?Page=Downloads_Drivers seleziona l'opzione Windows 8.1