211service.com
Ett bättre, billigare Multitouch-gränssnitt
Under de senaste åren har världen blivit kär i multitouch-skärmar. Men dagens konsumentgränssnitt har vissa nackdelar: pekskärmar som de på iPhone och Plastic Logics kommande e-läsare fungerar bara med ett finger, inte en penna eller ens en handsklädd hand. Andra skärmar, som Microsofts Surface och Perceptive Pixels väggstora skärmar, är stela, relativt dyra och för närvarande ganska skrymmande.
Tryckdyna: Forskare från New York University har utvecklat en billig tryckkänslig dyna som skapar bilder av föremål som är i kontakt med den, som en hand (överst) och fingertoppar (nedan). Forskarna byggde en prototypdyna som ansluts till en dator för att visa en 3D-tryckbild av en användares hand (nederst).
Ny forskning från New York University lovar dock att göra multitouch-gränssnitt som är billiga och flexibla och kan användas av både fingrar och föremål. Tekniken, som kallas Inexpensive Multi-Touch Pressure Acquisition Devices (IMPAD), kan göras papperstunna, kan lätt skalas ner för att passa på små bärbara enheter, eller kan skalas upp för att täcka ett helt bord eller en vägg. Forskarna kommer att presentera IMPAD nästa vecka på Computer Human Interaction konferens i Boston.
iPhone fångar information om beröring genom att mäta en förändring i kapacitansen när ett finger eller annat ledande föremål kommer i kontakt med skärmen. Ytskärmar använder kameror för att se objektens position på bordsskivan. Perceptive Pixels skärmar använder också kameror, men på ett annat sätt. Dessa kameror används för att spåra infrarött ljus när det sprids i närvaro av ett finger eller en penna. Medan Perceptive Pixels pekskärmar samlar in tryckinformation är det fortfarande opraktiskt att använda kameror för mindre gränssnitt eller pekgränssnitt. IMPAD tar ett annat tillvägagångssätt genom att mäta en förändring i det elektriska motståndet när en person eller ett föremål applicerar olika tryck på en specialdesignad dyna, som bara består av ett fåtal lager material.
Ett av problemen som har varit endemiskt för multitouch-sensorer är att du antingen rör vid den eller inte rör den, förklarar Ken Perlin , professor i medieforskning vid NYU. En betydande mängd potentiellt användbar information slängs eftersom sensorn inte fångar finesserna. Men med en tryckkänslig pekplatta kan en enhet se hur hårt en person trycker, vilket öppnar upp en annan dimension av användargränssnittet. Forskarna har visat att deras tryckkänsliga pekplatta kan användas för virtuella skulpterings- och målningsapplikationer och för en simulerad mus med vänsterklick, högerklick och drag, såväl som för musikinstrument som ett pianoklaviatur. (Se video.)
Hårdvaran som utgör den demonstrerade prototypen är relativt okomplicerad, förklarar Ilja Rosenberg , en doktorandforskare och huvudförfattare på IMPAD-papperet. Den består av två plastark, cirka 8 tum gånger 10 tum, var och en med parallella linjer av elektroder, placerade en kvarts tum från varandra. Arken är anordnade så att elektroderna korsar varandra, vilket skapar ett rutnät; varje korsning är i huvudsak en trycksensor. Avgörande är att båda arken är täckta med ett lager av kraftkänsligt motstånd (FSR), en typ av bläck som har mikroskopiska stötar på sin yta. När något som är belagt med bläcket pressas, rör sig gupparna ihop och berör, leder elektricitet. Ju hårdare man trycker desto mer leder den, säger Rosenberg.
FSR-bläck har använts i decennier, men mest på musikinstrument som elektroniska trummor eller keyboards, säger Rosenberg. När forskarna tillverkade sin pekplatta var forskarna tvungna att se till att plattan kunde upptäcka den exakta placeringen av ett finger även om sensorerna är en kvartstum från varandra – något som designers av de elektroniska instrumenten inte behövde ta hänsyn till.
Helst ville forskarna kunna mäta till en upplösning på 100 punkter per kvadrattum, men de ville inte ha komplikationerna och kostnaden för att koppla upp ett så stort antal sensorer. Så de utvecklade en algoritm som tar ingången vid varje elektrodkorsning och interpolerar positionen för ett objekt, även ett så litet som en pennspets. Det låter dem också skilja mellan två fingrar som trycker sida vid sida. Utdata från dynan skickas till en dator som kartlägger tryckets intensitet och placering. För närvarande kan data från hela plattan samlas in 50 till 200 gånger per sekund.
Enkelheten och den höga upplösningen av dynan är en av forskarnas främsta prestationer, säger Patrick Baudisch , forskare vid Hasso Plattner Institute, i Tyskland, och vid Microsoft Research. Baudisch samarbetar för närvarande med Perlins grupp i IMPAD-projektet. Kudden ger dig en animerad tryckbild men har bara 20 kontakter eller så som kommer ut ur den, säger han. Det här låter som att det inte är en stor sak, men det gör det möjligt att använda det på mycket små mobila enheter som vår nanoTouch , en skärm som är lika stor som ett kreditkort som har beröringskänslighet på baksidan och sidorna.
Bill Buxton , huvudforskare vid Microsoft, säger att NYU-arbetet är intressant och distinkt på ett antal sätt, inklusive i dess förmåga att känna av mer än bara ett finger eller en penna. Man kan använda det som passar uppgiften bäst, säger han. Han noterar också att även om prototypen är en ogenomskinlig pekplatta, kan konceptet lätt appliceras på kommande flexibla displayer, eftersom bläcket och elektroderna kan göras genomskinliga.
Jeff Han från Perceptive Pixel håller med om att fånga information om mängden kraft som appliceras på skärmen är en viktig del av ett pekgränssnitt. Han noterar dock att det är det svåra att integrera en sådan sensor med en högfientlig display. Att se till att pekgränssnittet och displayen spelar bra tillsammans är fortfarande en stor utmaning.
Perlin säger att han ser för sig att tekniken ersätter kapacitiva pekskärmar, särskilt i mobiltelefoner. Sjukhussängar och rullstolar kan också utrustas med IMPAD-skärmar för att indikera när trycksår kan uppstå. Byggnadsmaterial kan använda tekniken för att övervaka stress på byggnader, och hudliknande yttre skikt kan göras för robotar som kan upptäcka beröring.
Forskarna är just nu i ett första skede av att bilda ett spinoff-bolag för att testa teknikens kommersiella möjligheter.