Stevie Bathiche z tímu Microsoft Surface Team podrobne vysvetľuje technológiu dotykového pera v Surface Pro 3

Počas Reddit AmA by Surface tímu od Microsoftu, Stevie Bathiche z Surface tímu urobil dlhú odpoveď na Reddite, kde vysvetlil technológie Stylus dostupné na trhu a prečo si Microsoft vybral N-Trig pred Wacom. Prečítajte si jeho celú odpoveď nižšie.

Ahoj.. toto je StevieB. Očakával som otázku týkajúcu sa digitalizátora pera... tak som premýšľal, ako o tom cez víkend hovoriť. Dúfam, že vám a ostatným ľuďom bude užitočný. Pokúsim sa odpovedať na ostatné vaše predchádzajúce otázky. Nižšie je o vašej otázke Wacom a tlaku.

Existujú 3 hlavné typy technológií perových digitizérov: elektromagnetické, pasívne kapacitné (tieto perá s vodivými gumenými hrotmi, ktoré oklamú digitizér, aby vyzeral ako prst) a aktívne kapacitné.

Elektromagnetické funguje tak, že doska s plošnými spojmi sa umiestni na celé zariadenie, zvyčajne sa nachádza pod displejom a jeho podsvietením. Ide o úplne oddelený systém od dotykového digitizéra, ktorý sa zvyčajne nachádza pred displejom. Doska plošných spojov má množstvo planárnych cievok, ktoré vyžarujú elektromagnetické pole (ako jedna strana transformátora). Druhá strana transformátora sa nachádza v samotnom pere. Keď sa pero približuje k týmto poliam a navíja sa, spája EM signál a pridáva záťaž. Toto zaťaženie sa zachytáva cez viaceré cievky a poloha dotykového pera sa potom interpoluje. Tieto siločiary môžu vyžarovať približne 15 mm nad displejom, a teda nad mechanizmom vznášania sa. Údaje sa prenášajú z pera do zariadenia (údaje o tlaku a tlačidle) úpravou frekvenčného obsahu záťaže. Na získanie orientácie je zvyčajne sekundárna cievka/obvod.. a jednoduchý trig môže extrapolovať orientáciu pera.. to je dôležité pre neskoršie odstránenie mechanickej paralaxy. Spomedzi týchto troch je táto technika najdlhšia.

Pasívne dotykové pero funguje tak, že jednoducho funguje ako predĺženie vášho prsta tým, že je vodičom na pasívne spojenie s elektrostatickým signálom z vysielacích a prijímacích riadkov a stĺpcov digitizéra. Táto technika využíva rovnaké priehľadné vodivé čiary pred displejom na vytvorenie prsta aj „falošného“ prsta/stylusu.

Nakoniec, aktívne kapacitné riešenia sa začali realizovať začiatkom roku 2000. Ich prevádzkový režim je používať rovnaké priehľadné vodivé čiary ako pasívne dotykové pero vyššie, ale hrot pera vstrekuje elektrostatický signál, ktorý je zachytený týmito dotykovými kapacitnými čiarami. Predstavte si, že pero je mini rádio a čiary snímania pred displejom zariadenia sú malé antény. Spoj (miesta) (kde sa krížia riadky a stĺpce priehľadných vodivých čiar), ktorý prijíma najsilnejší signál, koreluje s polohou pera. Pero na to zvyčajne potrebuje batériu, ale pero môže vysielať všetky druhy signálov z tlačidiel, tlaku a podobne. Pred pár rokmi sme kúpili skutočne fantastickú technológiu aktívneho kapacitného pera a dotyku: možno si pamätáte na spoločnosť, ktorá robila volebné tabule CNN. Perceptive Pixel. Toto je bezpochyby najfantastickejšia technológia pera pre veľké obrazovky, ktoré nie sú mobilné. Aktívne kapacitné pole vzdorovito vykazuje veľkú aktivitu množstva rôznych dotykových výrobcov, pretože ide o prirodzené rozšírenie dotykovej technológie a jej integráciu s dotykovým riešením.

Teraz poďme na to, čo robí skvelý stylus z hardvéru vnímavého:

1) Presnosť je kráľ. Čím presnejší a konzistentnejší je hrot pera so skutočným atramentom na displeji, tým prirodzenejšie a presnejšie môžete ako umelec a používateľ použiť. a. Problém presnosti je rozdelený do 3 kategórií:

i. Vizuálna paralaxa: od špičky pera po atrament na obrazovke. Toto je podľa vás hrot pera.

ii. Elektronická paralaxa: od špičky pera po digitizér a kde si digestor myslí, že špička pera v skutočnosti je.“

iii. Presnosť a linearita digitalizátora na celej obrazovke.

2) Pocit a zvuk: mal by znieť a cítiť sa ako písanie na papier.

3) Hmotnosť pera, pocit a ergonómia.

4) Konzistentná a presná citlivosť na tlak

5) Tlačidlá na prepínanie režimov (vymazanie, výber a iné príkazy)

6) Latencia: oneskorenie atramentu za špičkou pera (veľmi závislé od aplikácie)... dobrí vývojári dokážu toto číslo udržať na minime.

7) Detekcia dlane, aby počítač mohol odmietnuť falošné dotyky.

8) Integrácia zariadenia: ako sa hodí a požiadavky priemyselného dizajnu.

Teraz, keď máme trochu pozadia rôznych populárnych možností digitalizácie pera a hardvérových charakteristík toho, čo robí dobré pero. Poďme stručne na klady a zápory každého z nich (vynechám pasívny stylus, pretože stále ponúka zjavný kompromis v skúsenostiach pre naše súčasné aplikácie [zatiaľ]). Ale skôr ako začneme, dovoľte mi najprv povedať, že žiadna z týchto 3 možností nie je vo všeobecnosti lepšia ako jedna druhá. Všetko závisí od aplikácie a ešte dôležitejšie od implementácie/vykonania technológie. Výkon ktorejkoľvek z týchto technológií do veľkej miery závisí od toho, ako premyslené a starostlivé je inžinierstvo, ktoré vložili výrobcovia zariadení na integráciu systému digitalizácie. Videl som niekoľko skutočne slabých implementácií všetkých 3 týchto vyššie uvedených riešení rôznymi výrobcami zariadení. Používanie značky technológie ani v najmenšom nezaručuje výkon.

Elektromagnetický stylus:

1) Presnosť: Toto môže byť veľmi dobré pre elektromagnetické pole, ale veľmi závisí od implementácie. Aby rohy dobre fungovali a vyhli sa nelinearite, musí digitizér umiestnený za displejom mierne presahovať displej. Tiež kovové predmety alebo magnetické predmety v blízkosti digitizéra alebo pred ním dokonca v zariadení výrazne ovplyvňujú hluk a výkon. To výrazne bráni výrobcovi zariadenia mať určitú veľkosť okraja a tiež typy materiálov, ktoré používajú na zariadení a v pere. Pretože magnetické polia sa menia s prostredím, uvidíte posuny a posuny... Výrobca zariadenia musí urobiť naozaj dobrú prácu pri kalibrácii zariadenia... a ak používateľ položí niečo pred zariadenie (povedzme puzdro, ktoré má v sebe kov) , potom musia byť schopné vykonať rovnakú úroveň kalibrácie. Mimo týchto obmedzení môže EM pero poskytnúť veľmi dobré výsledky.

2) Vizuálna paralaxa: záleží len na hrúbke krycieho skla... a žiadna z technológií tu skutočne nemá výhodu alebo nevýhodu.

3) Elektronická paralaxa: pretože EM digitizér je pochovaný za displejom a cievky nie sú umiestnené na špičke pera, digitizér musí vypočítať orientáciu pera a z toho preložiť polohu... to naozaj nikdy nie je dokonalé a často to bude v závislosti od toho, kde sa na displeji nachádzate.. takže nejde o jednu matematickú transformáciu pre všetky body na displeji.. môže to byť veľmi zložité.. väčšinou ide o jednoduchú trasu.

4) Presnosť a linearita digitalizátora na celej obrazovke: najlepší spôsob, ako to otestovať, je vziať pravítko a nakresliť priame diagonálne čiary cez displej. Všimnite si, že čiary nie sú nikdy naozaj rovné... je to veľmi ťažké.

5) Pocit a zvuk: Typicky dnes pracujeme s rôznymi materiálmi, aby sme zmenili koeficient statického a dynamického trenia hrotu na skle, ale existujú aj iné techniky, na ktorých pracujeme, aby sme to ešte vylepšili bez ohľadu na to, aká technológia pera sa používa. .

6) Hmotnosť pera, pocit a ergonómia. Pretože je na magnetickej báze, pero nemôže byť vyrobené z kovu. EM stylus má všetky druhy tvarov a veľkostí... od skutočne tenkých a nepohodlných (ale možno ich vložiť do doku) až po tie, ktoré sú ako pero. Výhodou je, že pero nepotrebuje batérie.

7) Konzistentná a presná citlivosť na tlak: je všeobecne známe, že odvádza skvelú prácu. Toto je oveľa viac o tom, ako vyzerá krivka tlaku, než o počte bitov... vysvetlím nižšie.

8) Tlačidlá na prepínanie režimov (vymazanie, výber a iné príkazy): pretože pero a aktívne upravuje signály (napájané cievkami).. dokáže komunikovať tlačidlá a informácie o tlaku.

9) Latencia: oneskorenie atramentu za špičkou pera (veľmi závislé od aplikácie)... dobrí vývojári dokážu toto číslo udržať na minime.

10) Detekcia dlane, aby počítač mohol odmietnuť falošné dotyky: v skutočnosti nemá výhodu aktívneho kapacitného, ​​ale oproti pasívnemu stylusu áno.

11) Integrácia zariadenia: ako to sedí a požiadavky priemyselného dizajnu: pretože perový digitizér je samostatný digitizér od dotyku, toto riešenie pridá hrúbku 0.4 až 1 mm, niekoľko mm okolo rámu zariadenia a niekoľko 10 gramov hmotnosti. Je o niečo ťažšie integrovať sa do zariadenia kvôli obmedzeniam okolo materiálov a mechaniky.

Aktívny kapacitný stylus:

1) Precíznosť: V minulosti som tu videl niekoľko nie príliš dobrých implementácií, ale som tak napumpovaný, keď vidím naše súčasné výsledky v Pro3. Naozaj sme tu posunuli značku. Pero je skutočne oveľa presnejšie, lineárnejšie a lineárnejšie naprieč celým zariadením. Prvý komentár, ktorý počujem od umelcov, keď používajú zariadenie, je, aké presné je pero.

2) Vizuálna paralaxa: záleží len na hrúbke krycieho skla... a žiadna z technológií tu skutočne nemá výhodu alebo nevýhodu. V Pro 3 sme znížili optickú paralaxu na 75 mm. Toto je jedna z najnižších paralax, aké som kedy videl pri atramentových tabletách. To znamená, že keď pohybujete hlavou okolo hrotu pera, hrot pera zostáva bližšie k atramentu.

3) Elektronická paralaxa: pretože anténne linky sú tesne za krycím sklom (pre nás je to 55 mm hrubá!), elektronická paralaxa je ďalej znížená... a to je jeden z dôvodov, prečo je naše pero presnejšie.

4) Presnosť a linearita digitalizátora na celej obrazovke: urobte test pravítka!

5) Pocit a zvuk: Používame nové materiály na zmenu dynamického a statického trenia hrotu pera. Výsledkom je pocit viac pripomínajúci papier. Ako priemysel môžeme byť lepší... ale bude to musieť prejsť iným mechanizmom... o tom neskôr

6) Hmotnosť pera, pocit a ergonómia. Pretože signál vychádza z hrotu pera, kovové predmety v tele neovplyvňujú výkon. To je dôvod, prečo sme dokázali vyrobiť krásne pero z eloxovaného hliníka, ktoré sa v ruke cíti ako vysokokvalitné pero. Teraz potrebujeme batériu, ale výhodou batérie je, že môžete vyslať silnejší signál pre iné funkcie, napríklad kliknutie na poznámku: kliknite raz na hornú časť pera a OneNote sa automaticky otvorí (aj cez uzamknutú obrazovku [zabezpečené]).. a dvakrát kliknite a získate acetátovú vrstvu na vystrihnutie častí obrazovky do OneNotu... celkom úhľadné!... a pero na to môžete držať asi 3 až 5 stôp... a nemôžete to urobiť taká skúsenosť, ak ste nemali batériu.

7) Konzistentná a presná citlivosť na tlak: rovnako dobré ako naše predchádzajúce implementácie... podľa môjho názoru také dobré, aké sú. Viac o tom nižšie.

8) Tlačidlá na prepínanie režimov (vymazanie, výber a iné príkazy): pretože je pero napájané, môže prostredníctvom svojich vysielaných signálov vydávať všetky druhy príkazov (tlačidlá, informácie o tlaku, poznámka o kliknutí).

9) Latencia: oneskorenie atramentu za špičkou pera (veľmi závislé od aplikácie)... dobrí vývojári dokážu toto číslo udržať na minime. Máme jednu výhradu počas vznášania. Zatiaľ čo naša latencia je stále najlepšia v triede, keď kreslíte, môžete si všimnúť mierne oneskorenie počas vznášania sa.. ale iba počas režimu vznášania.

10) Detekcia dlane, aby počítač mohol odmietnuť falošné dotyky: približne to isté ako EM.

11) Integrácia zariadenia: Aktívny kapacitný digitizér je integrovaný do dotykového ovládača a používa rovnaké linky na snímanie dotyku. Ide o fantastickú formu integrácie, vďaka ktorej je zariadenie tenšie a ľahšie. Existujú aj menšie obmedzenia týkajúce sa materiálov. Napríklad naša klávesnica Type Keyboard sa zacvakáva do spodnej časti rámov zariadenia pomocou magnetov. To by bolo naozaj zlé pre EM digitizér.

Tlak Počul som, že pár ľudí sa obáva 256 úrovní tlaku vs. 1024... Niekto môže tvrdiť absurdné množstvo rozlíšenia 10,12,14,16, 10, 16, 10 bitov... čokoľvek... ale nakoniec, aj keď systém vypľuje 16 alebo 20 bitové číslo neznamená, že tam je 20 alebo 3 bitová užitočná informácia.. rovnako ako prehnaný digitálny fotoaparát.. snímač má 50 megapixelov.. neznamená, že výsledný obrázok má hodnotu 1024 megapixelov. Tento experiment môžete urobiť sami. Urobil som to cez víkend, aby som sa pokúsil dokázať svojim priateľom: vzal som najznámejšie zariadenie založené na EM, o ktorom viem, a porovnal som ho s verziou Pro 3. Najprv som si stiahol a nainštaloval softvér Microsoft PowerTool s názvom „digiInfo“.. to vám umožňuje zaznamenávať a zobrazovať správy systému Windows... Nastavil som softvér na zaznamenávanie tlaku na oboch zariadeniach. A potom postavili malú súpravu na držanie stylusu nad digitizérom s tlakom asi 256 gramov smerom nadol. Zaznamenané údaje o statickom tlaku.. importované do excelu a robené štatistiky.. tu je to, čo som videl: 2 tlakového hrotu statického tlaku-číslo malo štandardnú odchýlku XNUMX-krát väčšiu ako pri XNUMX tlakovom hrote. Nakoniec bol výkon rovnaký.. aj keď jeden mal o XNUMX bity menej hlásených informácií. Dáva to veľký zmysel... poviem to inak.

Pero Pro 3 meria tlak od 10 gramov do 400 gramov a mapuje k tomu 256 úrovní... mapovanie je nelineárne.. pretože aktivácia sily ľudskej ruky je nelineárna... ale dá sa približne 1-1.8 gramu na úroveň. 10-bitové pero.. má hmotnosť od 10 do 500 gramov.. a údajne okolo 0.4 gramu. Zamyslite sa nad oboma týmito číslami a obe sú super super citlivé... najlepšia váha, akú mám, dokáže urobiť 1 gramové prírastky…. Jediný dôvod, prečo to funguje, je to, že spriemeruje čísla, čo pridáva značné oneskorenie. Toto oneskorenie sa nedá urobiť na dotykovom pere, takže ste uviazli s hlučnejším signálom v porovnaní s dotykovým perom. S každým novým stylusom je rozdiel v krivke sily, na ktorý si musíte zvyknúť... a to si ľudia pravdepodobne všimnú... nie rozdiel v bitovom rozlíšení. Uľahčíme vám to tým, že vám neskôr poskytneme softvér, ktorý vám umožní zmapovať vašu vlastnú krivku sily! Odporúčam vám, aby ste si zaobstarali jednu z týchto váh a pokúsili sa ju ovládať na 1 gramu... vnesie trochu svetla do témy. Spätná väzba od umelcov, ktorých som počul.. je, že nevidia rozdiel.. a preto sa výsledné informácie v skutočnosti nelíšia.

WinTab: áno, máme podporu ovládačov wintab. Pozrite si nižšie uvedený odkaz na stiahnutie a inštaláciu pre pro3. Dúfam, že v budúcnosti aplikácie začnú používať modernejšie API. Wintab je starý a zastaraný.. pridáva latenciu a vkladá sa do cesty pera. http://www.ntrig.com/Content.aspx?Page=Downloads_Drivers vyberte možnosť Windows 8.1