Udviklingen af ​​berøringsskærmsteknologi

I det tekniske rum bevæger tiden sig hurtigt; for lidt over syv år siden eksisterede smartphones, som vi kender dem, ikke - nu er de den mest rentable tech-industri på Jorden (og så udbredt, at det faktisk er et problem. Hvordan man kan kurere smartphone-afhængighed (en smartphone-detox) Cure Smartphone Addiction (A Smartphone Detox) Smartphone-afhængighed er reel, og du kan blive påvirket.) En konsekvens af dette er, at det er let at miste synet af, hvor revolutionerende og vigtige teknologier vi bruger virkelig er.

Berøringsskærme og multitouch-grænseflader er nu en permanent del af det grundlæggende sprog for interaktion mellem mennesker og computere. Alle fremtidige UI'er bærer ekko af berøringsgrænseflader med dem på samme måde som tastaturet og musen permanent ændrede sproget for grænsefladerne, der kom efter dem. Med henblik herpå tager vi i dag et øjeblik til at tale om, hvordan berøringsskærme og grænseflader, de muliggør, kom til at eksistere, og hvor de går herfra.

Men tag først et øjeblik, og se denne video:

Lyt til lyden, som publikum udsender, når de bliver vidne til skub for at låse op og stryg for at rulle for første gang. Disse mennesker blev helt sprængt væk. De har aldrig set noget lignende før. Steve Jobs kunne lige så godt lige have nået igennem skærmen og trukket en BLT ud af etheren, hvad angår dem. Disse grundlæggende berøringsinteraktioner, som vi tager for givet, var helt nye for dem og havde åbenlyst værdi. Så hvordan kom vi der? Hvad skulle der ske for at komme til den bestemte dag i 2007?

Historie

Overraskende nok var den første berøringsskærmsenhed kapacitiv (som moderne telefoner snarere end den resistive teknologi fra 1980'erne og 1990'erne) og stammer fra omkring 1966. Enheden var en radarskærm, der blev brugt af Royal Radar Etablissement til lufttrafikstyring, og blev opfundet af EA Johnson til dette formål. Berøringsskærmen var voluminøs, langsom, upræcis og meget dyr, men (til dets kredit) forblev i brug indtil 1990'erne). Teknologien viste sig at være stort set upraktisk, og der blev ikke gjort meget fremskridt i næsten et årti.

Teknologien, der bruges i denne slags monotouch kapacitiv skærm er faktisk ret enkel. Du bruger et ark af et ledende, gennemsigtigt materiale, og du fører en lille strøm gennem det (skaber et statisk felt) og måler strømmen ved hvert af de fire hjørner. Når en genstand som en finger berører skærmen, danner afstanden mellem den og den ladede plade en kondensator. Ved at måle ændringen i kapacitans ved hvert hjørne af pladen, kan du finde ud af, hvor berøringshændelsen finder sted, og rapportere den tilbage til den centrale computer. Denne form for kapacitiv berøringsskærm fungerer, men er ikke særlig nøjagtig og kan ikke logge mere end en berøringshændelse ad gangen.

Den næste store begivenhed inden for berøringsskærmteknologi var opfindelsen af ​​den resistive berøringsskærm i 1977, en innovation foretaget af et firma kaldet Elographics. Modstandsdygtige berøringsskærme fungerer ved at bruge to lag fleksibelt, gennemsigtigt materiale, ledende linjer, der er ætset på begge sider, i modsatte retninger. Hver linje får en unik spænding, og computeren skifter hurtigt mellem at teste spændingen på hvert ark. Begge sæt af linjer (vandret og lodret) kan testes for spænding, og computeren skifter hurtigt mellem fødestrøm til vandret og testning af strøm i lodret og vice versa. Når der trykkes på et objekt mod skærmen, kommer linjerne på de to ark i kontakt, og de spændinger, der leveres af begge kombinationer, fortæller dig, hvilke lodrette og vandrette linjer er blevet aktiveret. Krydset mellem disse linjer giver dig den nøjagtige placering af berøringshændelsen. Modstandsdygtige skærme har en meget høj nøjagtighed og påvirkes ikke af støv eller vand, men betaler for disse fordele med mere besværlig betjening: skærmene har brug for markant mere pres end kapacitiv (hvilket gør swipe-interaktioner med fingrene upraktisk) og kan ikke registrere flere berøringer begivenheder.

Disse berøringsskærme viste sig imidlertid at være både gode og billige nok til at være nyttige og blev brugt til forskellige faste terminalapplikationer, herunder industrielle maskinkontrollere, pengeautomater og kasseapparater. Berøringsskærme ramte virkelig ikke deres fremskridt før i 1990'erne, da mobile enheder først begyndte at ramme markedet. Newton, den første PDA, der blev frigivet i 1997 af Apple, Inc. var en daværende revolutionerende enhed, der kombinerede en lommeregner, en kalender, en adressebog og en note-tagende app. Den brugte en resistiv berøringsskærm til at foretage valg og indtastningstekst (via tidlig håndsskrivningsgenkendelse) og understøttede ikke trådløs kommunikation.

PDA-markedet fortsatte med at udvikle sig gennem de tidlige 2000'ere og fusionerede til sidst med mobiltelefoner for at blive de første smartphones. Eksempler inkluderede de tidlige Treos- og BlackBerry-enheder. Disse enheder var imidlertid stylusafhængige og forsøgte normalt at efterligne strukturen af ​​desktop-software, som blev besværlig på en lille, stylusstyret berøringsskærm. Disse enheder (lidt som Google Glass Google Glass Review og Giveaway Google Glass Review og Giveaway Vi var heldige nok til at få et par Google Glass til at gennemgå, og vi giver det væk! I dag) var udelukkende domænet for power nerds og forretningsfolk, der faktisk havde brug for evnen til at læse deres e-mail mens du er på farten.

Det ændrede sig i 2007 med introduktionen af ​​iPhone, som du lige så. IPhone introducerede en nøjagtig, billig multi-touch skærm. De mange berøringsskærme, der bruges af iPhone, er afhængige af en omhyggeligt ætset matrix af kabler med kapacitanseføling (snarere end at stole på ændringer til skærmens hele kapacitans, dette skema kan registrere hvilke individuelle brønde, der bygger kapacitans). Dette giver mulighed for dramatisk større præcision og til at registrere flere berøringshændelser, der er tilstrækkeligt langt fra hinanden (tillader bevægelser som 'klemme til zoom' og bedre virtuelle tastaturer). Hvis du vil lære mere om betjening af forskellige typer berøringsskærme, kan du se vores artikel om emnet Kapacitiv vs. modstandsdygtige berøringsskærme: Hvad er forskellene? Kapacitive vs. modstande berøringsskærme: Hvad er forskellene? Kapacitive og resistive berøringsskærmsenheder findes overalt i disse dage, men hvad er forskellen, og hvordan fungerer de? .

Den store nyskabelse, som iPhone bragte med sig, var dog ideen om fysikalsoftware. Virtuelle objekter i iOS adlyder fysiske intuitioner - du kan glide og flippe dem rundt, og de har masse og friktion. Det er som om du har at gøre med et univers af to dimensionelle objekter, som du kan manipulere ved blot at røre ved dem. Dette giver mulighed for dramatisk mere intuitive brugergrænseflader, fordi alle har en forudlært intuition til, hvordan man interagerer med fysiske ting. Dette er sandsynligvis den vigtigste idé i menneskelig computerinteraktion siden ideen om windows, og den har spredt sig: praktisk talt alle moderne bærbare computere understøtter multi-touch bevægelser Sådan aktiveres nemt to fingerrulle i Windows Laptops Sådan aktiveres nemt to fingerrulle i Windows Bærbare computere, og mange af dem har berøringsskærme.

Siden lanceringen af ​​iPhone har en række andre mobile operativsystemer (især Android og Windows Phone) med succes gengivet de vigtigste gode ideer fra iOS, og i mange henseender overskredet dem Opgradering til Windows Phone 8.1 & Enjoy A New App Store grænseflade! Opgrader til Windows Phone 8.1 og nyd en ny App Store-grænseflade! En af mange ændringer i Windows Phone 8.1-opgraderingen er eftersyn af app store. Denne forbedring gør det lettere at administrere dine apps, som du vil se i et øjeblik. . Imidlertid får iPhone æren for at definere formfaktoren og det designsprog, som alle fremtidige enheder ville arbejde inden for.

Hvad er det næste

Multi-touch-skærme vil sandsynligvis fortsat blive bedre med hensyn til opløsning og antal samtidige touch-begivenheder, der kan registreres, men den virkelige fremtid er med hensyn til software, i det mindste for nu. Googles nye materialedesigninitiativ er en indsats for drastisk at begrænse den slags UI-interaktion, der er tilladt på deres forskellige platforme, og skabe et standardiseret, intuitivt sprog til interaktion med software. Tanken er at foregive, at alle brugergrænseflader er lavet af ark med magisk papir, som kan skrumpe eller vokse og flyttes rundt, men ikke kan vende eller udføre andre handlinger, der ikke ville være muligt inden for enhedens formfaktor. Objekter, som brugeren forsøger at fjerne, skal trækkes væk fra skærmen. Når et element flyttes, er der altid noget under det. Alle genstande har masse og friktion og bevæger sig på en forudsigelig måde.

På mange måder er materialedesign en yderligere forfining af ideerne introduceret i iOS, hvilket sikrer, at alle interaktioner med softwaren finder sted ved hjælp af det samme sprog og stilarter; at brugerne aldrig behøver at håndtere modstridende eller uintuitive interaktionsparadigmer. Tanken er at give brugerne meget let mulighed for at lære reglerne for interaktion med software og være i stand til at stole på, at ny software fungerer på de måder, de forventer at.

På en større note nærmer man-computer-grænseflader sig til den næste store udfordring, hvilket svarer til at tage 'skærmen' ud af berøringsskærmen - udviklingen af ​​fordybende grænseflader designet til at arbejde med VR- og AR-platforme som Oculus Rift (læs vores anmeldelse Oculus Gennemgang af Rift Development Kit og Giveaway Oculus Rift Development Kit Review og Giveaway Oculus Rift er endelig ankommet og får hoveder til at vende (bogstaveligt talt) over hele gaming-samfundet. Vi er ikke længere begrænset til at kigge gennem et fladt vindue ind i spillverdenerne vi elsker ...) og fremtidige versioner af Google Glass. Gør berøringsinteraktioner rumlige, uden at de krævede bevægelser bliver trætte (“gorillaarm”) er et virkelig hårdt problem, og det har vi ikke løst endnu. Vi ser de første tip om, hvordan disse grænseflader kan se ud ved hjælp af enheder som Kinect og Leap Motion (læs vores anmeldelse Leap Motion Review og Giveaway Leap Motion Review og Giveaway. Fremtiden er gestuskontrol, de ville have os til at tro. Du skulle alle røre ved din computerskærme, vifte med dine arme foran din Xbox og vugge dig vej til virtuel sportssejr ...), men disse enheder er begrænset, fordi indholdet, de viser, stadig sidder fast på en skærm. At gøre tredimensionelle bevægelser til at interagere med to-dimensionelt indhold er nyttigt, men det har ikke den samme form for intuitiv lethed, som det vil være, når vores 3D-bevægelser interagerer med 3D-objekter, der ser ud til at fysisk deler plads med os. Når vores grænseflader kan gøre det, er det, når vi har iPhone-øjeblikket til AR og VR, og det er når vi virkelig kan begynde at udarbejde fremtidens designparadigmer.

Designet af disse fremtidige brugergrænseflader vil drage fordel af det arbejde, der udføres på berøring: virtuelle objekter vil sandsynligvis have masse og friktion og håndhæve stive hierarkier med dybde. Imidlertid har disse slags grænseflader deres egne unikke udfordringer: Hvordan indtaster du tekst? Hvordan forhindrer du arm træthed? Hvordan undgår du at blokere brugerens synspunkt med uvedkommende information? Hvordan griber du et objekt, du ikke kan føle?

Disse problemer er stadig ved at blive regnet ud, og den hardware, der er nødvendig for at lette disse slags grænseflader, er stadig under udvikling. Stadig vil den være her snart: bestemt mindre end ti år og sandsynligvis mindre end fem. Syv år fra nu kan vi muligvis se tilbage på denne artikel på samme måde som vi ser tilbage på iPhone-keynote i dag, og spekulerer på, hvordan vi kunne have været så forbløffet over så åbenlyse ideer.

Billedkreditter: “SterretjiRadar”, af Ruper Ganzer, “synd-gular”, af Windell Oskay, “Android spiser Apple”, af Aidan