Piksel pod palcem

Monitor to już klasyczne urządzenie, służące do prezentowania informacji. Ekran dotykowy natomiast może przejmować również funkcje urządzenia do wprowadzania danych. Rozwój technologiczny powoduje, że sprzęt ten zaczyna nabierać coraz większego znaczenia.

Monitor to już klasyczne urządzenie, służące do prezentowania informacji. Ekran dotykowy natomiast może przejmować również funkcje urządzenia do wprowadzania danych. Rozwój technologiczny powoduje, że sprzęt ten zaczyna nabierać coraz większego znaczenia.

Nihil novi sub sole - ta łacińska parafraza fragmentu księgi Koheleta zdaje się dotyczyć także ekranów dotykowych, zwanych żargonowo "taczskrinami" (touchscreen). Wynalazek może nie jest tak stary jak informatyka, ale powstał, jak niemal wszystko co znamy w tej dziedzinie, w jej złotym wieku, czyli latach 60.

Droga "od pomysłu do przemysłu" trwała nieraz dziesięciolecia, głównie z przyczyn ekonomicznych. Ale to właśnie w szalonych latach 60. ubiegłego stulecia znajdziemy niemal wszystkie główne idee informatyczne, które dzisiaj możemy wykorzystywać w praktycznym wymiarze.

Myszką w takt Beatlesów

W czasach, gdy na listach przebojów dominowali Beatlesi, a w dyskotekach zaczął pobrzmiewać ciężki rock Led Zeppelin i Deep Purple, istniały także skanery, plotery i digitalizatory. Był hipertekst i myszka. Wtedy też zaczęto myśleć nad ekranem dotykowym.

Pomysł zyskał na popularności w latach 70. W Polsce można było o nim przeczytać ćwierć wieku temu w klasycznym dziele Jamesa Martina Dialog człowieka z maszyną cyfrową. W tym samym czasie na słynnym MIT powstaje aplikacja Movie Manual - interaktywna instrukcja naprawy samochodu - z wykorzystaniem ekranu dotykowego. Dziś tego typu urządzenia "wychodzą na ulice". Spotkamy je w bankach i na dworcach, w domach towarowych i jako autonomiczne kioski POS (Point of Sale) - wszędzie tam, gdzie trzeba zapewnić dostęp do informacji.

Jedno z najmłodszych muzeów techniki na świecie - Cite des Sciences et de l'Industrie La Vilette w Paryżu - dosłownie naszpikowane jest ekranami dotykowymi. Dodajmy jedynie, że w owym miasteczku (słowo "muzeum" wywołuje tu mylące skojarzenia) można dotykać nie tylko ekranów, ale również wszelkich eksponatów i urządzeń, do woli eksperymentując i przy świetnej zabawie poznając najróżniejsze dziedziny nauki. I wreszcie wszelkiego rodzaju organizery, palmtopy i PDA (Personal Digital Assistant). Tu też wprowadzamy dane bezpośrednio z ekranu, tyle że dzieje się to za pomocą specjalnego rysika. Wartościową i typową opcją jest przy tym wybór między możliwością swobodnego pisania po ekranie czy też pisania za pomocą wirtualnej klawiatury, uaktywnianej na sensorowym wyświetlaczu.

Twarda kanapka

Ekrany dotykowe mają kilka istotnych zalet. Przede wszystkim pozwalają na szybsze i łatwiejsze wprowadzanie danych (rozkazów) w porównaniu z tradycyjną klawiaturą (zwłaszcza dla osób mało z komputerem obeznanych), są więc idealnym rozwiązaniem dla przypadkowego użytkownika, np. przechodnia korzystającego z multimedialnego kiosku informacyjnego. Istotne jest to, że nie pojawia się problem koordynacji między ręką a wzrokiem (co jest oczywiście konieczne przy posługiwaniu się myszką). Poza tym nie ma niepotrzebnego okablowania, zaś stabilność aplikacji zagwarantowana jest przez umożliwienie wprowadzania krytycznych sekwencji z klawiatury.

Ekrany dotykowe nie są pozbawio-ne wad: mają ograniczoną precyzję obsługi (wynikającą z wielkości ludz- kiego palca), tryb obsługi męczący dla ręki przy dłuższym wykorzysta- niu oraz możliwość zabrudzenia powierzchni ekranu i ograniczenia jego funkcjonalności.

Ekran dotykowy działa na zasadzie "kanapkowej", tzn. przekładańca z kilku warstw, tyle że twardszego niż zwykły sandwich. Najpierw mamy zatem szkło pokrywające - kineskop monitora. Dalej warstwę rezystywną (resistive) oddzieloną przezroczystymi kuleczkami od kolejnej warstwy - poliestrowej, pokrytej też materiałem przewodzącym. Na koniec twardą warstwę zabezpieczającą całość konstrukcji. Jej dotknięcie powoduje powstanie kontaktu elektrycznego między dwoma przewodzącymi warstwami, izolowanymi dotąd przez wspomniane kuleczki. W tym miejscu dochodzi zatem do spadku napięcia prądu płynącego po przewodzącej siatce o współrzędnych XY.

Spadek ten jest zależny z kolei od odległości naciskającego palca od początku układu współrzędnych (krawędzi monitora). Resztą zajmuje się już specjalny sterownik, przekształcający analogowe dane napięciowe na cyfrowe koordynaty położenia palca. Systemy takie są dostępne także w postaci szklanych nakładek na monitory o grubości ok. 3 mm (dla wersji "wandaloodpornych" dobiera się z reguły grubość ponad 10 mm). Odmianą tej technologii jest monitor pojemnościowy (capacitive), w którym do rastra warstwy przewo-dzącej przykłada się niewielkie napięcie, zaś palec działa tu niczym elektro- da kondensatorowa, zaburzając pole elektryczne.

Metoda ta wyklucza działanie w rękawiczkach, ale można ją łączyć z aplikacjami biometrycznymi (ponadto wolno przecież posłużyć się każdym przedmiotem przewodzącym prąd - ludzkie ciało też do takich należy). Odmianą metody pojemnościowej jest technika NFI/ITO (Near Feld Image/Indium Tin Oxid). Monitor taki może być całkowicie hermetyczny, odporny na wodę, pyły, wstrząsy, co oczywiście odpowiada wymaganiom przemysłowym.

Inne rozwiązanie zastosowano w ekranach dotykowych wykorzystujących podczerwień. W tym przypadku właściwy ekran jest uzupełniony obramowaniem zawierającym fotokomórki i diody na podczerwień tworzące rodzaj świetlnego rastra. Zaburzenie tej struktury za pomocą palca czy innego przedmiotu umożliwia detekcję jego źródła przez system czujników.

Nie ma tu dodatkowych warstw między ekranem a okiem, a to przemawia na korzyść tej technologii, przynajmniej jeśli chodzi o jakość obrazu. Nie ma także problemów z brudem na powierzchni ekranu czy wibracjami. Metoda ta cechuje się wszakże małą rozdzielczością, a niepożądaną reakcję może wywoływać już zbliżenie palca do powierzchni. No i jeszcze mamy kolejne ograniczenie: podczerwień nadaje się przede wszystkim do ekranów o płaskiej powierzchni.

Ostatnią z opisywanych technologii zostawiliśmy na deser, bo faktycznie jest to rozwiązanie "smakowite" pod względem technicznym i użytkowym. Określmy je mianem: akustyczno- -piezoelektryczne. Mamy tu do czynienia z transmitującymi i pochłaniającymi przetwornikami piezoelektrycznymi. Kolejnym elementem systemu jest kontroler, emitujący sygnał o częstotli- wości 5 MHz, przetwarzany przez przetwornik transmitujący na falę ultra- dźwiękową, rozchodzącą się wewnątrz szkła. Przetworniki odbiorcze tworzą teraz cyfrowo-elektryczny raster. Jego zaburzenie umożliwia nie tylko określenie pozycji palca bądź przedmiotu absorbującego część fali sygnałowej, ale także określenie siły nacisku - żadna inna technika touchscreenowa nie ma tej właściwości (łatwo wyobrazić sobie możliwości, jakie wynikają z operowania wirtualną osią Z).

Szósty zmysł

Przy wyliczaniu posiadanych przez człowieka zmysłów na ogół zapominamy, że poza klasycznymi pięcioma mamy także inne - np. zmysł równowagi. Być może tę świadomość mieli konstruktorzy z brytyjskiej firmy Perex, którzy już osiem lat temu postawili na "grawitacyjny" ekran dotykowy. Dokładnie rzecz ujmując: umieścili ekran na grawitacyjnej podkładce (touchmate). Parocentymetrowej grubości podkładka to rodzaj precyzyjnej wagi, połączonej seryjnym złączem z komputerem. Każde dotknięcie powierzchni monitora powoduje specyficzne przesunięcie podkładki o tysięczne części milimetra - na tej podstawie jest wyliczana pozycja palca.

Widać, że inżynierska fantazja nie zna granic. Oto prezentowaną podkładkę można wykorzystywać praktycznie z dowolnym monitorem, nie ingerując w konstrukcję jego powierzchni. Można się domyślić, że krytyczną stroną tego rozwiązania jest jego wrażliwość na wstrząsy i wibracje, dlatego zastosowano system specjalnych czujników i filtrów "grawitacyjnych". Przy całym szacunku dla pomysłowości Anglików, należy jednak wyrazić wątpliwość, czy tak wyrafinowane urządzenie ma szansę w rynkowym starciu z pozostałymi pięcioma metodami.

Ekrany dotykowe stały się już typowym elementem zastosowań bankowych czy elektronicznych kiosków informacyjnych. Komputer "czując" człowieka staje się dla niego bardziej przyjazny. Sensorowy ekran daje się łatwo zintegrować z aplikacjami biometrycznymi. Możliwości "taczskrinów" będą rosły wraz z ich rozmiarami - wyobraźmy sobie np. drzwi dużej lodówki będące jednym, wielkim ekranem dotykowym.

Jednak na razie pozycja myszki i klawiatury jest mocna. Konkurencją dla nich mogą być bardzo już zaawansowane systemy syntezy mowy, a więc przejście od monotonnego klikania i żmudnego wklepywania pojedynczych znaków do rozmowy z maszyną.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200