В вычислительной технике мультитач — это технология, которая позволяет поверхности ( сенсорной панели или сенсорному экрану ) распознавать наличие более одной точки контакта с поверхностью одновременно. Истоки мультитача начались в ЦЕРНе , [1] Массачусетском технологическом институте , Университете Торонто , Университете Карнеги — Меллона и Bell Labs в 1970-х годах. [2] ЦЕРН начал использовать мультитач-экраны еще в 1976 году для управления Суперпротонным синхротроном . [3] [4] Емкостные мультитач-дисплеи были популяризированы iPhone от Apple в 2007 году. [5] [6] Мультитач может использоваться для реализации дополнительных функций, таких как масштабирование с помощью сжатия или активации определенных подпрограмм, прикрепленных к предопределенным жестам с использованием распознавания жестов .
Несколько применений термина «мультитач» стали результатом быстрого развития этой области, и многие компании используют этот термин для маркетинга более старой технологии, которая называется «жест-улучшенное однокасание» или несколько других терминов другими компаниями и исследователями. Несколько других похожих или связанных терминов пытаются провести различие между тем, может ли устройство точно определять или только приблизительно определять местоположение различных точек контакта, чтобы еще больше различать различные технологические возможности, но они часто используются как синонимы в маркетинге.
Мультитач обычно реализуется с использованием емкостной сенсорной технологии в мобильных устройствах и смарт-устройствах . Емкостный сенсорный экран обычно состоит из емкостного сенсорного датчика , контроллера специализированной интегральной схемы (ASIC) и цифрового сигнального процессора (DSP), изготовленного по технологии CMOS (комплементарный металл-оксид-полупроводник ). Более поздним альтернативным подходом является оптическая сенсорная технология, основанная на технологии датчика изображения .
В вычислительной технике мультитач — это технология, которая позволяет сенсорной панели или сенсорному экрану распознавать более одной [7] [8] или более двух [9] точек контакта с поверхностью. Apple популяризировала термин «мультитач» в 2007 году, с помощью которого она реализовала дополнительные функции, такие как сведение пальцев для масштабирования или для активации определенных подпрограмм, прикрепленных к предопределенным жестам .
Два различных использования термина стали результатом быстрого развития в этой области, и многие компании используют термин для продвижения более старой технологии, которая называется gesture-enhanced single-touch или несколькими другими терминами другими компаниями и исследователями. [10] [11] Несколько других похожих или связанных терминов пытаются провести различие между тем, может ли устройство точно или только приблизительно определять местоположение различных точек контакта, чтобы еще больше разграничить различные технологические возможности, [11] но они часто используются как синонимы в маркетинге.
Использование сенсорной технологии предшествовало как технологии мультитач, так и персональному компьютеру. Ранние создатели синтезаторов и электронных инструментов, такие как Хью Ле Кейн и Роберт Муг, экспериментировали с использованием сенсорных емкостных датчиков для управления звуками, издаваемыми их инструментами. [12] IBM начала создавать первые сенсорные экраны в конце 1960-х годов. В 1972 году Control Data выпустила компьютер PLATO IV, инфракрасный терминал, используемый в образовательных целях, который использовал точки одиночного касания в пользовательском интерфейсе массива 16×16. Эти ранние сенсорные экраны регистрировали только одну точку касания за раз. Таким образом, экранные клавиатуры (хорошо известная функция сегодня) были неудобны в использовании, потому что одновременное нажатие клавиш и удержание клавиши Shift при нажатии другой были невозможны. [13]
Исключением из этого правила были «перекрестная» мультисенсорная реконфигурируемая сенсорная клавиатура/дисплей, разработанная в Массачусетском технологическом институте в начале 1970-х годов [14] и 16-кнопочный емкостный мультисенсорный экран, разработанный в ЦЕРНе в 1972 году для управления суперпротонным синхротроном , который находился в стадии строительства. [15]
В 1976 году в ЦЕРНе был разработан новый xy- емкостный экран, основанный на емкостных сенсорных экранах, разработанных в 1972 году датским инженером-электронщиком Бентом Штумпе . [1] [17] Эта технология, позволяющая точно определять местоположение различных точек касания, использовалась для разработки нового типа человеко-машинного интерфейса (HMI) для диспетчерской ускорителя частиц Суперпротонного синхротрона. [18] [19] [20] В рукописной заметке от 11 марта 1972 года [21] Штумпе представил свое предлагаемое решение — емкостный сенсорный экран с фиксированным количеством программируемых кнопок, представленных на дисплее. Экран должен был состоять из набора конденсаторов, вытравленных в медной пленке на листе стекла, причем каждый конденсатор был сконструирован таким образом, чтобы близлежащий плоский проводник, такой как поверхность пальца, увеличивал емкость на значительную величину. Конденсаторы должны были состоять из тонких линий, вытравленных на меди на листе стекла — достаточно тонких (80 мкм) и достаточно далеко друг от друга (80 мкм), чтобы быть невидимыми. [22] В конечном устройстве простое лаковое покрытие не позволяло пальцам фактически касаться конденсаторов. В том же году Массачусетский технологический институт описал клавиатуру с переменной графикой, способную распознавать множественные касания. [14]
В начале 1980-х годов группа по исследованию ввода данных Университета Торонто была одной из первых, кто исследовал программную сторону систем мультисенсорного ввода. [23] Система 1982 года в Университете Торонто использовала матовую стеклянную панель с камерой, размещенной за стеклом. Когда палец или несколько пальцев нажимали на стекло, камера распознавала действие как одно или несколько черных пятен на белом фоне, что позволяло регистрировать его как ввод. Поскольку размер точки зависел от давления (насколько сильно человек нажимал на стекло), система также была в некоторой степени чувствительна к давлению. [12] Следует отметить, что эта система была только для ввода и не могла отображать графику.
В 1983 году Bell Labs в Мюррей-Хилл опубликовала всестороннее обсуждение интерфейсов на основе сенсорного экрана, хотя в нем не упоминается о нескольких пальцах. [24] В том же году основанная на видео система Video Place/Video Desk Майрона Крюгера оказала влияние на разработку мультисенсорных жестов, таких как масштабирование с помощью сжатия, хотя эта система сама по себе не имела сенсорного взаимодействия. [25] [26]
К 1984 году и Bell Labs, и Carnegie Mellon University имели рабочие прототипы мультисенсорных экранов — как для ввода, так и для графики — которые могли интерактивно реагировать на множественные нажатия пальцев. [27] [28] Система Bell Labs была основана на емкостной связи пальцев, тогда как система CMU была оптической. В 1985 году канонический мультисенсорный жест «pinch-to-zoom» был продемонстрирован с скоординированной графикой на системе CMU. [29] [30] В октябре 1985 года Стив Джобс подписал соглашение о неразглашении, чтобы посетить лабораторию мультисенсорных экранов Sensor Frame CMU. [31] В 1990 году Сирс и др. опубликовал обзор академических исследований по одно- и многоточечному сенсорному взаимодействию человека с компьютером того времени, описывая одноточечные жесты, такие как вращение ручек, проведение по экрану для активации переключателя (или U-образный жест для тумблера) и сенсорные клавиатуры (включая исследование, которое показало, что пользователи могут печатать со скоростью 25 слов в минуту на сенсорной клавиатуре по сравнению с 58 словами в минуту на стандартной клавиатуре, с гипотезой о том, что многоточечное нажатие улучшит скорость ввода данных); также описаны многоточечные жесты, такие как выбор диапазона строки, соединение объектов и жест «касание-щелчок» для выбора с сохранением местоположения другим пальцем. [32]
В 1991 году Пьер Веллнер продвинул эту тему, опубликовав статью о своем мультисенсорном «цифровом столе», который поддерживал многопальцевые и сжимающие движения. [33] [34] Различные компании расширили эти изобретения в начале двадцать первого века.
В период с 1999 по 2005 год компания Fingerworks разработала различные технологии мультитач, включая клавиатуры Touchstream и iGesture Pad. В начале 2000-х годов Алан Хедж, профессор человеческого фактора и эргономики в Корнелльском университете, опубликовал несколько исследований об этой технологии. [35] [36] [37] В 2005 году Apple приобрела Fingerworks и ее технологию мультитач. [38]
В 2004 году французский стартап JazzMutant разработал Lemur Input Device — музыкальный контроллер, который в 2005 году стал первым коммерческим продуктом с фирменным прозрачным сенсорным экраном, позволяющим напрямую управлять дисплеем десятью пальцами. [39] [40]
В январе 2007 года технология multi-touch стала мейнстримом с выходом iPhone , и в своем анонсе iPhone компания Apple даже заявила, что она «изобрела multi-touch» [41] , однако и функция, и термин появились еще до анонса или патентных заявок, за исключением области емкостных мобильных экранов, которые не существовали до технологии Fingerworks/Apple (Fingerworks подала патенты в 2001–2005 годах [42] , последующие усовершенствования multi-touch были запатентованы Apple [43] ).
Однако Бюро по патентам и товарным знакам США заявило, что функциональность «pinch-to-zoom» была предсказана в патенте США № 7,844,915 [44] [45], касающемся жестов на сенсорных экранах, поданном Браном Ферреном и Дэниелом Хиллисом в 2005 году, как и инерционная прокрутка, [46] тем самым сделав недействительным ключевое требование патента Apple.
В 2001 году началась разработка настольной сенсорной платформы Microsoft PixelSense (ранее Surface), которая взаимодействует как с касаниями пользователя, так и с его электронными устройствами и вышла в коммерческую продажу 29 мая 2007 года. Аналогичным образом в 2001 году исследовательские лаборатории Mitsubishi Electric (MERL) начали разработку многопользовательской сенсорной системы DiamondTouch .
В 2008 году Diamondtouch стал коммерческим продуктом и также основан на емкости, но способен различать нескольких одновременных пользователей или, скорее, стулья, на которых сидит каждый пользователь, или напольную панель, на которой пользователь стоит. В 2007 году система с открытым исходным кодом NORTD labs предложила свой CUBIT (мультитач) .
Небольшие сенсорные устройства быстро стали обычным явлением в 2008 году. Ожидалось, что количество телефонов с сенсорным экраном увеличится с 200 000, поставленных в 2006 году, до 21 миллиона в 2012 году. [47]
В мае 2015 года Apple получила патент на «клавиатуру Fusion», которая превращает отдельные физические клавиши в сенсорные кнопки. [48]
Apple продала и распространила множество продуктов, использующих технологию multi-touch, наиболее заметными из которых являются смартфон iPhone и планшет iPad . Кроме того, Apple также владеет несколькими патентами , связанными с реализацией multi-touch в пользовательских интерфейсах, [49] однако законность некоторых патентов была оспорена. [50] Apple также попыталась зарегистрировать «Multi-touch» в качестве товарного знака в Соединенных Штатах, однако ее запрос был отклонен Патентным и товарным бюро США, поскольку оно посчитало термин общим . [51]
Мультисенсорное считывание и обработка происходит с помощью датчика ASIC , который крепится к сенсорной поверхности. Обычно отдельные компании производят ASIC и экран, которые объединяются в сенсорный экран; и наоборот, поверхность сенсорной панели и ASIC обычно производятся одной и той же компанией. В последние годы появились крупные компании, которые расширились в растущую индустрию мультисенсорных устройств, с системами, разработанными для всех, от случайных пользователей до многонациональных организаций.
В настоящее время производители ноутбуков часто устанавливают на свои ноутбуки сенсорные панели с поддержкой мультитач , а планшетные компьютеры реагируют на сенсорный ввод, а не на традиционный ввод с помощью стилуса, и эта функция поддерживается многими современными операционными системами .
Несколько компаний фокусируются на крупномасштабных поверхностных вычислениях, а не на персональной электронике, будь то большие многосенсорные столы или настенные поверхности. Эти системы обычно используются государственными организациями, музеями и компаниями в качестве средства отображения информации или экспонатов. [ необходима цитата ]
Мультитач реализован несколькими способами в зависимости от размера и типа интерфейса. Наиболее популярной формой являются мобильные устройства, планшеты , сенсорные столы и стены. Как сенсорные столы, так и сенсорные стены проецируют изображение через акрил или стекло, а затем подсвечивают его светодиодами.
Сенсорные поверхности также можно сделать чувствительными к давлению, добавив чувствительное к давлению покрытие, которое изгибается по-разному в зависимости от силы нажатия, изменяя отражение. [52]
Технологии портативных устройств используют панель, которая несет электрический заряд. Когда палец касается экрана, прикосновение нарушает электрическое поле панели. Нарушение регистрируется как компьютерное событие (жест) и может быть отправлено в программное обеспечение, которое затем может инициировать ответ на событие жеста. [53]
За последние несколько лет несколько компаний выпустили продукты, использующие мультитач. В попытке сделать дорогую технологию более доступной, любители также опубликовали методы создания сенсорных экранов своими руками . [54]
К емкостным технологиям относятся: [55]
Резистивные технологии включают в себя: [55]
Технология оптического касания основана на технологии датчика изображения . Она функционирует, когда палец или объект касается поверхности, вызывая рассеивание света, отражение которого улавливается датчиками или камерами, которые отправляют данные в программное обеспечение, которое диктует реакцию на касание в зависимости от типа измеренного отражения.
Оптические технологии включают в себя: [55]
Технологии, основанные на акустических и радиочастотных волнах, включают в себя: [55]
Жесты сенсорного экрана Multi-touch позволяют использовать предопределенные движения для взаимодействия с устройством и программным обеспечением. Все большее число устройств, таких как смартфоны , планшетные компьютеры , ноутбуки или настольные компьютеры, имеют функции, которые активируются жестами Multi-touch.
Задолго до того, как технология мультитач стала жизнеспособным потребительским продуктом, в массовой культуре появились изображения потенциального использования технологии мультитач в будущем, в том числе в нескольких частях франшизы «Звездный путь» .
В научно-фантастическом фильме Disney 1982 года «Трон» было показано устройство, похожее на Microsoft Surface. Оно занимало весь стол руководителя и использовалось для связи с компьютером Master Control .
В фильме 2002 года «Особое мнение» Том Круз использует перчатки, напоминающие сенсорный интерфейс, для просмотра информации. [57]
В фильме 2005 года «Остров » была показана еще одна разновидность мультисенсорного компьютера: у профессора, которого играет Шон Бин , есть мультисенсорный рабочий стол для организации файлов, основанный на ранней версии Microsoft Surface [2] (не путать с планшетными компьютерами , которые сейчас носят это название).
В 2007 году в шестом сезоне телесериала «C.S.I.: Место преступления Майами» были представлены как поверхностные, так и настенные мультитач-дисплеи.
Технологию мультитач можно увидеть в фильме о Джеймсе Бонде 2008 года «Квант милосердия» , где МИ-6 использует сенсорный интерфейс для просмотра информации о преступнике Доминике Грине. [58]
В фильме 2008 года «День, когда Земля остановилась » использовался Surface от Microsoft. [59]
В телесериале «Морская полиция: Лос-Анджелес» , премьера которого состоялась в 2009 году, в качестве инициативы по переходу на цифровые технологии используются сенсорные поверхности и настенные панели.
В эпизоде телесериала «Симпсоны » 2008 года Лиза Симпсон отправляется в подводную штаб-квартиру Мэппла, чтобы навестить Стива Моббса, который, как показано, выполняет несколько многоточечных жестов рукой на большой сенсорной стене.
В фильме 2009 года « Район № 9» интерфейс, используемый для управления инопланетным кораблём, использует похожую технологию. [60]
10/GUI — это предлагаемая новая парадигма пользовательского интерфейса . Созданная в 2009 году Р. Клейтоном Миллером, она объединяет мультисенсорный ввод с новым оконным менеджером .
Он отделяет сенсорную поверхность от экрана, благодаря чему снижается утомляемость пользователя и его руки не загораживают дисплей. [61] Вместо того чтобы размещать окна по всему экрану, менеджер окон Con10uum использует линейную парадигму, а мультитач используется для навигации между окнами и их упорядочивания. [62] Область в правой части сенсорного экрана отображает глобальное контекстное меню, а аналогичная полоса в левой части отображает меню, специфичные для приложений.
Предварительная версия оконного менеджера Con10uum для сообщества с открытым исходным кодом стала доступна в ноябре 2009 года. [63]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )И мы изобрели новую технологию под названием Multi-touch
