揭密iPhone多触点技术的由来和原理-嵌入式-EDA-电子工程师俱

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尽管多触点技术最近才引起大众的关注，它的技术起源可以追溯到至少25年前。当时的多伦多大学和贝尔实验室是这一领域两个主要的研究机构。最早的多触点技术模型于1982年诞生于多伦多大学。当时使用的介质是毛玻璃板，当手指接触到毛玻璃板时，由于压力不同，会形成大小不同的影像。而这些影像通过置于介质后面的相机来捕捉，然后通过计算机分析。1983年，贝尔实验室发表了第一篇探索使用触摸屏输入(Soft Machine)的论文。这一设想后来在iPhone上全面实现。1984年，贝尔实验室率先设计成功了多触点触摸屏系统。其基本原理是通过集成荧光屏与触摸屏，使用者能够用手指通过触摸屏与荧光屏显示的图像产生互动。几乎在同时，多伦多大学也开发出了一套多触点触摸板系统，但其原理却与贝尔实验室的迥然不同。它使用的是电容传感，当触摸板不同位置接受到压力时，其电容分布会发生变化，这一变化通过计算机分析，转换成输入信息。到了上个世纪90年代初，在个人计算历史上有传奇色彩的施乐公司的帕洛阿尔托研究中心在多触点技术上有了新的突破。其中包括用两根手指缩放和转换图像。此外，他们还尝试将一个触摸屏放在键盘反面，使用者只需将键盘反过来用就可以方便地实现触摸操作。1992年，IBM和南方贝尔电话公司联合开发了一个被称为“西蒙”的智能电话。该电话首次使用了全屏幕软件键盘操作，这成为后来iPhone的雏形。与此同时，日本的Wacom也研制成功了多触点输入面板，它支持包括双手操作和压力感受在内的许多技术特点。从20世纪90年代后期到2003年，多伦多大学、微软，还有索尼、东芝等研究机构和公司分别在多触点技术上取得长足的进展。1993年IBM推出的第一台平板电脑(Tablet PC)融合了不少多触点技术的特点。虽然平板电脑一直未能成为主流，它引起更多人对新的人机交互方式的兴趣。10年后，微软推出的平板电脑操作系统则在一定程度上推动了多触点输入技术的标准化。值得一提的是纽约大学的Jeff Han实验室。他们在2005年成功地利用光线穿过不同介质时的受抑全内反射原理，通过二极管对不同光线强度的感应设计出了一种成本低而且敏感度高的多触点系统。主流化的努力到2007年，多触点技术第一次全方位的被推向市场。这里面有目前已经被使用的iPhone 与iPod Touch，还有微软即将推出的咖啡桌电脑。这两大产品系列将20多年来一直处于开发、研制和演示阶段的多触点技术首次引入主流消费电子产业中。iPhone从某种程度上讲是15年前IBM和南方贝尔合作开发的“西蒙”的一个现代版。乔布斯把应用于iPhone上的多触点技术与鼠标和iPod的点拨轮并称为苹果公司的三个最重要的技术创新。尽管网络上有人认为iPhone的技术来自于Jeff Han的发明，事实上，唯一跟iPhone有关系的是苹果公司在2005年收购的一个名叫“Fingerworks”的生产全软件显示键盘的小公司，该公司是由特拉华大学的两个教授创建的，他们后来也加入了苹果公司。但是该公司的技术只是显示键盘，并没有包含多触点技术。所以很可能是乔布斯在2005年发现了包括Jeff Han 等研究机构在内所展示的多触点技术后，意识到了这一技术的巨大市场潜力，从而自行开发设计了类似的技术。而收购Fingerworks只是苹果公司为了提高推出产品速度的一个步骤。在计算机发展史上，输入技术一直落后于其它计算机技术。键盘和鼠标一直是主要的输入方式。虽然盖茨一直对语音输入技术情有独钟而且微软也投入了大量资金在这方面，可是直到现在，语音输入仍然没有完美到为大众所广泛采用。现在看来，随着iPhone逐步向市场渗透，多触点技术或许能够在这方面有所突破，最终走向大众，成为主流技术。不过，不论其未来发展如何，可以肯定的是多触点技术不会完全取代包括鼠标和键盘在内的现有的输入方式，而更可能与现有输入方式一起进一步方便我们在不同场合的人机交互需求。键盘和鼠标在与个人电脑交互时有其天然的优势，而多触点技术的发展方向似乎更适合于非一般电脑的输入需求。iPhone 在个人用户智能手机市场的表现就是很好的例子。作为计算机的一个标准配置，鼠标经历了从1965年被发明，到1995年随着微软的视窗95操作系统的普及成为大众主流的输入设备，一共30年时间。多触点技术从最初研发至今已经有25年时间，所以可能至少再需要几年的时间才能看到这一技术的普及前景。