Utviklingen av berøringsskjermteknologi

I teknikkrommet beveger tiden seg raskt; litt mer enn sju år siden eksisterte ikke smarttelefoner som vi kjenner dem - nå er de den mest lønnsomme teknologibransjen på jorden (og så utbredt at det faktisk er et problem. Slik fjerner du smarttelefonavhengighet. Cure Smartphone Addiction (En Smartphone Detox) Smartphoneavhengighet er ekte, og du kan bli påvirket. Les mer). En konsekvens av dette er at det er lett å miste synet på hvor revolusjonerende og viktig teknologiene vi bruker egentlig er.

Touchscreens og multitouch-grensesnitt er nå en permanent del av det grunnleggende språket for menneskelig-datamaskin-interaksjon. Alle fremtidige brukergrensesnitt vil bære ekkoer av berøringsgrensesnitt med dem, på samme måte som tastaturet og musen permanent endret språket til grensesnittene som kom etter dem. For det formål, tar vi et øyeblikk i dag for å snakke om hvordan berøringsskjermene og grensesnittene de aktiverer, kom til å eksistere, og hvor de kommer herfra.

Først, skjønt, ta et øyeblikk, og se på denne videoen:

Lytt til lyden publikum gjør når de blir vitne skyv for å låse opp og sveip for å bla for første gang. Disse menneskene ble helt blåst bort. De har aldri sett noe slikt før. Steve Jobs kan like godt bare ha nådd seg gjennom skjermen og trukket en BLT ut av eteren, så langt de er opptatt av det. Disse grunnleggende berøringsinteraksjonene som vi tar for gitt, var helt nye for dem, og hadde åpenbar verdi. Så hvordan kom vi dit? Hva måtte skje for å komme til den aktuelle dagen i 2007?

Historie

Overraskende nok var den første berøringsskjermen kapasitiv (som moderne telefoner, i stedet for resistiv teknologi fra 1980-tallet og 1990-tallet) og går tilbake til rundt 1966. Enheten var et radarskjerm, brukt av Royal Radar Establishment for flytrafikkontroll, og ble oppfunnet av EA Johnson, for det formålet. Berøringsskjermen var voluminøs, langsom, upresent og veldig dyr, men (til kreditt) forblir i bruk frem til 1990-tallet). Teknologien viste seg å være stort sett upraktisk, og ikke mye fremgang ble gjort i nesten et tiår.

Teknologien som brukes i denne typen monotouch kapasitiv skjerm er faktisk ganske enkelt. Du bruker et ark med ledende, gjennomsiktig materiale, og du driver en liten strøm gjennom den (oppretter et statisk felt) og måler gjeldende ved hvert av de fire hjørnene. Når et objekt som en finger berører skjermen, danner gapet mellom det og den ladede platen en kondensator. Ved å måle kapasitansendringen på hvert hjørne av platen, kan du finne ut hvor kontakten skjer, og rapportere den tilbake til den sentrale datamaskinen. Denne typen kapasitiv berøringsskjerm virker, men er ikke veldig nøyaktig, og kan ikke logge mer enn en berøringshendelse om gangen.

Den neste store hendelsen i berøringsskjermteknologi var oppfinnelsen av resistiv berøringsskjerm i 1977, en innovasjon laget av et selskap som heter Elographics. Resistive touchscreens fungerer ved å bruke to ark med fleksibelt, gjennomsiktig materiale, ledende linjer etset på begge, i motsatte retninger. Hver linje får en unik spenning, og datamaskinen veksler raskt mellom å teste spenningen på hvert ark. Begge settene av linjer (horisontale og vertikale) kan testes for spenning, og datamaskinen veksler raskt mellom strømmen til horisontal og testing for strøm i vertikal og omvendt. Når et objekt trykkes mot skjermen, gjør linjene på de to arkene kontakt, og spenningene fra begge kombinasjonene forteller deg hvilke vertikale og horisontale linjer som er blitt aktivert. Krysset mellom disse linjene gir deg den nøyaktige plasseringen av berøringshendelsen. Motstandsskjermer har en meget høy nøyaktighet og påvirkes ikke av støv eller vann, men betaler for disse fordelene med mer besværlig drift: skjermene trenger betydelig mer trykk enn kapasitiv (gjør sveipeinteraksjoner med fingrene upraktiske) og kan ikke registrere flere berører arrangementer.

Disse berøringsskjermene viste seg imidlertid å være både gode og billige nok til å være nyttige, og ble brukt til ulike faste terminale applikasjoner, inkludert industrielle maskinstyrere, minibanker og kassaapparater. Berøringsskjermene har ikke truffet sin skritt før 1990-tallet, men da mobile enheter først begynte å slå på markedet. Newton, den første PDA, utgitt i 1997 av Apple, Inc., var en da-revolusjonerende enhet som kombinerte en kalkulator, en kalender, en adressebok og en notatbar app. Den brukte en resistiv berøringsskjerm for å velge og skrive inn tekst (via tidlig håndskriftgjenkjenning), og støttet ikke trådløs kommunikasjon.

PDA-markedet fortsatte å utvikle seg gjennom begynnelsen av 2000-årene, og til slutt fusjonerte med mobiltelefoner for å bli de første smarttelefonene. Eksempler var de tidlige Treos og BlackBerry-enhetene. Imidlertid var disse enhetene avhengig av stilen, og prøvde vanligvis å etterligne strukturen til desktop-programvare, som ble tungvint på en liten, pekefunksjonell berøringsskjerm. Disse enhetene (litt som Google Glass Google Glass gjennomgang og Giveaway Google Glass gjennomgang og Giveaway Vi var heldige nok til å få et par Google Glass for å se gjennom, og vi gir den bort! Les mer i dag) var utelukkende domenet til makt -nerds og forretningsfolk som faktisk trengte evnen til å lese deres e-post på farten.

Det endret i 2007 med introduksjonen av iPhone som du nettopp så på. IPhone introduserte en nøyaktig, rimelig, multi-touch skjerm. Multi-touch skjermene som brukes av iPhone stole på en nøye etset matrise av kapasitans-sensing ledninger (i stedet for å stole på endringer i hele kapasitansen på skjermen, kan denne ordningen oppdage hvilke individuelle brønner som bygger kapasitans). Dette gir dramatisk større presisjon, og for registrering av flere berøringshendelser som er tilstrekkelig langt fra hverandre (tillater bevegelser som "klemme til zoom" og bedre virtuelle tastaturer). For å lære mer om driften av forskjellige typer berøringsskjermer, sjekk ut artikkelen vår om emnet Kapasitiv vs Resistiv Touchscreens: Hva er forskjellene? Kapasitive vs Resistive Touchscreens: Hva er forskjellene? Kapasitive og resistive berøringsskjerm enheter er overalt i disse dager, men hva er forskjellen og hvordan fungerer de? Les mer .

Den store innovasjonen som iPhone brakte med seg, var imidlertid ideen om physicalistisk programvare. Virtuelle objekter i iOS adlyder fysiske intuksjoner - du kan glide og flette dem rundt, og de har masse og friksjon. Det er som om du har å gjøre med et univers av todimensjonale objekter som du kan manipulere ganske enkelt ved å berøre dem. Dette gir dramatisk mer intuitive brukergrensesnitt, fordi alle kommer med en pre-lært intuisjon for hvordan man kan interagere med fysiske ting. Dette er trolig den viktigste ideen i menneskelig datakommunikasjon siden ideen om Windows, og den har spredt seg: nesten alle moderne bærbare datamaskiner støtter multi-touch-bevegelser Slik enkelt kan du aktivere to fingerscroll i Windows-bærbare datamaskiner Slik aktiverer du enkelt to fingerscroll i Windows Bærbare datamaskiner Les mer, og mange av dem har berøringsskjerm.

Siden lanseringen av iPhone har en rekke andre mobile operativsystemer (spesielt Android og Windows Phone) gjentatt de kjente gode ideene til iOS, og i mange henseender overgått dem. Oppgrader til Windows Phone 8.1 og nyt en ny appbutikk grensesnitt! Oppgrader til Windows Phone 8.1 og nyt et nytt App Store-grensesnitt! En av mange endringer i Windows Phone 8.1 Upgrade er oppdateringen av appbutikken. Denne forbedringen gjør det enklere å administrere appene dine, som du vil se om et øyeblikk. Les mer . IPhone får imidlertid kreditt for å definere formfaktoren og designspråket som alle fremtidige enheter vil fungere innenfor.

Hva blir det neste

Multi-touch-skjermer vil trolig fortsette å bli bedre når det gjelder oppløsning og antall samtidige berøringshendelser som kan registreres, men den virkelige fremtiden er i form av programvare, i hvert fall for nå. Googles nye materiale design initiativ er et forsøk på å drastisk begrense hvilke typer UI-interaksjoner som er tillatt på sine ulike plattformer, og skape et standardisert, intuitivt språk for samhandling med programvare. Tanken er å late som alle brukergrensesnitt er laget av ark med magisk papir, som kan krympe eller vokse og flyttes rundt, men kan ikke bla eller utføre andre handlinger som ikke ville være mulige innenfor formfaktoren til enheten. Objekter som brukeren prøver å fjerne må slettes avskjerm. Når et element er flyttet, er det alltid noe under det. Alle objekter har masse og friksjon og beveger seg på en forutsigbar måte.

Materiell design er på mange måter en ytterligere forbedring av ideene introdusert i IOS, slik at alle samspill med programvaren foregår på samme språk og stiler. at brukerne aldri må håndtere motstridende eller utilsiktede samspill paradigmer. Tanken er å gjøre det mulig for brukerne å lett lære reglene for interaksjon med programvare, og være i stand til å stole på at ny programvare vil fungere på måter de forventer å.

I et større notat nærmer menneske-datamaskin grensesnitt den neste store utfordringen, noe som innebærer å ta skjermen ut av berøringsskjermen. Utviklingen av nedsenkende grensesnitt utviklet for å fungere med VR og AR-plattformer som Oculus Rift (les vår anmeldelse Oculus Rift Development Kit Review og Giveaway Oculus Rift Development Kit Review og Giveaway Oculus Rift har endelig kommet, og gjør hodene svingete (bokstavelig talt) over spillmiljøet. Ikke lenger er vi begrenset til å peering gjennom et flatt vindu inn i spillverdenene vi elsker ... Les mer) og fremtidige versjoner av Google Glass. Gjør berøringsinteraksjoner romlig, uten at de nødvendige bevegelsene blir trette (“gorilla arm”) er et virkelig vanskelig problem, og en som vi ikke har løst enda. Vi ser de første hintene om hvordan disse grensesnittene kan se ut som å bruke enheter som Kinect og Leap Motion (les vår gjennomgang Leap Motion Review og Giveaway Leap Motion Review og Giveaway Fremtiden er bevegelseskontroller, de ville ha oss til å tro. bør alle berøre skjermbildene dine, vinkle armene dine rundt foran Xboxen din, og klare deg til virtuell sportssjanse ... Les mer), men disse enhetene er begrenset fordi innholdet de viser, fortsatt står fast på en skjerm. Å gjøre tredimensjonale bevegelser for å samhandle med todimensjonalt innhold er nyttig, men det har ikke den samme intuitive lettheten som det vil når våre 3D-bevegelser samhandler med 3D-objekter som ser ut til å fysisk dele rom med oss. Når grensesnittene våre kan gjøre det, da vil vi ha iPhone-øyeblikket for AR og VR, og det er da vi virkelig kan begynne å utarbeide fremtidens designparadismer på alvor.

Utformingen av disse fremtidige brukergrensesnittene vil ha nytte av arbeidet som gjøres på berøring: virtuelle objekter vil trolig ha masse og friksjon og håndheve stive dybderier. Disse typer grensesnitt har imidlertid sine egne unike utfordringer: hvordan skriver du inn tekst? Hvordan forhindrer du arm tretthet? Hvordan unngår du å blokkere brukerens visning med fremmed informasjon? Hvordan tar du et objekt du ikke kan føle?

Disse problemene er fortsatt funnet ut, og maskinvaren som trengs for å lette slike grensesnitt, er fortsatt under utvikling. Likevel vil det være her snart: sikkert mindre enn ti år, og sannsynligvis mindre enn fem. Syv år fra nå kan vi se tilbake på denne artikkelen på samme måte som vi ser tilbake på iPhone-keynoten i dag, og lurer på hvordan vi kunne vært så forbløffet over slike åpenbare ideer.

Bildekreditter: “SterretjiRadar”, av Ruper Ganzer, “synd gular”, av Windell Oskay, “Android spiser Apple”, av Aidan

Utforsk mer om: Touchscreen.