多点触摸的技术原理、应用、发展

多点触摸的技术原理、应用、发展
一、多点触摸的基本原理
多点触摸基本原理：传统触摸屏的本质是传感器，它由触摸检测部件和触摸屏控制器组成，常见的传感器包括电阻式和电容式触摸屏。

而基于光学感应的多点触摸系统是用户通过触摸投影屏幕表面，影响光学感应成像设备的输入结果，成像设备将成像结果输入软件系统进行处理，一般经过3个步骤，首先是对原始输入图像进行包括矫正、滤波等预处理，然后通过光斑跟踪引擎对触点进行跟踪，并将其解释为各种输入状态，最后将输入位置、状态等信息发送给上层应用程序。

应用程序处理结果最终被投射到显示屏幕表面上，从而与用户产生真正的所见即所得的交互效果。

根据不同的光学感应原理，目前常见的多点触摸实现方式包括FTIR(受抑全内反射)、DI、LLP等技术。

二、多点触摸的技术特点
1、多点触摸是在同一显示界面上的多点或多用户的交互操作模式，摒弃了键盘、鼠标的单点操作方式。

2、用户可通过双手进行单点触摸，也可以以单击、双击、平移、按压、滚动以及旋转等不同手势触摸屏幕，实现随心所欲地操控，从而更好更全面地了解对象的相关特征（文字、录像、图片、卫片、三维模拟等信息）。

3、可根据客户需求，订制相应的触控板，触摸软件以及多媒体系统；可以与专业图形软件配合使用。

三、多点触摸的技术解析
1、识别手势方向
我们现在看到最多的是 Multi-Touch Gesture,即两个手指触摸时,可以识别到这两个手指的运动方向,但还不能判断出具体位置,可以进行缩放,平移,旋转等操作.这种多点触摸的实现方式比较简单,轴坐标方式即可实现.把 ITO 分为 X,Y 轴,可以感应到两个触摸操作,但是感应到触摸和探测到触摸的具体位置是两个概念.XY 轴方式的触摸屏可以探测到第 2 个触摸,但是无法了解第二个触摸的确切位置.单一触摸在每个轴上产生一个单一的最大值, 从而断定触摸的位置, 如果有第二个手指触摸屏面, 在每个轴上就会有两个最大值. 这两个最大值可以由两组不同的触摸来产生, 于是系统就无法准确判断了. 有的系统
引入时序来进行判断,假设两个手指不是同时放上去的,但是,总有同时触碰的情况,这时,系统就无法猜测了.我们可以把并不是真正触摸的点叫做"鬼点
2、识别手指位置
Multi-Touch All-Point 是近期比较流行的话题.其可以识别到触摸点的具体位置,即没有"鬼点"的现象.多点触摸识别位置可以应用于任何触摸手势的检测,可以检测到双手十个手指的同时触摸,也允许其他非手指触摸形式,比如手掌,脸,拳头等,甚至戴手套也可以,它是最人性化的人机接口方式,很适合多手同时操作的应用,比如游戏控制.Multi-Touch All-Point 的扫描方式是每行和每列交叉点都需单独扫描检测,扫描次数是行数和列数的乘积.例如,一个 10 根行线,15 根列线所构成的触摸屏,使用 Multi-Touch Gesture 的轴坐标方式,需要扫描的次数为 25 次,而多点触摸识别位置方式则需要 150 次.
Multi-Touch All-Point 基于互电容的检测方式,而不是自电容,自电容检测的是每个感应单元的电容(也就是寄生电容 Cp)的变化,有手指存在时寄生电容会增加,从而判断有触摸存在,而互电容是检测行列交叉处的互电容(也就是耦合电容 Cm)的变化,如图 2 所示, 当行列交叉通过时,行列之间会产生互电容(包括:行列感应单元之间的边缘电容,行列交叉重叠处产生的耦合电容),有手指存在时互电容会减小,就可以判断触摸存在,并且准确判断每一个触摸点位置.
四、多点触控技术在大屏投影边缘融合上的应用
多点触控属于感应式互动投影系统主要针对新型多媒体内容展示而设计。

集合新的创意、新的表现形式、新的媒体平台，配合普通桌面显示绚丽的交互画面，令用户在触觉、视觉、听觉以及人机交互感知方面获得极大冲击力。

用户站在背投屏幕的面前，通过手掌点击和拖动等方式与多媒体内容进行互动。

该系统的开发基于先进的计算机视觉技术和投影显示技术，将用户的自然运动与可交互的多媒体内容相结合，创造了一种神奇清新的互动体验，系统交互所产生的绚丽效果可以有效的吸引目标人群的注意。

使用本系统，用户可以使用双手或肢体与多媒体内容进行任意的互动，互动过程中，用户可以收获感官的新奇刺激，并对所交互的内容留下深刻的印象。

而多点触控系大屏幕边缘融合系统包含一组渲染子系统和一组图像采集子系统。

图像采集子系统的硬件主要包含一个红外信号感应器，其功能是捕捉观展者的动作对其进行分析与处理，并将处理结果发送给渲染服务器。

渲染子系统主要包含一台投影仪，其功能是接收图像采集子系统的处理结果，生成相应的图像通过投影仪显示到屏幕上，从而实现最自然的展示效果。

所有的图像采集处理/渲染工作均在工作站上完成。

这样的一来，多点平台的应用就不在被投影屏幕尺寸规格所限制，拥有更强大的展示方式。

多点触控技术，能构成一个触摸屏（屏幕，桌面，墙壁等）或触控板，都能够同时接受来自屏幕上多个点的输入信息。

在与传统的单点触摸屏技术相比，已经突破了传统的单一的鼠标左键功能，不在是单调的点击，可以实现多人一起操作，拥有更华丽的操作模式和丰富的素材内容。

五、多点触摸成互动触摸技术主流发展方向
多点触摸技术就是指允许用户同时通过多个手指来控制图形界面的一种技术，能构成一个触摸屏（屏幕，桌面，墙壁等）或触控板，同时接受来自屏幕上多个点进行计算机的人机交互操作。

与多点触摸技术相对应的当然就是单点触摸，单点触摸设备已经有很多的年头了，最早起源于20世纪70年代，小尺寸的有触摸式手机，大尺寸最常见的就是银行里的ATM机和排队查询机。

而苹果公司在iPhone上采用感应电容式触摸屏，让用户与设备的互动不在局限于一根手指，为互动触摸用户界面革命做出了不可估量的贡献。

很多人以为多点触摸仅限于放大缩小功能。

其实，放大缩小只是多点触摸的实际应用样例之一。

有了多点触摸技术，怎么应用就可以通过无限想象来无限扩展。

程序员可
以把多点触摸应用到很多方面，从一定程度上改变或者创新出更多的操作方式来。

就电子产品，特别是消费类产品而言，如何将用户复杂的控制动作转变为直观、便捷且可生产的体验，是用户界面设计面临的终极挑战。

用户界面设计一方面要考虑到用户视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉等五种感官的需求，另一方面还要考虑到用户需求对器件或系统的影响。

目前市场上推出的大部分产品虽然有效，但主要都是将用户的视觉和触觉分开来处理。

从计算机键盘、手机键盘、MP3播放器、家用电器甚至电视遥控器等上面的简单按钮或按键，到音量调节滑条、滚轮和跟踪板等上面更高级的单击和滚动特性，输出位置（也就是用户的输入或操控动作的结果）与用户的输入位置是截然不同的。

而这种视觉和触觉的一致性正是触摸屏的基本优势所在。

让视觉和触觉完全达到一致说起来简单，但做起来则不啻为一场意义深远的技术突破，其将彻底改变用户与电子产品互动的方式，因此有人将此称为用户界面的革命。

触摸屏的功能发展由简及繁，最初的产品只支持最简单的操控，就是一个手指触摸屏幕上的一点来实现操控。

以前，我们只能通过屏幕周边的机械按钮进行操控，单点触摸屏在此基础上实现了用户界面方面的一大进步。

这种屏幕为用户界面带来两大好处，一是设备设计空间得到优化，特别有利于小型设备，因其能在同一区域内同时“安装”屏幕和按钮；二是由于按钮能绑定于操作系统中的任意应用，所以设备使用的“按钮”可以达到无限多个。

尽管单点触摸屏和电阻式触摸屏技术极大的加强了人机互动，但其还是有两大缺点，一是电阻式技术依赖于触摸屏的物理运动，尽管影响不大，但经过正常的磨损老化后，性能就会下降；二是这种技术只支持单点触摸，也就是一次只能用一个手指在屏幕的某个区域做单一动作。

而多点触摸，可以实现两个手指以上的操作，它进一步提升了触摸屏的可靠性和可用性，能满足多种特性丰富的应用需求。

可靠性是指我们能以最高粒度准确捕获到屏幕上所有触点的原始数据，尽可能减少屏幕触点定位不准带来的混乱问题的能力。

可用性是指众多功能强大的应用可在不同大小的屏幕上受益于双手或两个手指以上的屏幕操控的能力。

3D互动游戏、键盘输入和地图操作等都是使用这种触摸屏功能的一些主要对象。

据iSuppli公司预测，在苹果公司iPhone热销及其精致的用户界面刺激下，2008到2012年全球触摸屏显示器模块出货量将增长一倍以上。

iSuppli公司还预测，到2013年该市场将增长到8.33亿个，2008-2013年的复合年增长率为19.5%。

预计2013年全球触摸屏模块销售额将从2008年的34亿美元上升到64亿美元，复合年增长率为13.7%。

而触摸屏市场中有100多家供应商，300多家OEM/集成商和众多技术种类，该市场将迎来广阔的前景。

六、国内多点触摸市场一触即发
触摸控制技术是当下最火热的电子技术，苹果的最新手持产品将触摸控制技术推到新的高度之后，微软的Win 7支持多点触摸控制技术为PC或手持便携式产品的发展提供了无限的发展空间。

iSuppli预测，
在2008年到2016年间，触摸面板模组的收入将从30多亿美元增加至140亿美元，这是整个电子产业唯一能够保持年均增长幅度18%以上的领域。

前景如此美好，那触摸屏的技术发展趋势会怎么样？市场应用又会由什么来带动？日前在2010移动手持显示技术大会上，台湾液晶驱动芯片的领军人物，向业界表达了他的观点。

认为，今后在人机介面中，将会由触摸控制技术统治天下，多点触摸控制技术将会成为今后的发展趋势。

在过去十年影响触控领域的最重要的两件事是苹果Multi-Touch技术的应用以及Windows 7对多点触控技术的支持。

早在1982年多伦多大学的几个教授就发明了多点触控技术，并在1983年申请了专利。

iPad 是苹果将多点触控技术第一个应用在中大尺寸的产品。

iPad的成功大力地鼓励着人们在每一个商品中体验触控和多点触控技术，而不再局限于小尺寸屏幕。

同时Win7支持多点技术将吸引着越来越多的平板电脑开发商利用这个技术来提升用户对此的体验。

目前触控技术种类繁多，到底该如何选择？据钱金维表示触控技术有人将其细分达100多种，但他用不同的分类方法分成了包括电容式、压电式、光学式、电阻式、红外线式、表面声波式、表面电容式、Force Sensing、Bending Wave等11类。

其中苹果iPhone采用的是投射电容式。