Стіві Батіч з Microsoft Surface Team детально пояснює технологію Stylus в Surface Pro 3

Під час команди Reddit AmA by Surface від Microsoft Стіві Батіче з команди Surface довго відповів на Reddit, пояснюючи технології Stylus, доступні на ринку, і чому Microsoft вибрала N-Trig замість Wacom. Читайте його повну відповідь нижче.

Привіт.. це Стіві Б. Я передбачав питання про дигітайзер.. тому я думав, як поговорити про це на вихідних. Сподіваюся, вам та іншим людям це стане в нагоді. Я спробую відповісти на решту ваших попередніх запитань. Нижче наведено питання про Wacom і тиск.

Існує 3 основних типи цифрових технологій ручки: електромагнітні, пасивні ємнісні (ці провідні ручки з гумовим наконечником, які змушують дигітайзер виглядати як палець) і активні ємнісні.

Електромагнітне працює шляхом розміщення друкованої плати на всьому пристрої, зазвичай розташованої під дисплеєм і його підсвічуванням. Це повністю окрема система від сенсорного дигітайзера, який зазвичай стоїть перед дисплеєм. На друкованій платі є купа плоских котушок, які випромінюють електромагнітне поле (як одна сторона трансформатора). Інша сторона трансформатора розташована в самій ручці. Коли перо наближається до цих полів і котушок, воно з’єднує ЕМ-сигнал і додає навантаження. Це навантаження сприймається кількома котушками, а потім інтерполюється положення стилуса. Ці лінії поля можуть випромінювати 15 мм або близько того над дисплеєм, а отже, і механізмом для наведення. Дані передаються від пера до пристрою (дані про тиск і кнопки), змінюючи частотний вміст навантаження. Щоб отримати орієнтацію, зазвичай є вторинна котушка/ланцюг.. і простий триггер може екстраполювати орієнтацію пера.. це важливо для подальшого усунення механічного паралакса. Серед трьох ця техніка існує найдовше.

Пасивний стилус працює, просто діючи як продовження вашого пальця, будучи провідником для пасивного сполучення з електростатичним сигналом від рядків і стовпців цифрового преобразователя. Ця техніка використовує ті самі прозорі провідні лінії перед дисплеєм, щоб зробити як палець, так і «підроблений» палець/стилус.

Нарешті, активні ємнісні рішення почали реалізовуватись на початку 2000-х років. Їх режим роботи полягає в тому, щоб використовувати ті ж прозорі провідні лінії, що й пасивний стилус вище, але кінчик пера подає електростатичний сигнал, який вловлюється цими сенсорними ємнісними лініями. Уявіть собі, що ручка — це міні-радіо, а сенсорні лінії перед дисплеєм — маленькі антени. З'єднання(и) (де перетинаються рядки та стовпці прозорих провідних ліній), яке отримує найсильніший сигнал, співвідноситься з положенням пера. Для цього ручці зазвичай потрібен акумулятор, але ручка може видавати всілякі сигнали від кнопок, натискання тощо. Пару років тому ми придбали дійсно фантастичну активну ємнісну технологію ручки та сенсорного керування: ви, можливо, пам’ятаєте компанію, яка створила виборчі дошки CNN. Perceptive Pixel. Це, безсумнівно, найфантастичніша технологія пера для великих немобільних екранів. Активне ємнісне поле зухвало демонструє велику активність багатьох різних виробників сенсорних пристроїв.. оскільки це природне розширення сенсорної технології та її інтеграція з сенсорним рішенням.

Тепер давайте розглянемо, що робить чудовий стилус від апаратного сприйняття:

1) Точність - король. Чим точніше і послідовніше кінчик пера відповідає фактичним чорнилам дисплея, тим природніше і точніше ви, як художник і користувач, можете виконувати. а. Проблема точності розбивається на 3 категорії:

я Візуальний паралакс: від кінчика пера до чорнила на екрані. Ось де, на вашу думку, знаходиться кінчик пера.

ii. Електронний паралакс: від кінчика пера до дигітайзера і там, де, на думку варильника, насправді знаходиться кінчик пера».

iii. Точність і лінійність дигітайзера по всьому екрану.

2) Відчути і звучати: має звучати і відчувати, як писати на папері.

3) Вага пера, відчуття та ергономіка.

4) Послідовна і точна чутливість до тиску

5) Кнопки перемикання режимів (стирання, виділення та інші команди)

6) Затримка: відставання чорнила від кінчика пера (сильно залежить від програми)… хороші розробники можуть звести це число до мінімуму.

7) Виявлення долоні, щоб комп'ютер міг відхилити помилкові дотику.

8) Інтеграція пристрою: як він підходить, і вимоги до промислового дизайну.

Тепер, коли ми маємо трохи передісторію про різні популярні варіанти дигітайзера ручки та апаратні характеристики того, що робить хорошу ручку. Давайте коротко розглянемо плюси та мінуси кожного з них (я пропущу пасивний стилус, оскільки він все ще пропонує очевидний компроміс у досвіді для наших поточних програм [на даний момент]). Але перш ніж ми почнемо, дозвольте мені спочатку сказати, що жоден з цих 3 варіантів, як правило, не є кращим за один одного. Все залежить від застосування і, що ще важливіше, від впровадження/виконання технології. Ефективність будь-якої з цих технологій сильно залежить від того, наскільки продумана, ретельна інженерія, яку виробники пристроїв доклали до інтеграції системи дигітайзера. Я бачив деякі дійсно погані реалізації всіх 3 цих рішень, наведених вище, різними виробниками пристроїв. Використання технології бренду ні в якому разі не гарантує продуктивності.

Електромагнітний стилус:

1) Точність: це може бути дуже добре для електромагнітних засобів, але це дуже залежить від реалізації. Щоб кути працювали добре і уникнути нелінійності, дигітайзер, розташований за дисплеєм, повинен трохи виходити за межі дисплея. Металеві або магнітні предмети поблизу дигітайзера або перед ним навіть у пристрої сильно впливають на шум і продуктивність. Це сильно обмежує виробника пристрою від наявності певного розміру рамки, а також типів матеріалів, які вони використовують на пристрої та в ручці. Оскільки магнітні поля зміщуються разом з навколишнім середовищем, ви побачите дрейф і зміщення... Виробник пристрою повинен дуже добре відкалібрувати пристрій.. і якщо користувач кладе щось перед пристроєм (скажімо, футляр, у якому є метал) , то вони повинні мати можливість виконати той самий рівень калібрування. Поза цими обмеженнями EM-ручка може дати дуже хороші результати.

2) Візуальний паралакс: це залежить лише від товщини покривного скла... і жодна з технологій насправді не має переваги або недоліку.

3) Електронний паралакс: оскільки EM дигитайзер розташований за дисплеєм, а котушки не розташовані на кінчику пера, дигитайзер повинен розрахувати орієнтацію пера та перекласти положення з цього… це насправді ніколи не буде ідеальним і часто буде залежить від того, де ви перебуваєте на дисплеї.. тому це не єдине математичне перетворення для всіх точок на дисплеї.. воно може бути дуже складним.. більшу частину часу вибирається простий маршрут.

4) Точність і лінійність дигітайзера по всьому екрану: найкращий спосіб перевірити це... — взяти лінійку і намалювати прямі діагональні лінії по всьому екрану. Зверніть увагу, що лінії ніколи не бувають прямими... це дуже важко зробити.

5) Відчуття та звук: зазвичай сьогодні ми працюємо з різними матеріалами, щоб змінити коефіцієнт статичного та динамічного тертя наконечника про скло.. але є й інші методи, над якими ми працюємо, щоб зробити це ще краще, незалежно від того, яка технологія пера використовується .

6) Вага пера, відчуття та ергономіка. Оскільки це магнітна основа, ручка не може бути виготовлена ​​з металу. Стилус EM має всі види форм і розмірів… від дуже тонких і незручних (але їх можна закріпити) до стилусів, схожих на ручку. Плюсом тут є те, що ручці не потрібні батарейки.

7) Стабільна та точна чутливість до тиску: як відомо, він чудово виконує роботу. Це набагато більше про те, як виглядає крива тиску, ніж про кількість бітів... Я поясню нижче.

8) Кнопки для перемикання режимів (стирання, виділення та інші команди): тому що перо і змінюють сигнали активно (живляться від котушок).. воно може передавати кнопки та інформацію про тиск.

9) Затримка: відставання чорнила від кінчика пера (сильно залежить від програми)… хороші розробники можуть звести це число до мінімуму.

10) Виявлення долоні, щоб комп'ютер міг відхилити помилкові дотику: насправді не має переваги від активного ємнісного.. але над пасивним стилусом він має.

11) Інтеграція пристрою: як він підходить, і вимоги до промислового дизайну: оскільки цифровий дігітайзер пера є окремим дигітайзером від дотику, це рішення додасть десь між 0.4-1 мм у товщину, кілька мм навколо рамки пристрою та кілька 10 грамів ваги. Трохи важче інтегрувати в пристрій причину обмежень навколо матеріалів і механіки.

Активний ємнісний стилус:

1) Точність: у минулому я бачив тут деякі не дуже хороші реалізації, але я так захоплений, побачивши наші поточні результати в Pro3. Ми справді перенесли позначку сюди. Перо дійсно набагато точніше, лінійніше та лінійніше по всьому пристрою. Перший коментар, який я чую від художників, коли вони використовують пристрій, це наскільки точна ручка.

2) Візуальний паралакс: це залежить лише від товщини покривного скла... і жодна з технологій насправді не має переваги або недоліку. У Pro 3 ми знизили оптичний паралакс до 75 мм.. це один із найнижчих паралаксів, які я бачив для планшетів із нанесенням чорнила. Це означає, що коли ви рухаєте головою навколо кінчика пера, кінчик пера залишається ближче до чорнила.

3) Електронний паралакс: оскільки лінії антени знаходяться відразу за покривним склом (для нас це товщина 55 мм!), електронний паралакс ще більше зменшується... і це одна з причин, чому наша ручка відчуває себе більш точною.

4) Точність і лінійність дигітайзера по всьому екрану: перевірте лінійку!

5) Відчуття та звук: ми використовуємо нові матеріали, щоб змінити динамічне та статичне тертя кінчика пера. В результаті виходить відчуття, що більше нагадує папір. Як галузь, ми можемо зробити краще.. але для цього доведеться перейти до іншого механізму.. докладніше про це пізніше

6) Вага пера, відчуття та ергономіка. Оскільки сигнал виходить з кінчика пера, металеві предмети в корпусі не впливають на продуктивність. Ось чому ми змогли зробити красиву ручку з анодованого алюмінію, яка виглядає як високоякісна ручка в руці. Тепер нам потрібен акумулятор, але перевага акумулятора полягає в тому, що він може випромінювати більш потужний сигнал для інших функцій.. наприклад, клацніть на нотатку: клацніть верхню частину пера один раз, і OneNote автоматично відкриється (навіть на екрані блокування [захищено]).. і двічі клацніть, і ви отримаєте ацетатний шар для вирізання частин екрана в OneNote… досить акуратно!.. і ви можете тримати ручку приблизно на 3-5 футів, щоб зробити це… і ви не можете зробити це такий досвід, якби у вас не було акумулятора.

7) Послідовна та точна чутливість до тиску: так само добре, як і наші попередні реалізації.. настільки ж добре, наскільки вони є, на мою думку. Детальніше про це нижче.

8) Кнопки для перемикання режимів (стирання, виділення та інші команди): оскільки перо має живлення, воно може видавати всі види команд через свої сигнали (кнопки, інформація про тиск, примітка при натисканні).

9) Затримка: відставання чорнила від кінчика пера (сильно залежить від програми)… хороші розробники можуть звести це число до мінімуму. У нас є одне застереження під час наведення.. хоча наша затримка все ще найкраща в класі, коли ви пишете, ви можете помітити невелику затримку під час наведення.. але тільки в режимі наведення.

10) Виявлення долоні, щоб комп'ютер міг відхиляти помилкові дотику: приблизно те ж саме, що і EM.

11) Інтеграція пристрою: активний ємнісний цифровий преобразователь інтегрований в сенсорний контролер і використовує ті ж лінії сенсорного сприйняття. Це фантастична форма інтеграції, яка робить пристрій тоншим і легшим. Крім того, є менше обмежень щодо матеріалів.. наприклад, наша клавіатура типу клацає в нижній частині панелей пристрою за допомогою магнітів.. це дійсно було б погано для EM-дігітайзера.

Тиск Я чув, як кілька людей турбуються про 256 рівнів тиску проти 1024… Можна стверджувати абсурдну кількість роздільної здатності 10,12,14,16, 10, 16, 10 біт.. як завгодно.. але в кінці кінців, хоча система випльовує 16 або 20 бітове число не означає, що там міститься 20 або 3 біт корисної інформації.. так само, як і цифрова камера з надмірною специфікацією.. сенсор має 50 мегапікселів.. не означає, що отримане зображення має 1024 мегапікселів інформації. Ви можете провести цей експеримент самостійно. Я зробив це на вихідних, щоб спробувати довести свою думку своїм друзям: я взяв найвідоміший відомий мені пристрій на базі EM і порівняв його з Pro 3. Я спочатку завантажив та встановив програмне забезпечення Microsoft PowerTool під назвою «digiInfo».. це дозволяє записувати та переглядати повідомлення Windows… Я встановив програмне забезпечення для запису тиску на обох пристроях. А потім створили невелику установку, щоб утримувати стилус над дигітайзером з тиском приблизно на 256 грамів вниз. Записав дані про статичний тиск.. імпортував у excel і зробив деяку статистику.. ось що я побачив: число статичного тиску 2 має стандартне відхилення в XNUMX рази більше, ніж у наконечника XNUMX тиску. Зрештою, продуктивність була такою ж.. хоча один мав на XNUMX біти менше інформації. Це має великий сенс... дозвольте мені сказати це інакше.

Ручка Pro 3 вимірює тиск від 10 грам до 400 грамів і відображає 256 рівнів до цього… відображення є нелінійним.. оскільки активація сили людської руки нелінійна… але можна приблизно 1-1.8 грама на рівень. 10-розрядна ручка.. йде від 10-500 грам.. і нібито становить приблизно ~0.4 грама. Подумайте про обидві ці цифри, і вони дуже надчутливі... найкращі ваги, які я маю, можуть робити кроки в 1 грама…. Єдина причина, чому він працює, полягає в тому, що він усереднює чисел, що додає значну кількість затримок.. це відставання неможливо зробити на стилусі.. тому ви застрягли з більш шумним сигналом порівняно з пером. З будь-яким новим стилусом існує різниця в кривій сили, до якої вам доведеться звикнути… і це, ймовірно, те, що люди помітять… не різниця в роздільній здатності. Ми зробимо це простіше для вас, надавши вам програмне забезпечення, яке дозволить вам відобразити власну криву сили! Я закликаю вас придбати одну з цих ваг і спробувати контролювати її до 1 грама.. це прольє світло на цю тему. Відгуки від художників, які я чув, полягають у тому, що вони не бачать різниці.. і це тому, що насправді отримана інформація не відрізняється.

WinTab: так, у нас є підтримка драйверів wintab. Перегляньте посилання нижче, щоб завантажити та встановити його для pro3. Я сподіваюся, що в майбутньому додатки почнуть використовувати більш сучасні API. Wintab старий і застарілий.. додає затримку та вставляє себе в шлях пера.. http://www.ntrig.com/Content.aspx?Page=Downloads_Drivers виберіть опцію Windows 8.1