Stevie Bathiche, da equipe do Microsoft Surface, explica em detalhes a tecnologia Stylus no Surface Pro 3

Durante a equipe Reddit AmA by Surface da Microsoft, Stevie Bathiche da equipe Surface fez uma longa resposta no Reddit explicando as tecnologias Stylus disponíveis no mercado e por que a Microsoft escolheu N-Trig em vez de Wacom. Leia sua resposta completa abaixo.

Oi .. este é StevieB. Eu antecipei a questão do digitalizador de canetas, então estive pensando em como falar sobre isso no fim de semana. Espero que você e outras pessoas achem útil. Vou tentar responder ao resto de suas perguntas anteriores. Abaixo está sobre sua pergunta sobre Wacom e Pressão.

Existem 3 tipos principais de tecnologias de digitalizador de caneta: Eletromagnético, capacitivo passivo (aquelas canetas com ponta de borracha condutora que enganam o digitalizador para parecer um dedo) e capacitivo ativo.

O eletromagnético funciona colocando uma placa de circuito impresso em todo o dispositivo, normalmente situada sob a tela e sua luz de fundo. Este é um sistema completamente separado do digitalizador de toque que normalmente fica na frente da tela. A placa de circuito tem um monte de bobinas planares que emitem um campo eletromagnético (como um lado de um transformador). O outro lado do transformador está localizado na própria caneta. À medida que a caneta se aproxima desses campos e enrola, ela acopla o sinal EM e adiciona uma carga. Esta carga é captada através de várias bobinas e a posição da agulha é então interpolada. Essas linhas de campo podem emitir 15 mm ou mais acima da tela e, portanto, o mecanismo de foco. Os dados são transmitidos da caneta para o dispositivo (dados de pressão e botão), modificando o conteúdo de frequência da carga. Para obter orientação, normalmente há uma bobina/circuito secundário.. e um simples trig pode extrapolar a orientação da caneta.. isso é importante para remover a paralaxe mecânica posteriormente. Entre as três, esta técnica é a que existe há mais tempo.

Caneta passiva, funciona simplesmente agindo como uma extensão do seu dedo, por ser um condutor para acoplar passivamente com o sinal eletrostático das linhas e colunas de transmissão e recepção do digitalizador. Essa técnica usa as mesmas linhas condutoras transparentes na frente da tela para fazer o dedo e o dedo/stylus “falsos”.

Finalmente, as soluções capacitivas ativas começaram a se concretizar no início dos anos 2000. Seu modo de operação é usar as mesmas linhas condutoras transparentes que a caneta passiva faz acima, mas a ponta da caneta injeta um sinal eletrostático que é captado por essas linhas capacitivas de toque. Pense que a caneta é um mini rádio e as linhas de detecção na frente da tela do aparelho são pequenas antenas. A(s) junção(ões) (onde as linhas e colunas das linhas condutoras transparentes se cruzam) que recebe o sinal mais forte está correlacionada com a posição da caneta. Para fazer isso, a caneta normalmente precisa de uma bateria, mas a caneta pode emitir todos os tipos de sinais de botões, pressão e outros. Nós compramos uma caneta capacitiva ativa realmente fantástica e tecnologia de toque alguns anos atrás: você deve se lembrar da empresa que fez as placas eleitorais da CNN. Perceptive Pixel. Esta é, sem dúvida, a tecnologia de caneta mais fantástica disponível para grandes telas não móveis. O campo capacitivo ativo está desafiadoramente mostrando muita atividade por vários fabricantes de toque diferentes... porque é uma extensão natural da tecnologia de toque e sua integração com a solução de toque.

Agora vamos ver o que faz uma ótima caneta de um hardware perceptivo:

1) A precisão é rei. Quanto mais precisa e consistente a ponta da caneta for com a tinta real da tela, mais natural e preciso você, como artista e usuário, poderá executar. uma. O problema de precisão é dividido em 3 categorias:

eu. Visual Parallax: da ponta da caneta à tinta na tela. É aqui que você acha que está a ponta da caneta.

ii. Paralaxe eletrônica: da ponta da caneta ao digitalizador e onde o digestor acha que a ponta da caneta realmente está.'

iii. Precisão e linearidade do digitalizador em toda a tela.

2) Sentir e soar: deve soar e sentir como escrever no papel.

3) Peso, sensação e ergonomia da caneta.

4) Sensibilidade de pressão consistente e precisa

5) Botões para alternar os modos (apagar, selecionar e outros comandos)

6) Latência: o atraso da tinta atrás da ponta da caneta (altamente dependente do aplicativo)… bons desenvolvedores podem manter esse número no mínimo.

7) Detecção de palma para que o computador possa rejeitar toques falsos.

8) Integração de Dispositivos: como se encaixa e os requisitos do projeto industrial.

Agora que temos um pouco do histórico das diferentes opções populares de digitalizador de caneta e as características de hardware do que faz uma boa caneta. Vamos entrar em breves prós e contras de cada um deles (vou pular a caneta passiva, pois ela ainda oferece um compromisso óbvio de experiência para nossos aplicativos atuais [por enquanto]). Mas antes de começarmos, por favor, deixe-me dizer que nenhuma dessas 3 opções são geralmente mais superiores umas às outras. Tudo depende da aplicação e ainda mais importante da implementação/execução da tecnologia. O desempenho de qualquer uma dessas tecnologias é altamente dependente de quão pensativo e cuidadoso é a engenharia colocada pelos fabricantes de dispositivos para integrar o sistema digitalizador. Eu vi algumas implementações realmente ruins de todas as 3 soluções acima por vários fabricantes de dispositivos. Usar a marca da tecnologia não garante nem um pouco o desempenho.

Estilete Eletromagnético:

1) Precisão: Isso pode ser muito bom para eletromagnetismo, mas é altamente dependente da implementação. Para que os cantos funcionem bem e evite a não linearidade, o digitalizador situado atrás da tela deve se estender um pouco além da tela. Além disso, objetos metálicos ou magnéticos próximos ao digitalizador ou mesmo na frente do dispositivo afetam muito o ruído e o desempenho. Isso restringe muito o fabricante do dispositivo de ter um determinado tamanho de borda e também os tipos de materiais que eles usam no dispositivo e na caneta. Como os campos magnéticos mudam com o ambiente, você verá desvios e deslocamentos... O fabricante do dispositivo deve fazer um bom trabalho de calibração do dispositivo... e se o usuário colocar algo na frente do dispositivo (digamos, um estojo que tenha metal) , então eles devem ser capazes de fazer o mesmo nível de calibração. Fora dessas restrições, a caneta EM pode dar resultados muito bons.

2) Paralaxe Visual: isso depende apenas da espessura do vidro de cobertura… e nenhuma das tecnologias realmente tem vantagem ou desvantagem aqui.

3) Paralaxe eletrônica: porque o digitalizador EM está enterrado atrás da tela e as bobinas não estão localizadas na ponta da caneta, o digitalizador deve calcular a orientação da caneta e traduzir a posição a partir disso… dependendo de onde você está na tela.. então não é uma única transformação matemática para todos os pontos na tela.. pode ser altamente complexo.. na maioria das vezes, a rota simples é o que é tomado.

4) Precisão e linearidade do digitalizador em toda a tela: a melhor maneira de testar isso é pegar uma régua e desenhar linhas diagonais retas na tela. Observe como as linhas nunca são realmente retas... isso é muito difícil de fazer.

5) Sensação e som: Normalmente hoje trabalhamos com vários materiais para alterar o coeficiente de atrito estático e dinâmico da ponta no vidro. .

6) Peso, sensação e ergonomia da caneta. Por ser de base magnética, a caneta não pode ser feita de metal. A caneta EM tem todos os tipos de formas e tamanhos... desde muito finas e desconfortáveis ​​(mas podem ser encaixadas) até aquelas que parecem uma caneta. O pro aqui é que a caneta não precisa de baterias.

7) Sensibilidade de pressão consistente e precisa: geralmente conhecida por fazer um ótimo trabalho. Isso é muito mais sobre como a curva de pressão se parece do que o número de bits... Vou explicar abaixo.

8) Botões para alternar os modos (apagar, selecionar e outros comandos): porque a caneta e modifica os sinais ativamente (alimentados pelas bobinas).. ela pode comunicar botões e informações de pressão.

9) Latência: o atraso da tinta atrás da ponta da caneta (altamente dependente do aplicativo)… bons desenvolvedores podem manter esse número no mínimo.

10) Detecção de palma para que o computador possa rejeitar toques falsos: realmente não tem vantagem de capacitivo ativo... mas tem sobre caneta passiva.

11) Integração do dispositivo: como ele se encaixa e os requisitos de design industrial: como o digitalizador de caneta é um digitalizador separado do toque, esta solução adicionará algo entre 0.4-1 mm de espessura, alguns mm ao redor da moldura do dispositivo e alguns 10's de gramas de peso. É um pouco mais difícil de integrar no dispositivo por causa das restrições em torno de materiais e mecânica.

Caneta capacitiva ativa:

1) Precisão: no passado eu vi algumas implementações não tão boas aqui, mas estou muito animado para ver nossos resultados atuais no Pro3. Nós realmente movemos a marca aqui. A caneta é realmente muito mais precisa, linear e linear em todo o dispositivo. O primeiro comentário que ouço dos artistas quando usam o dispositivo é a precisão da caneta.

2) Paralaxe Visual: isso depende apenas da espessura do vidro de cobertura… e nenhuma das tecnologias realmente tem vantagem ou desvantagem aqui. No Pro 3, baixamos a paralaxe óptica para 75 mm. Esta é uma das paralaxes mais baixas que já vi em tablets de tinta. Isso significa que, à medida que você move a cabeça ao redor da ponta da caneta, a ponta da caneta fica mais próxima da tinta.

3) Paralaxe eletrônica: porque as linhas da antena estão logo atrás da tampa de vidro (para nós, tem 55mm de espessura!) a paralaxe eletrônica é ainda mais reduzida... e esta é uma das razões pelas quais nossa caneta parece mais precisa.

4) Precisão e linearidade do digitalizador em toda a tela: faça o teste da régua!

5) Sensação e som: Estamos usando novos materiais para alterar o atrito dinâmico e estático da ponta da caneta. O resultado é uma sensação mais parecida com papel. Como indústria, podemos fazer melhor, mas terá que recorrer a um mecanismo diferente. Mais sobre isso mais tarde

6) Peso, sensação e ergonomia da caneta. Como o sinal é emitido da ponta da caneta, objetos de metal no corpo não afetam o desempenho. Por isso, conseguimos fazer uma linda caneta de alumínio anodizado, que parece uma caneta de alta qualidade na mão. Agora precisamos de uma bateria, mas a vantagem de uma bateria é que se pode emitir um sinal mais poderoso para outras funções. [seguro]).. e clique duas vezes e você obtém a camada de acetato para recortar partes da tela no OneNote ... muito legal! .. e você pode segurar a caneta a cerca de 3-5 pés de distância para fazer isso ... e você não pode fazer tal experiência se você não tiver uma bateria.

7) Sensibilidade de pressão consistente e precisa: tão boa quanto nossas implementações anteriores. Mais sobre isso abaixo.

8) Botões para alternar os modos (apagar, selecionar e outros comandos): como a caneta está ligada, ela pode emitir todos os tipos de comandos por meio de seus sinais emitidos (botões, informações de pressão, nota de clique).

9) Latência: o atraso da tinta atrás da ponta da caneta (altamente dependente do aplicativo)… bons desenvolvedores podem manter esse número no mínimo. Temos uma ressalva durante o foco.. enquanto nossa latência ainda é a melhor da classe quando você está pintando, você pode notar um pouco de atraso durante o foco, mas apenas durante o modo de foco.

10) Detecção de palma para que o computador possa rejeitar toques falsos: quase o mesmo que EM.

11) Integração do dispositivo: O digitalizador capacitivo ativo é integrado ao controlador de toque e usa as mesmas linhas de detecção de toque. Esta é uma forma fantástica de integração, o que torna o dispositivo mais fino e leve. Além disso, há menos restrição de materiais.. por exemplo, nosso teclado tipo clica na parte inferior das molduras do dispositivo por meio de magnetismo.. isso seria realmente ruim para um digitalizador EM.

Pressão Ouvi algumas pessoas se preocuparem com os 256 níveis de pressão versus 1024… Pode-se alegar quantidades absurdas de resolução de 10,12,14,16 bits. número de bits não significa que há 10 ou 16 bits de informação útil lá... assim como uma câmera digital superestimada... o sensor é de 10 megapixels.. não significa que a imagem resultante é de 16 megapixels de informação. Você pode fazer esse experimento você mesmo.. Eu fiz isso no fim de semana para tentar provar um ponto para meus amigos: eu peguei o dispositivo baseado em EM mais conhecido que eu conheço e o comparei com o Pro 20. Eu comecei primeiro baixando e instalando um software Microsoft PowerTool chamado “digiInfo”.. isso permite gravar e ver mensagens do Windows… Configurei o software para registrar a pressão em ambos os dispositivos. E então construímos um pequeno equipamento para segurar a caneta acima do digitalizador com uma pressão descendente de cerca de 20 gramas. Gravei os dados da pressão estática.. importei para o excel e fiz algumas estatísticas.. eis o que eu vi: a ponta de pressão 3 estático-pressão-número tinha um desvio padrão 50 vezes maior que o da ponta de pressão 1024. No final, o desempenho foi o mesmo... apesar de ter 3 bits a menos de informação relatada. Isso faz muito sentido... deixe-me colocar de outra forma.

A caneta Pro 3 mede de 10 gramas a 400 gramas de pressão e mapeia 256 níveis para isso... o mapeamento não é linear. A caneta de 1 bits .. vai de 1.8-10 gramas .. e supostamente faz cerca de ~ 10 gramas. Pense em ambos os números e isso é super super sensível .. a melhor balança de peso que eu tenho pode fazer incrementos de 500 grama…. A única razão pela qual ele funciona é porque ele calcula a média dos números que adiciona uma quantidade considerável de atraso .. esse atraso não pode ser feito em uma caneta .. então você fica preso com um sinal mais barulhento comparativamente em uma caneta. Com qualquer nova caneta, há uma diferença na curva de força com a qual você precisa se acostumar... e é provável que as pessoas notem... não a diferença na resolução de bits. Vamos tornar isso mais fácil para você, mais tarde, dando-lhe um software que permite mapear sua própria curva de força! Eu encorajo você a pegar uma dessas balanças e tentar controlá-la para 0.4 gramas. O feedback dos artistas que ouvi... é que eles não veem diferença... e isso é porque realmente a informação resultante não é diferente.

WinTab: sim, temos suporte ao driver wintab. Veja o link abaixo para fazer o download e instalá-lo para pro3. No futuro, espero que os aplicativos comecem a usar as APIs mais modernas.. Wintab é antigo e desatualizado.. adiciona latência e se insere no caminho da caneta.. http://www.ntrig.com/Content.aspx?Page=Downloads_Drivers selecione a opção windows 8.1