Stevie Bathiche z zespołu Microsoft Surface wyjaśnia szczegółowo technologię rysika w Surface Pro 3

Podczas Reddit AmA by Surface z Microsoftu, Stevie Bathiche z Surface’a udzielił długiej odpowiedzi na Reddit, wyjaśniając dostępne na rynku technologie Stylus i dlaczego Microsoft wybrał N-Trig zamiast Wacoma. Przeczytaj jego pełną odpowiedź poniżej.

Cześć... to jest StevieB. Przewidziałem pytanie dotyczące digitizera pióra… więc przez weekend zastanawiałem się, jak o tym porozmawiać. Mam nadzieję, że tobie i innym osobom się przyda. Na pozostałe pytania postaram się odpowiedzieć. Poniżej znajduje się Twoje pytanie dotyczące Wacom i Pressure.

Istnieją 3 główne typy technologii digitizera pióra: elektromagnetyczna, pasywna pojemnościowa (te przewodzące pisaki z gumową końcówką, które sprawiają, że digitalizator wygląda jak palec) i aktywna pojemnościowa.

Działanie elektromagnetyczne polega na umieszczeniu płytki drukowanej na całym urządzeniu, zwykle umieszczonej pod wyświetlaczem i jego podświetleniem. Jest to całkowicie odrębny system od dotykowego digitizera, który zwykle znajduje się przed wyświetlaczem. Płytka drukowana ma kilka planarnych cewek, które emitują pole elektromagnetyczne (jak jedna strona transformatora). Druga strona transformatora znajduje się w samym piórze. Gdy pióro zbliża się do tych pól i cewek, sprzęga sygnał EM i dodaje obciążenie. To obciążenie jest zbierane przez wiele cewek, a położenie trzpienia pomiarowego jest następnie interpolowane. Te linie pola mogą emitować około 15 mm nad wyświetlaczem, a tym samym mechanizmem zawisu. Dane są przesyłane z pióra do urządzenia (dane dotyczące nacisku i przycisku), poprzez modyfikację zawartości częstotliwości obciążenia. Aby uzyskać orientację, zwykle jest cewka wtórna/obwód... i prosty tryg może ekstrapolować orientację pióra.. jest to ważne, aby później usunąć mechaniczną paralaksę. Spośród trzech ta technika jest najdłużej.

Pasywny rysik działa po prostu jako przedłużenie palca, będąc przewodnikiem, który pasywnie łączy się z sygnałem elektrostatycznym z rzędów i kolumn nadawczych i odbiorczych digitizera. Ta technika wykorzystuje te same przezroczyste linie przewodzące przed wyświetlaczem do wykonania zarówno palca, jak i „fałszywego” palca/rysika.

Wreszcie aktywne rozwiązania pojemnościowe zaczęły pojawiać się na początku XXI wieku. Ich tryb działania polega na użyciu tych samych przezroczystych linii przewodzących, co rysik pasywny powyżej, ale końcówka pióra wstrzykuje sygnał elektrostatyczny, który jest odbierany przez te pojemnościowe linie dotykowe. Pomyśl, że pióro to mini radio, a linie wykrywania przed wyświetlaczem to małe anteny. Połączenie (gdzie przecinają się rzędy i kolumny przezroczystych linii przewodzących), które odbiera najsilniejszy sygnał, jest skorelowane z pozycją pisaka. Aby to zrobić, pióro zazwyczaj potrzebuje baterii, ale pióro może emitować wszelkiego rodzaju sygnały z przycisków, nacisku i inne. Kupiliśmy naprawdę fantastyczne, aktywne pojemnościowe pióro i technologię dotykową kilka lat temu: może pamiętacie firmę, która stworzyła komisje wyborcze CNN... Perceptive Pixel. Jest to bez wątpienia najbardziej fantastyczna technologia piórkowa dla dużych ekranów niemobilnych. Aktywne pole pojemnościowe wyzywająco wykazuje dużą aktywność wielu różnych twórców dotyku, ponieważ jest naturalnym rozszerzeniem technologii dotykowej i jej integracji z rozwiązaniem dotykowym.

Teraz przejdźmy do tego, co sprawia, że ​​świetny rysik jest percepcyjny od sprzętu:

1) Precyzja jest najważniejsza. Im dokładniejsza i bardziej spójna końcówka pióra w stosunku do rzeczywistego atramentu na ekranie, tym bardziej naturalne i dokładniejsze jest to, że jako artysta i użytkownik jesteś w stanie wykonać. a. Problem precyzji jest podzielony na 3 kategorie:

i. Paralaksa wizualna: od końcówki pióra do atramentu na ekranie. To jest miejsce, w którym myślisz, że jest końcówka pióra.

ii. Elektroniczna paralaksa: od końcówki pióra do digitizera i miejsca, w którym według operatora jest końcówka pióra”.

iii. Precyzja i liniowość digitalizatora na całym ekranie.

2) Czuć i brzmieć: powinno brzmieć i przypominać pisanie na papierze.

3) Waga, dotyk i ergonomia pióra.

4) Spójna i dokładna czułość nacisku

5) Przyciski do przełączania trybów (kasowanie, wybór i inne polecenia)

6) Opóźnienie: opóźnienie atramentu za końcówką pióra (w dużym stopniu zależne od aplikacji)… dobrzy programiści mogą ograniczyć tę liczbę do minimum.

7) Wykrywanie dłoni, dzięki czemu komputer może odrzucić fałszywe dotknięcia.

8) Integracja urządzeń: jak pasuje i wymagania dotyczące projektowania przemysłowego.

Teraz, gdy mamy trochę tła różnych popularnych opcji digitizera pióra i cech sprzętowych, które sprawiają, że jest to dobre pióro. Przejdźmy do krótkich zalet i wad każdego z nich (pominę pasywny rysik, ponieważ nadal oferuje oczywisty kompromis w zakresie doświadczenia dla naszych obecnych aplikacji [na razie]). Ale zanim zaczniemy, proszę pozwolić mi najpierw powiedzieć, że żadna z tych 3 opcji nie jest ogólnie lepsza od siebie. Wszystko zależy od aplikacji, a co ważniejsze od wdrożenia/wykonania technologii. Wydajność każdej z tych technologii w dużym stopniu zależy od przemyślanej i starannej inżynierii zastosowanej przez producentów urządzeń w celu zintegrowania systemu digitizera. Widziałem kilka naprawdę słabych implementacji wszystkich 3 powyższych rozwiązań przez różnych producentów urządzeń. Korzystanie z technologii marki nie gwarantuje w najmniejszym stopniu wydajności.

Rysik elektromagnetyczny:

1) Precyzja: To może być bardzo dobre dla elektromagnetyzmu, ale w dużym stopniu zależy od implementacji. Aby rogi działały dobrze i aby uniknąć nieliniowości, digitizer umieszczony za wyświetlaczem musi nieco wystawać poza wyświetlacz. Również metalowe przedmioty lub przedmioty magnetyczne w pobliżu digitizera lub przed, nawet w samym urządzeniu, mają duży wpływ na hałas i wydajność. To bardzo ogranicza producenta urządzenia do posiadania określonego rozmiaru obramowania, a także rodzajów materiałów, z których korzysta w urządzeniu i w pisaku. Ponieważ pola magnetyczne zmieniają się wraz z otoczeniem, zobaczysz dryf i przesunięcia… Producent urządzenia musi wykonać naprawdę dobrą robotę, kalibrując urządzenie… i jeśli użytkownik umieści coś przed urządzeniem (powiedzmy obudowę z metalem) , muszą być w stanie wykonać ten sam poziom kalibracji. Poza tymi ograniczeniami pióro EM może dawać bardzo dobre wyniki.

2) Paralaksa wizualna: zależy to tylko od grubości szkła nakrywkowego… i żadna z technologii nie ma tutaj zalet wady.

3) Elektroniczna paralaksa: ponieważ digitizer EM jest schowany za wyświetlaczem, a cewki nie znajdują się na czubku pióra, digitizer musi obliczyć orientację pióra i przełożyć z tego pozycję… to naprawdę nigdy nie jest idealne i często będzie w zależności od tego, gdzie jesteś na wyświetlaczu.. więc nie jest to pojedyncza matematyczna transformacja dla wszystkich punktów na wyświetlaczu.. może być bardzo złożona.. przez większość czasu wybierana jest prosta trasa.

4) Precyzja i liniowość digitalizatora na całym ekranie: najlepszym sposobem sprawdzenia tego jest użycie linijki i narysowanie prostych ukośnych linii na ekranie. Zwróć uwagę, że linie nigdy nie są naprawdę proste… jest to bardzo trudne do zrobienia.

5) Czucie i dźwięk: Zwykle dzisiaj pracujemy z różnymi materiałami, aby zmienić współczynnik tarcia statycznego i dynamicznego końcówki o szkło... ale są też inne techniki, nad którymi pracujemy, aby uczynić to jeszcze lepszym, bez względu na używaną technologię pisaka .

6) Waga, dotyk i ergonomia pióra. Długopis nie może być wykonany z metalu, ponieważ jest oparty na magnesie. Rysik EM ma różne kształty i rozmiary… od naprawdę cienkich i niewygodnych (ale można je zadokować) po takie, które przypominają pióro. Zaletą jest to, że pióro nie potrzebuje baterii.

7) Spójna i dokładna czułość na nacisk: ogólnie wiadomo, że wykonuje świetną robotę. Dużo bardziej chodzi o to, jak wygląda krzywa ciśnienia, niż o liczbę bitów… wyjaśnię poniżej.

8) Przyciski do przełączania trybów (kasowanie, wybór i inne polecenia): ponieważ pióro i aktywnie modyfikują sygnały (zasilane cewkami). Może komunikować się z przyciskami i informacjami o ciśnieniu.

9) Opóźnienie: opóźnienie atramentu za końcówką pióra (w dużym stopniu zależne od aplikacji)… dobrzy programiści mogą ograniczyć tę liczbę do minimum.

10) Wykrywanie dłoni, dzięki czemu komputer może odrzucać fałszywe dotknięcia: tak naprawdę nie ma przewagi nad aktywnym pojemnościowym.. ale ma nad pasywnym rysikiem.

11) Integracja urządzenia: jak to pasuje i wymagania dotyczące wzornictwa przemysłowego: ponieważ digitizer piórkowy jest oddzielnym digitizerem od dotyku, to rozwiązanie doda w dowolnym miejscu od 0.4 do 1 mm grubości, kilka mm wokół ramki urządzenia i kilka dziesiątek gramów wagi. Nieco trudniej jest zintegrować się z urządzeniem ze względu na ograniczenia dotyczące materiałów i mechaniki.

Aktywny rysik pojemnościowy:

1) Precyzja: w przeszłości widziałem tutaj kilka niezbyt dobrych implementacji, ale jestem bardzo podekscytowany, aby zobaczyć nasze obecne wyniki w Pro3. Naprawdę przesunęliśmy tutaj znak. Pióro jest naprawdę znacznie bardziej precyzyjne, liniowe i liniowe w całym urządzeniu. Pierwszy komentarz, jaki słyszę od artystów, gdy używają urządzenia, dotyczy precyzji pióra.

2) Paralaksa wizualna: zależy to tylko od grubości szkła nakrywkowego… i żadna z technologii nie ma tutaj zalet wady. W Pro 3 obniżyliśmy paralaksę optyczną do 75 mm. Jest to jedna z najniższych paralaksy, jakie kiedykolwiek widziałem w przypadku tabletów atramentowych. Oznacza to, że gdy poruszasz głową wokół końcówki pióra, końcówka pióra pozostaje bliżej atramentu.

3) Paralaksa elektroniczna: ponieważ linie anteny znajdują się tuż za szkłem osłonowym (dla nas ma ona grubość 55 mm!), paralaksa elektroniczna jest jeszcze bardziej zmniejszona... i to jest jeden z powodów, dla których nasze pióro jest bardziej dokładne.

4) Precyzja i liniowość digitalizatora na całym ekranie: wykonaj test linijki!

5) Czuć i brzmieć: Używamy nowych materiałów, aby zmienić dynamiczne i statyczne tarcie końcówki pióra. Rezultatem jest bardziej papierowe wrażenie. Jako branża możemy działać lepiej… ale będzie to musiało przejść do innego mechanizmu… więcej o tym później

6) Waga, dotyk i ergonomia pióra. Ponieważ sygnał emitowany jest z końcówki długopisu, metalowe przedmioty w korpusie nie wpływają na wydajność.. dlatego udało nam się zrobić piękny długopis z anodyzowanego aluminium, który czuje się jak wysokiej jakości długopis w dłoni. Teraz potrzebujemy baterii, ale zaletą baterii jest to, że może ona emitować silniejszy sygnał dla innych funkcji.. jak notatka o kliknięciu: kliknij raz górną część pióra, a program OneNote zostanie automatycznie otwarty (nawet nad ekranem blokady [zabezpieczone]).. i kliknij dwukrotnie, a otrzymasz warstwę octanu do wycinania części ekranu do OneNote… całkiem zgrabnie!… i możesz trzymać pióro około 3-5 stóp, aby to zrobić… i nie możesz tego zrobić takie doświadczenie, jeśli nie masz baterii.

7) Spójna i dokładna czułość na nacisk: tak samo dobra jak nasze poprzednie wdrożenia... tak dobre, jak moim zdaniem są. Więcej na ten temat poniżej.

8) Przyciski do przełączania trybów (kasowanie, zaznaczanie i inne polecenia): ponieważ pióro jest zasilane, może emitować wszelkiego rodzaju polecenia za pomocą emitowanych sygnałów (przyciski, informacje o nacisku, notatka o kliknięciu).

9) Opóźnienie: opóźnienie atramentu za końcówką pióra (w dużym stopniu zależne od aplikacji)… dobrzy programiści mogą ograniczyć tę liczbę do minimum. Mamy jedno zastrzeżenie podczas najechania kursorem… podczas gdy nasze opóźnienie jest nadal najlepsze w klasie podczas pisania odręcznego, możesz zauważyć niewielkie opóźnienie podczas najeżdżania… ale tylko w trybie najechania…

10) Wykrywanie dłoni, aby komputer mógł odrzucić fałszywe dotknięcia: mniej więcej tak samo jak EM.

11) Integracja urządzenia: Aktywny pojemnościowy digitizer jest zintegrowany z kontrolerem dotykowym i wykorzystuje te same linie wykrywania dotyku. To fantastyczna forma integracji, dzięki której urządzenie jest cieńsze i lżejsze. Są też mniejsze ograniczenia dotyczące materiałów... na przykład nasza klawiatura typu wpina się w dolną część ramek urządzenia za pomocą magnesów.. byłoby to naprawdę złe dla digitizera EM.

Ciśnienie Słyszałem, jak kilka osób martwi się 256 poziomami ciśnienia w porównaniu z 1024… Można twierdzić, że rozdzielczość jest absurdalna 10,12,14,16 bitów… nieważne… ale w końcu mimo tego, że system wypluwa 10 lub 16 liczba bitów nie oznacza, że ​​jest tam 10 lub 16 bitów przydatnych informacji.. tak jak w aparacie cyfrowym z nadmierną specyfikacją.. czujnik ma 20 megapikseli.. nie oznacza, że ​​wynikowy obraz ma wartość 20 megapikseli. Możesz przeprowadzić ten eksperyment sam.. Zrobiłem to w weekend, aby udowodnić moim przyjaciołom, że: wziąłem najbardziej znane znane mi urządzenie oparte na EM i porównałem je z Pro 3. Zacząłem od pobrania i zainstalowania oprogramowanie Microsoft PowerTool o nazwie „digiInfo”.. to pozwala nagrywać i wyświetlać komunikaty systemu Windows… Ustawiłem oprogramowanie tak, aby rejestrowało ciśnienie na obu urządzeniach. Następnie zbudowano mały zestaw do trzymania rysika nad digitizerem z naciskiem około 50 gramów w dół. Zapisałem dane dotyczące ciśnienia statycznego.. zaimportowałem do programu Excel i wykonałem kilka statystyk.. oto, co zobaczyłem: liczba ciśnienia statycznego końcówki 1024 miała odchylenie standardowe 3 razy większe niż w przypadku końcówki 256. Ostatecznie wydajność była taka sama… mimo że jeden z nich miał o 2 bity mniej zgłaszanych informacji. To ma sens... pozwólcie, że ujmę to w inny sposób.

Pióro Pro 3 mierzy od 10 gramów do 400 gramów nacisku i odwzorowuje 256 poziomów do tego… mapowanie jest nieliniowe… ponieważ aktywacja siły ludzkiej ręki jest nieliniowa… ale można przybliżyć około 1-1.8 grama na poziom. 10-bitowy długopis… idzie od 10-500 gramów… i podobno około ~0.4 grama. Pomyśl o obu tych liczbach i to jest super czułe.. najlepsza waga, jaką mam, może robić przyrosty o 1 grama…. Jedynym powodem, dla którego to działa, jest to, że uśrednia do cholery liczby, co dodaje znaczną ilość opóźnienia. To opóźnienie, którego nie można zrobić na rysiku. Z każdym nowym rysikiem jest różnica w krzywej siły, do której musisz się przyzwyczaić… i to prawdopodobnie ludzie zauważą… a nie różnica w rozdzielczości bitowej. Ułatwimy ci to później, udostępniając oprogramowanie, które pozwoli ci odwzorować własną krzywą siły! Zachęcam do zdobycia jednej z tych wag i próby kontrolowania jej do 1 grama.. rzuci trochę światła na ten temat. Informacje zwrotne od artystów, których słyszałem… są takie, że nie widzą różnicy… a to dlatego, że tak naprawdę otrzymane informacje nie różnią się.

WinTab: tak, mamy obsługę sterowników wintab. Zobacz poniższy link, aby pobrać i zainstalować go dla pro3. Mam nadzieję, że w przyszłości aplikacje zaczną korzystać z bardziej nowoczesnych interfejsów API. Wintab jest stary i przestarzały. Dodaje opóźnienia i wstawia się w ścieżce pióra.. http://www.ntrig.com/Content.aspx?Page=Downloads_Drivers wybierz opcję Windows 8.1