Stevie Bathiche của Microsoft Surface Team giải thích chi tiết về công nghệ bút cảm ứng trên Surface Pro 3

Trong Reddit AmA của nhóm Surface từ Microsoft, Stevie Bathiche từ nhóm Surface đã trả lời một đoạn dài trên Reddit giải thích về các công nghệ Stylus hiện có trên thị trường và tại sao Microsoft lại chọn N-Trig thay vì Wacom. Đọc phản hồi đầy đủ của anh ấy bên dưới.

Xin chào .. đây là StevieB. Tôi đã đoán trước câu hỏi về số hóa bút .. vì vậy tôi đã suy nghĩ về cách nói về nó vào cuối tuần. Tôi hy vọng bạn và những người khác thấy nó hữu ích. Tôi sẽ cố gắng trả lời phần còn lại của câu hỏi của bạn trước đó. Dưới đây là về câu hỏi Wacom và áp suất của bạn.

Có 3 loại công nghệ chính của bộ số hóa bút: Điện từ, điện dung thụ động (những chiếc bút có đầu bằng cao su dẫn điện đánh lừa bộ số hóa trông giống như một ngón tay) và điện dung chủ động.

Điện từ hoạt động bằng cách đặt một bảng mạch in trên toàn bộ thiết bị, thường nằm bên dưới màn hình và đèn nền của nó. Đây là một hệ thống hoàn toàn tách biệt với bộ số hóa cảm ứng thường đi trước màn hình. Bảng mạch có một loạt các cuộn dây phẳng phát ra điện từ trường (giống như một mặt của máy biến áp). Mặt khác của máy biến áp nằm trong chính cây bút. Khi bút tiếp cận các trường này và cuộn nó sẽ ghép tín hiệu EM và thêm tải. Tải trọng này được nhận qua nhiều cuộn dây và vị trí của bút stylus sau đó được nội suy. Các đường trường này có thể phát ra phía trên màn hình 15mm hoặc lâu hơn và do đó là cơ chế di chuột. Dữ liệu được truyền từ bút tới thiết bị (dữ liệu về áp suất và nút), bằng cách sửa đổi nội dung tần số của tải. Để có được định hướng, thường có một cuộn dây / mạch thứ cấp .. và trig đơn giản có thể ngoại suy hướng của bút .. điều này rất quan trọng để sau này loại bỏ thị sai cơ học. Trong số ba kỹ thuật này đã tồn tại lâu nhất.

Bút cảm ứng thụ động, hoạt động bằng cách đơn giản hoạt động như một phần mở rộng của ngón tay bạn, bằng cách trở thành một dây dẫn để kết hợp thụ động với tín hiệu tĩnh điện từ các hàng và cột truyền và nhận của bộ số hóa. Kỹ thuật này sử dụng các đường dẫn điện trong suốt giống nhau ở phía trước màn hình để làm cả ngón tay và ngón tay / bút cảm ứng “giả”.

Cuối cùng, các giải pháp điện dung tích cực bắt đầu có hiệu quả vào đầu những năm 2000. Phương thức hoạt động của chúng là sử dụng các đường dẫn điện trong suốt giống như bút cảm ứng thụ động ở trên, nhưng thay vào đó, đầu bút tiêm một tín hiệu tĩnh điện được thu bởi các đường điện dung cảm ứng này. Hãy nghĩ về chiếc bút là một chiếc radio mini và các đường cảm biến phía trước màn hình của thiết bị là một ăng-ten nhỏ. (Các) đường giao nhau (nơi các hàng và cột của các đường dẫn trong suốt giao nhau) nhận tín hiệu mạnh nhất tương quan với vị trí của bút. Để làm được điều này, bút thường cần pin, nhưng bút có thể phát ra tất cả các loại tín hiệu từ nút bấm, lực nhấn và các tín hiệu khác. Chúng tôi đã mua một chiếc bút điện dung và công nghệ cảm ứng hoạt động thực sự tuyệt vời cách đây vài năm: bạn có thể nhớ công ty đã thực hiện các hội đồng bầu cử CNN .. Perceptions Pixel. Đây chắc chắn là công nghệ bút tuyệt vời nhất dành cho màn hình lớn không di động. Trường điện dung hoạt động đang thách thức hiển thị rất nhiều hoạt động của một số nhà sản xuất cảm ứng khác nhau .. bởi vì nó là sự mở rộng tự nhiên của công nghệ cảm ứng và sự tích hợp của nó với giải pháp cảm ứng.

Bây giờ chúng ta hãy đi vào điều gì tạo nên một chiếc bút cảm ứng tuyệt vời từ phần cứng:

1) Độ chính xác là vua. Đầu bút càng chính xác và phù hợp với mực thực của màn hình thì bạn với tư cách là nghệ sĩ và người dùng có thể thực hiện càng tự nhiên và chính xác hơn. một. Vấn đề chính xác được chia thành 3 loại:

tôi. Thị sai trực quan: từ đầu bút đến mực trên màn hình. Đây là nơi bạn nghĩ rằng đầu bút là.

ii. Thị sai điện tử: từ đầu bút đến bộ số hóa và nơi mà bộ số hóa nghĩ rằng đầu bút thực sự là. '

iii. Độ chính xác và độ tuyến tính của bộ số hóa trên toàn bộ màn hình.

2) Cảm nhận và âm thanh: nên phát ra âm thanh và cảm giác như viết trên giấy.

3) Trọng lượng bút, cảm giác và công thái học.

4) Độ nhạy áp suất nhất quán và chính xác

5) Các nút để chuyển đổi chế độ (xóa, chọn và các lệnh khác)

6) Độ trễ: độ trễ của mực sau đầu bút (phụ thuộc nhiều vào ứng dụng)… các nhà phát triển giỏi có thể giữ con số này ở mức tối thiểu.

7) Phát hiện lòng bàn tay để máy tính có thể từ chối chạm sai.

8) Tích hợp thiết bị: nó phù hợp như thế nào và các yêu cầu về thiết kế công nghiệp.

Bây giờ chúng ta đã có một chút thông tin cơ bản về các tùy chọn số hóa bút phổ biến khác nhau và các đặc điểm phần cứng của những gì tạo nên một chiếc bút tốt. Hãy đi vào một số ưu và nhược điểm ngắn gọn của từng cái này (tôi sẽ bỏ qua bút cảm ứng thụ động vì nó vẫn mang lại sự thỏa hiệp rõ ràng về trải nghiệm cho các ứng dụng hiện tại của chúng tôi [hiện tại]). Nhưng trước khi chúng ta bắt đầu, trước tiên hãy để tôi nói rằng không có lựa chọn nào trong số 3 tùy chọn này nói chung là ưu việt hơn nhau. Tất cả phụ thuộc vào ứng dụng và thậm chí quan trọng hơn là việc triển khai / thực thi công nghệ. Hiệu suất của bất kỳ công nghệ nào trong số này phụ thuộc nhiều vào mức độ chu đáo, cẩn thận, kỹ thuật mà các nhà sản xuất thiết bị đưa vào để tích hợp hệ thống số hóa. Tôi đã thấy một số triển khai thực sự kém của cả 3 giải pháp này ở trên bởi các nhà sản xuất thiết bị khác nhau. Sử dụng thương hiệu công nghệ không đảm bảo hiệu suất trong thời gian ngắn nhất.

Bút cảm ứng điện từ:

1) Độ chính xác: Điều này có thể rất tốt cho điện từ học nhưng nó phụ thuộc nhiều vào việc thực hiện. Để các góc hoạt động tốt và tránh không thẳng hàng, bộ số hóa ở phía sau màn hình phải mở rộng ra ngoài màn hình một chút. Ngoài ra, các vật thể kim loại hoặc vật thể nhiễm từ gần bộ số hóa hoặc phía trước thậm chí ngay cả trong thiết bị cũng ảnh hưởng rất nhiều đến tiếng ồn và hiệu suất. Điều này rất hạn chế nhà sản xuất thiết bị phải có một kích thước bo mạch chủ nhất định, cũng như các loại vật liệu mà họ sử dụng trên thiết bị và trong bút. Bởi vì từ trường thay đổi theo môi trường, bạn sẽ thấy hiện tượng trôi và lệch ... Nhà sản xuất thiết bị phải thực hiện tốt công việc hiệu chuẩn thiết bị .. và nếu người dùng đặt thứ gì đó trước thiết bị (ví dụ như một trường hợp có kim loại trong đó) , thì chúng phải có khả năng thực hiện cùng một mức hiệu chuẩn. Ngoài những hạn chế này, bút EM có thể cho kết quả rất tốt.

2) Thị sai thị giác: điều này chỉ phụ thuộc vào độ dày của kính che là… và không có công nghệ nào thực sự có ưu nhược điểm ở đây.

3) Thị sai điện tử: vì bộ số hóa EM được chôn sau màn hình và các cuộn dây không nằm ở đầu bút, bộ số hóa phải tính toán hướng của bút và dịch vị trí từ đó… điều này thực sự không bao giờ hoàn hảo và sẽ thường phụ thuộc vào vị trí của bạn trên màn hình .. vì vậy nó không phải là một phép biến đổi toán học duy nhất cho tất cả các điểm trên màn hình .. nó có thể rất phức tạp .. hầu hết thời gian, tuyến đường đơn giản là những gì được thực hiện.

4) Độ chính xác và độ tuyến tính của bộ số hóa trên toàn bộ màn hình: cách tốt nhất để kiểm tra điều này .. là lấy thước kẻ và vẽ các đường chéo thẳng trên màn hình. Lưu ý rằng các đường không bao giờ thực sự thẳng ... điều này rất khó thực hiện.

5) Cảm nhận và âm thanh: Thông thường ngày nay chúng ta làm việc với nhiều vật liệu khác nhau để thay đổi hệ số ma sát tĩnh và động của đầu bút trên thủy tinh .. nhưng có những kỹ thuật khác mà chúng tôi đang nghiên cứu để làm cho điều này thậm chí còn tốt hơn bất kể công nghệ bút nào được sử dụng .

6) Trọng lượng bút, cảm giác và công thái học. Bởi vì nó dựa trên từ tính nên bút không thể được làm bằng kim loại. Bút cảm ứng EM có đủ loại hình dạng và kích cỡ… từ mỏng và không thoải mái (nhưng có thể gắn được) đến những loại có cảm giác giống như một cây bút. Điểm chuyên nghiệp ở đây là bút không cần pin.

7) Độ nhạy áp suất nhất quán và chính xác: thường được biết đến là một công việc tuyệt vời. Điều này nói nhiều hơn về cách đường cong áp suất trông như thế nào hơn là số bit… Tôi sẽ giải thích bên dưới.

8) Các nút chuyển đổi chế độ (xóa, chọn, và các lệnh khác): do bút và sửa đổi tín hiệu một cách chủ động (được cung cấp bởi các cuộn dây) .. nó có thể giao tiếp các nút và thông tin áp suất.

9) Độ trễ: độ trễ của mực sau đầu bút (phụ thuộc nhiều vào ứng dụng)… các nhà phát triển giỏi có thể giữ con số này ở mức tối thiểu.

10) Phát hiện lòng bàn tay để máy tính có thể từ chối chạm sai: không thực sự có lợi thế về điện dung chủ động .. nhưng so với bút cảm ứng thụ động thì nó có.

11) Tích hợp thiết bị: cách nó phù hợp và các yêu cầu về thiết kế công nghiệp: bởi vì số hóa bút là một bộ số hóa riêng biệt với cảm ứng, giải pháp này sẽ thêm vào bất kỳ nơi nào có độ dày từ 0.4-1mm, vài mm xung quanh viền của thiết bị, và một vài 10 gam khối lượng. Khó hơn một chút khi tích hợp vào thiết bị vì những hạn chế xung quanh vật liệu và cơ khí.

Bút cảm ứng điện dung hoạt động:

1) Độ chính xác: trước đây tôi đã thấy một số triển khai không quá tốt ở đây, nhưng tôi rất phấn khích khi thấy kết quả hiện tại của chúng tôi trong Pro3. Chúng tôi thực sự đã di chuyển dấu ở đây. Bút thực sự chính xác, tuyến tính và chính xác hơn nhiều trên toàn bộ thiết bị. Nhận xét đầu tiên mà tôi nghe được từ các nghệ sĩ khi họ sử dụng thiết bị, đó là độ chính xác của bút.

2) Thị sai thị giác: điều này chỉ phụ thuộc vào độ dày của kính che là… và không có công nghệ nào thực sự có ưu nhược điểm ở đây. Trong Pro 3, chúng tôi đã giảm thị sai quang học xuống 75mm .. đây là một trong những thị sai thấp nhất mà tôi từng thấy ở bất kỳ đâu đối với máy tính bảng. Điều này có nghĩa là khi bạn di chuyển đầu xung quanh đầu bút, đầu bút sẽ ở gần mực hơn.

3) Thị sai điện tử: vì các vạch ăng-ten nằm ngay sau tấm kính che (đối với chúng tôi là dày 55mm!) Nên thị sai điện tử được giảm hơn nữa .. và đây là một trong những lý do khiến bút của chúng tôi cảm thấy chính xác hơn.

4) Độ chính xác và độ tuyến tính của bộ số hóa trên toàn bộ màn hình: thực hiện bài kiểm tra thước đo!

5) Cảm nhận và âm thanh: Chúng tôi đang sử dụng vật liệu mới để thay đổi ma sát động và tĩnh của đầu bút. Kết quả là một cảm giác giống như giấy hơn. Là một ngành chúng ta có thể làm tốt hơn .. nhưng nó sẽ phải chuyển sang một cơ chế khác .. nhiều hơn nữa về sau

6) Trọng lượng bút, cảm giác và công thái học. Bởi vì tín hiệu phát ra từ đầu bút, các vật kim loại trong cơ thể không ảnh hưởng đến hiệu suất .. đây là lý do tại sao chúng tôi có thể tạo ra một chiếc bút nhôm anodized tuyệt đẹp, cảm giác như một chiếc bút chất lượng cao trên tay. Bây giờ chúng ta cần pin, nhưng lợi thế của pin là pin có thể phát ra tín hiệu mạnh hơn cho các chức năng khác .. chẳng hạn như ghi chú nhấp chuột: nhấp vào đầu bút một lần và OneNote tự động được kéo mở (ngay cả trên màn hình khóa [secure]) .. và nhấp đúp và bạn nhận được lớp axetat để cắt các phần của màn hình vào OneNote… khá gọn gàng! .. và bạn có thể giữ bút cách đó khoảng 3-5 feet để làm điều đó… và bạn không thể làm được một trải nghiệm như vậy nếu bạn không có pin.

7) Độ nhạy áp suất nhất quán và chính xác: cũng tốt như các triển khai trước đây của chúng tôi .. tốt như chúng theo ý kiến ​​của tôi. Thêm về điều đó bên dưới.

8) Các nút để chuyển đổi chế độ (xóa, chọn và các lệnh khác): vì bút được cấp nguồn nên bút có thể phát ra tất cả các loại lệnh thông qua các tín hiệu phát ra của nó (các nút, thông tin áp suất, ghi chú nhấp chuột).

9) Độ trễ: độ trễ của mực sau đầu bút (phụ thuộc nhiều vào ứng dụng)… các nhà phát triển giỏi có thể giữ con số này ở mức tối thiểu. Chúng tôi có một cảnh báo khi di chuột .. trong khi độ trễ của chúng tôi vẫn tốt nhất trong lớp khi bạn đang viết mực, bạn có thể nhận thấy một chút độ trễ khi di chuột .. nhưng chỉ trong chế độ di chuột ..

10) Phát hiện lòng bàn tay để máy tính có thể từ chối chạm sai: giống như EM.

11) Tích hợp thiết bị: Bộ số hóa điện dung tích cực được tích hợp vào bộ điều khiển cảm ứng và sử dụng cùng các đường cảm ứng. Đây là một hình thức tích hợp tuyệt vời, tạo nên một thiết bị mỏng hơn và nhẹ hơn. Ngoài ra, có ít hạn chế hơn về vật liệu .. chẳng hạn như Bàn phím Loại của chúng tôi nhấp vào phần dưới cùng của thiết bị có bezels thông qua nam châm .. điều này thực sự sẽ là một điều tồi tệ đối với một bộ số hóa EM.

Áp lực Tôi đã nghe một số người lo lắng về mức áp suất 256 so với 1024… Người ta có thể yêu cầu một lượng vô lý của độ phân giải 10,12,14,16 bit .. bất cứ điều gì .. nhưng cuối cùng mặc dù hệ thống đang phun ra 10 hoặc 16 số bit không có nghĩa là có thông tin hữu ích có giá trị 10 hoặc 16 bit ở đó .. giống như một máy ảnh kỹ thuật số vượt trội .. cảm biến là 20 megapixel .. không có nghĩa là hình ảnh thu được có giá trị thông tin 20 megapixel. Bạn có thể tự mình thực hiện thử nghiệm này .. Tôi đã làm điều đó vào cuối tuần để cố gắng chứng minh một quan điểm với bạn bè của mình: Tôi đã lấy một thiết bị dựa trên EM được biết đến nhiều nhất mà tôi biết và so sánh nó với Pro 3. Trước tiên, tôi đã bắt đầu bằng cách tải xuống và cài đặt một phần mềm Microsoft PowerTool có tên là “digiInfo” .. phần mềm này cho phép bạn ghi và xem các thông báo Windows… Tôi đã đặt phần mềm để ghi lại áp lực trên cả hai thiết bị. Và sau đó, người ta đã xây dựng một giá đỡ nhỏ để giữ bút stylus phía trên bộ số hóa với lực ép xuống khoảng 50 gam. Đã ghi lại dữ liệu của áp suất tĩnh .. được nhập vào excel và thực hiện một số thống kê .. đây là những gì tôi thấy: số tĩnh-áp suất 1024 có độ lệch chuẩn lớn hơn 3 lần so với đầu áp suất 256. Cuối cùng, hiệu suất là như nhau .. sự kiện mặc dù một trong những thông tin được báo cáo ít hơn 2 bit. Điều này có rất nhiều ý nghĩa .. hãy để tôi nói nó theo cách khác.

Bút Pro 3 đo được từ 10gram-400 gram áp suất và lập bản đồ 256 mức độ ... ánh xạ là phi tuyến tính .. vì kích hoạt lực tay của con người là phi tuyến tính ... nhưng người ta có thể ước tính khoảng 1-1.8 gram mỗi cấp độ. Bút 10 bit .. có trọng lượng từ 10-500 gam .. và được cho là khoảng ~ 0.4 gam. Hãy suy nghĩ về cả hai con số đó và đó là cả hai siêu siêu nhạy .. cân trọng lượng tốt nhất mà tôi có thể làm tăng .1 gam…. Lý do duy nhất mà nó hoạt động là vì nó trung bình vượt quá các con số, làm tăng thêm độ trễ đáng kể .. độ trễ này không thể làm được trên bút cảm ứng .. vì vậy bạn bị mắc kẹt với tín hiệu nhiễu hơn so với bút cảm ứng. Với bất kỳ bút cảm ứng mới nào, có sự khác biệt trong đường cong lực mà bạn phải làm quen… và đó có thể là điều mọi người sẽ nhận thấy .. không phải sự khác biệt về độ phân giải bit. Chúng tôi sẽ giúp bạn điều đó dễ dàng hơn bằng cách cung cấp cho bạn một phần mềm sau đó cho phép bạn lập bản đồ đường cong lực của riêng mình! Tôi khuyến khích bạn lấy một trong những cái cân đó và cố gắng kiểm soát nó ở mức 1 gam .. sẽ làm sáng tỏ chủ đề. Phản hồi từ các nghệ sĩ mà tôi đã nghe .. là họ không thấy sự khác biệt .. và đó là lý do thực sự thông tin kết quả không khác.

WinTab: vâng, chúng tôi có hỗ trợ trình điều khiển wintab. Xem liên kết bên dưới để tải xuống và cài đặt nó cho pro3. Trong tương lai, tôi hy vọng các ứng dụng sẽ bắt đầu sử dụng các API hiện đại hơn .. Wintab đã cũ và lỗi thời .. thêm độ trễ và tự chèn vào đường dẫn bút .. http://www.ntrig.com/Content.aspx?Page=Downloads_Drivers chọn tùy chọn windows 8.1