Стиви Батиш из Microsoft Surface Team подробно объясняет технологию Stylus в Surface Pro 3

Во время Reddit AmA от команды Surface из Microsoft Стиви Батиш из команды Surface дал развернутый ответ на Reddit, объясняя технологии Stylus, доступные на рынке, и почему Microsoft выбрала N-Trig, а не Wacom. Читайте его полный ответ ниже.

Привет.. это СтивиБи. Я предвидел вопрос о перьевом дигитайзере... поэтому я думал о том, как поговорить об этом на выходных. Я надеюсь, что вы и другие люди найдете это полезным. Я постараюсь ответить на остальные ваши предыдущие вопросы. Ниже приведен ваш вопрос о Wacom и давлении.

Существует 3 основных типа технологий перьевых дигитайзеров: электромагнитные, пассивно-емкостные (те перья с проводящими резиновыми наконечниками, которые обманывают дигитайзер, заставляя его выглядеть как палец) и активно-емкостные.

Электромагнит работает, размещая печатную плату по всему устройству, обычно расположенную под дисплеем и его подсветкой. Это полностью отдельная система от сенсорного дигитайзера, который обычно устанавливается перед дисплеем. На печатной плате есть набор плоских катушек, которые излучают электромагнитное поле (как одна сторона трансформатора). Другая сторона трансформатора находится в самой ручке. Когда перо приближается к этим полям и скручивается, оно связывает ЭМ-сигнал и добавляет нагрузку. Эта нагрузка воспринимается несколькими катушками, а затем интерполируется положение иглы. Эти линии поля могут излучать примерно на 15 мм выше дисплея и, таким образом, механизм наведения. Данные передаются от пера к устройству (данные о нажатии и кнопках) путем изменения частотного содержания нагрузки. Чтобы получить ориентацию, обычно используется вторичная катушка / цепь ... и простой триггер может экстраполировать ориентацию пера ... это важно для последующего устранения механического параллакса. Среди трех эта техника существует дольше всех.

Пассивный стилус работает, просто действуя как продолжение вашего пальца, будучи проводником для пассивного соединения с электростатическим сигналом от передающих и приемных рядов и столбцов дигитайзера. В этом методе используются одни и те же прозрачные проводящие линии перед дисплеем для создания как пальца, так и «поддельного» пальца/стилуса.

Наконец, в начале 2000-х начали появляться активные емкостные решения. Их принцип работы заключается в использовании тех же прозрачных проводящих линий, что и в описанном выше пассивном стилусе, но вместо этого кончик пера подает электростатический сигнал, который улавливается этими сенсорными емкостными линиями. Представьте, что ручка — это мини-радио, а сенсорные линии перед дисплеем устройства — маленькие антенны. Соединение (места) (где пересекаются ряды и столбцы прозрачных проводящих линий), которые получают самый сильный сигнал, соотносятся с положением пера. Для этого перу обычно требуется батарея, но перо может излучать всевозможные сигналы от кнопок, нажатия и прочего. Пару лет назад мы приобрели действительно фантастическое активное емкостное перо и сенсорную технологию: вы, наверное, помните компанию, которая делала избирательные доски CNN. Perceptive Pixel. Это, без сомнения, самая фантастическая технология пера для больших немобильных экранов. Активное емкостное поле вызывающе демонстрирует большую активность со стороны ряда различных сенсорных производителей ... потому что это естественное расширение сенсорной технологии и ее интеграция с сенсорным решением.

Теперь давайте рассмотрим, что отличает отличный стилус от аппаратного:

1) Превыше всего точность. Чем более точным и последовательным является кончик пера по отношению к фактическим чернилам дисплея, тем более естественным и точным вы, как художник и пользователь, можете работать. а. Проблема точности разбита на 3 категории:

я. Визуальный параллакс: от кончика пера до чернил на экране. Вот где, как вы думаете, находится кончик пера.

II. Электронный параллакс: от кончика пера до дигитайзера и где, по мнению дайджеста, на самом деле находится кончик пера».

III. Точность и линейность дигитайзера по всему экрану.

2) Ощущение и звук: должно звучать и ощущаться как письмо на бумаге.

3) Вес пера, ощущение и эргономика.

4) Постоянная и точная чувствительность к давлению

5) Кнопки переключения режимов (стирание, выделение и другие команды)

6) Задержка: отставание чернил от кончика пера (сильно зависит от приложения)… хорошие разработчики могут свести это число к минимуму.

7) Обнаружение ладоней, чтобы компьютер мог отклонять ложные прикосновения.

8) Интеграция устройств: как это подходит и требования к промышленному дизайну.

Теперь, когда у нас есть кое-какие сведения о различных популярных вариантах дигитайзера пера и аппаратных характеристиках того, что делает перо хорошим. Давайте кратко рассмотрим плюсы и минусы каждого из них (я пропущу пассивный стилус, так как он по-прежнему предлагает очевидный компромисс в наших текущих приложениях [пока]). Но прежде чем мы начнем, позвольте мне сначала сказать, что ни один из этих трех вариантов, как правило, не лучше другого. Все зависит от приложения и, что еще более важно, от реализации/исполнения технологии. Производительность любой из этих технологий в значительной степени зависит от того, насколько продуманными и осторожными были инженерные решения, использованные производителями устройств для интеграции системы дигитайзера. Я видел несколько действительно плохих реализаций всех трех вышеперечисленных решений различными производителями устройств. Использование торговой марки технологии ни в малейшей степени не гарантирует производительности.

Электромагнитный стилус:

1) Точность: это может быть очень хорошо для электромагнетизма, но сильно зависит от реализации. Чтобы углы работали хорошо и чтобы избежать нелинейности, дигитайзер, расположенный за дисплеем, должен немного выступать за пределы дисплея. Кроме того, металлические объекты или магнитные объекты рядом с дигитайзером или перед ним даже внутри устройства сильно влияют на шум и производительность. Это сильно ограничивает производителя устройств от выбора определенного размера границы, а также типов материалов, которые они используют в устройстве и в ручке. Поскольку магнитные поля меняются в зависимости от окружающей среды, вы увидите дрейф и смещения… Производитель устройства должен очень хорошо откалибровать устройство… и если пользователь помещает что-то перед устройством (скажем, металлический корпус) , то они должны быть в состоянии сделать тот же уровень калибровки. Вне этих ограничений ручка EM может дать очень хорошие результаты.

2) Визуальный параллакс: это зависит только от толщины покровного стекла… и ни одна из технологий здесь не имеет преимущества или недостатка.

3) Электронный параллакс: из-за того, что ЭМ дигитайзер спрятан за дисплеем, а катушки расположены не на кончике пера, дигитайзер должен вычислить ориентацию пера и перевести положение из этого… это действительно никогда не бывает идеальным и часто будет зависит от того, где вы находитесь на дисплее.. так что это не одно математическое преобразование для всех точек на дисплее.. это может быть очень сложно.. в большинстве случаев используется простой маршрут.

4) Точность и линейность дигитайзера по всему экрану: лучший способ проверить это... взять линейку и провести прямые диагональные линии по всему дисплею. Обратите внимание, что линии никогда не бывают прямыми… это очень сложно сделать.

5) Осязание и звук: как правило, сегодня мы работаем с различными материалами, чтобы изменить коэффициент статического и динамического трения наконечника о стекло... но есть и другие методы, над которыми мы работаем, чтобы сделать это еще лучше, независимо от используемой технологии пера. .

6) Вес пера, ощущение и эргономика. Поскольку ручка имеет магнитную основу, она не может быть изготовлена ​​из металла. Стилус EM бывает самых разных форм и размеров… от очень тонкого и неудобного (но его можно пристыковать) до тех, которые на ощупь напоминают перо. Плюс в том, что ручке не нужны батарейки.

7) Постоянная и точная чувствительность к давлению: общеизвестно, что он отлично справляется со своей задачей. Это гораздо больше касается того, как выглядит кривая давления, чем количество битов… Я объясню ниже.

8) Кнопки для переключения режимов (стирание, выбор и другие команды): потому что перо активно изменяет сигналы (питание от катушек).. оно может передавать кнопки и информацию о нажатии.

9) Задержка: отставание чернил от кончика пера (сильно зависит от приложения)… хорошие разработчики могут свести это число к минимуму.

10) Обнаружение ладоней, чтобы компьютер мог отклонять ложные прикосновения: на самом деле не имеет преимущества перед активным емкостным стилусом ... но перед пассивным стилусом имеет.

11) Интеграция устройств: как это подходит, и требования к промышленному дизайну: поскольку перьевой дигитайзер отличается от сенсорного дигитайзера, это решение добавит от 0.4 до 1 мм толщины, несколько мм вокруг лицевой панели устройства и несколько десятков грамм веса. Это немного сложнее интегрировать в устройство из-за ограничений, связанных с материалами и механикой.

Активный емкостный стилус:

1) Точность: в прошлом я видел здесь несколько не очень хороших реализаций, но я так взволнован, увидев наши текущие результаты в Pro3. Мы действительно переместили отметку здесь. Перо действительно намного точнее, линейнее и линейнее по всему устройству. Первый комментарий, который я слышу от художников, когда они используют устройство, касается точности пера.

2) Визуальный параллакс: это зависит только от толщины покровного стекла… и ни одна из технологий здесь не имеет преимущества или недостатка. В Pro 3 мы снизили оптический параллакс до 75 мм. Это один из самых низких параллаксов, которые я когда-либо видел для планшетов для рисования. Это означает, что когда вы двигаете головой вокруг кончика пера, кончик пера остается ближе к чернилам.

3) Электронный параллакс: поскольку линии антенны находятся сразу за защитным стеклом (для нас оно толщиной 55 мм!), электронный параллакс еще больше уменьшается... и это одна из причин, по которой наша ручка кажется более точной.

4) Точность и линейность дигитайзера по всему экрану: проведите тест линейки!

5) Осязание и звук: мы используем новые материалы, чтобы изменить динамическое и статическое трение кончика пера. Результат больше похож на бумагу. Как отрасль мы можем добиться большего... но для этого придется перейти к другому механизму... подробнее об этом позже

6) Вес пера, ощущение и эргономика. Поскольку сигнал исходит от кончика пера, металлические предметы в корпусе не влияют на производительность. Вот почему мы смогли сделать красивую ручку из анодированного алюминия, которая ощущается как высококачественная ручка в руке. Теперь нам нужна батарея, но преимущество батареи в том, что она может излучать более мощный сигнал для других функций, таких как заметка щелчка: один раз щелкните верхнюю часть пера, и OneNote автоматически откроется (даже на экране блокировки). [защищено]).. и дважды щелкните, и вы получите ацетатный слой для вырезания частей экрана в OneNote… довольно аккуратно!.. и вы можете держать перо на расстоянии около 3-5 футов, чтобы сделать это… и вы не можете сделать такой опыт, если у вас не было батареи.

7) Постоянная и точная чувствительность к давлению: так же хорошо, как и наши предыдущие реализации ... настолько же хороши, насколько они есть, на мой взгляд. Подробнее об этом ниже.

8) Кнопки для переключения режимов (стирание, выбор и другие команды): поскольку перо находится под напряжением, оно может выдавать все виды команд посредством своих излучаемых сигналов (кнопки, информация о нажатии, нота щелчка).

9) Задержка: отставание чернил от кончика пера (сильно зависит от приложения)… хорошие разработчики могут свести это число к минимуму. У нас есть одно предостережение во время наведения. Хотя наша задержка по-прежнему лучшая в своем классе, когда вы рисуете, вы можете заметить небольшую задержку во время наведения, но только в режиме наведения.

10) Обнаружение ладоней, чтобы компьютер мог отклонять ложные прикосновения: примерно то же, что и EM.

11) Интеграция устройств: Активный емкостной дигитайзер интегрирован в сенсорный контроллер и использует те же сенсорные линии. Это фантастическая форма интеграции, позволяющая сделать устройство тоньше и легче. Кроме того, меньше ограничений по материалам. Например, наша Type Keyboard защелкивается в нижней части лицевой панели устройства с помощью магнитов. Это было бы действительно плохо для дигитайзера EM.

Давление Я слышал, что некоторые люди беспокоятся о 256 уровнях давления против 1024… Можно утверждать абсурдное количество разрешений 10,12,14,16, 10, 16, 10 бит… что угодно… но, в конце концов, несмотря на то, что система выдает 16 или 20 число битов не означает, что там содержится 20 или 3 бит полезной информации.. точно так же, как цифровая камера с завышенными характеристиками.. сенсор 50 мегапикселей.. не означает, что результирующее изображение содержит 1024 мегапикселей информации. Вы можете провести этот эксперимент самостоятельно. Я провел его на выходных, чтобы попытаться доказать своим друзьям: я взял самое известное из известных мне устройств на базе ЭМ и сравнил его с Pro 3. Сначала я скачал и установил программное обеспечение Microsoft PowerTool под названием «digiInfo».. оно позволяет записывать и просматривать сообщения Windows… Я установил программное обеспечение для записи давления на обоих устройствах. А затем построили небольшую установку, чтобы удерживать стилус над дигитайзером с давлением вниз около 256 граммов. Записал данные статического давления.. импортировал в Excel и сделал некоторую статистику.. вот что я увидел: число статического давления нажимного наконечника 2 имело стандартное отклонение в XNUMX раза больше, чем у нажимного наконечника XNUMX. В конце концов, производительность осталась прежней... хотя у одного из них было на XNUMX бита меньше сообщаемой информации. Это имеет большой смысл... позвольте мне сказать по-другому.

Ручка Pro 3 измеряет давление от 10 до 400 граммов и отображает 256 уровней давления… отображение нелинейно… потому что активация силы руки человека нелинейна… но можно приблизительно от 1 до 1.8 грамма на уровень. 10-битная ручка весит от 10 до 500 граммов и предположительно составляет около 0.4 грамма. Подумайте об обоих этих числах, и они оба супер-супер-чувствительные.. лучшие весы, которые у меня есть, могут делать шаг 1 грамм…. Единственная причина, по которой он работает, заключается в том, что он чертовски усредняет числа, что добавляет значительную задержку ... эту задержку невозможно сделать с помощью стилуса ... поэтому вы застряли с более шумным сигналом, чем в стилусе. С любым новым стилусом есть разница в кривой усилия, к которой вы должны привыкнуть… и, скорее всего, люди это заметят… а не разницу в битовом разрешении. Позже мы облегчим вам задачу, предоставив вам программное обеспечение, позволяющее составить карту вашей собственной кривой силы! Я призываю вас приобрести одну из этих весов и попытаться контролировать ее с точностью до 1 грамма. Это прольет свет на эту тему. Отзывы артистов, которые я слышал… что они не видят разницы… и это потому, что на самом деле результирующая информация не отличается.

WinTab: да, у нас есть поддержка драйверов wintab. См. ссылку ниже, чтобы загрузить и установить его для pro3. Я надеюсь, что в будущем приложения начнут использовать более современные API.. Wintab устарел и устарел.. добавляет задержку и вставляет себя в путь пера.. http://www.ntrig.com/Content.aspx?Page=Downloads_Drivers выберите вариант Windows 8.1