當(dāng)前各種觸控技術(shù)優(yōu)勢及劣勢比較
所屬分類：行業(yè)新聞 來源：鴻佳聯(lián)合 瀏覽：4438 時間：2016/1/5當(dāng)前各種觸控技術(shù)優(yōu)勢及劣勢比較
當(dāng)前，應(yīng)用于產(chǎn)品的觸控技術(shù)主要有紅外線式、電阻式、 電容式、表面聲波、光學(xué)影像、 影像辨識、面板感應(yīng)、電磁式、光點(diǎn)、超聲波。以下就各種觸控技術(shù)進(jìn)行優(yōu)勢及劣勢的分析。
1. 紅外線式：利用紅外線矩陣組成橫列與縱列的掃描線, 當(dāng)有物體遮斷光源時, 便可判定位置。
這是俗稱的光遮斷開關(guān), 這種技術(shù)經(jīng)常在電影里面看到, 用來做保全偵測, 其應(yīng)用非常廣泛, 例如打印機(jī)印字頭的定位,滾輪鼠標(biāo)的滾輪, 都是使用光遮斷的方式來判定, 其缺點(diǎn)是真實分辨率不高, 容易受光影響, 反應(yīng)速度較慢, 但可感應(yīng)任何可以遮蔽光線之物體。
其判定方式是四周一定有成對的發(fā)射與接收器。
目前紅外線也有再發(fā)展不是遮斷的方式, 而是發(fā)射后遇到物體在反射的模式, 有點(diǎn)類似雷達(dá)測速一樣, 這種方式也可以模擬做到多點(diǎn), 但還是有屏蔽問題, 且發(fā)射接收元件成本增加, 如果要布建密集（提高分辨率）則相關(guān)成本都會較高。
2. 電阻式：透過壓力讓兩層導(dǎo)電層接觸, 再經(jīng)由阻抗值的差異算出物體位置。
這種技術(shù)早期多用在小的手寫板或是觸控板上, 還有薄膜鍵盤/防水鍵盤等等, 以及早期的類比式搖桿, 都是利用電阻產(chǎn)生的電位差來計算, 現(xiàn)在這技術(shù)則大量使用在手機(jī)或是小尺寸的觸控屏幕上面, 其好處是可以利用手跟筆等足以施加壓力的物體來操作, 準(zhǔn)確度則會受到溫濕度的影響產(chǎn)生阻抗值變化而改變。
其判定方式則是觸摸的時候一定要有壓力, 因此會有相當(dāng)彈力的感覺, 而且表面會是軟材質(zhì)其技術(shù)。
由于制程的不同又分有四線式, 五線式, 八線式等。
3 . 電容式：經(jīng)由導(dǎo)電物質(zhì)影響電場的變化來計算出物體位置
這技術(shù)在20年前的電視機(jī)選臺器上就已經(jīng)有使用, 后來很多觸摸卻不用壓下去的按鈕, 例如電梯的按鍵,早期發(fā)展大多表面是金屬材質(zhì), 現(xiàn)在則可使用許多非導(dǎo)電材質(zhì), 現(xiàn)在筆記型計算機(jī)的觸控板則大多采用此技術(shù), 著名的iPod也是采用此技術(shù), 但其缺點(diǎn)是一定要經(jīng)由會影響電場之物體來感應(yīng), 同時反應(yīng)速度也較慢, 另外也有可能受到附近電磁場之影響而產(chǎn)生精確度誤差。
其判定方式一般可用手持之非導(dǎo)電材質(zhì)去做測試（導(dǎo)電體如手則必須離接觸面有一定距離）
其常見技術(shù)有兩種分別為表面電容（3M的MicroTouch）或是投射電容 （Apple采用投射電容）, 投射式電容的優(yōu)點(diǎn)是采用非接觸感應(yīng), 也就是可以隔著玻璃或是懸空感應(yīng), 在應(yīng)用上的優(yōu)點(diǎn)就是表面不會因為長期使用而耗損, 且目前投射式電容透過特殊制程不但可以多點(diǎn)（目前須搭配軟件）又可以做到很大的尺寸（目前100寸）, 日本三菱則更利用人體傳遞不同訊號, 達(dá)到多人多點(diǎn)的觸控（也就是可以分辨是哪個人在觸控）。
4. 表面聲波：在介質(zhì)表面?zhèn)鬟f高頻聲波, 當(dāng)聲波遇到軟材質(zhì)被吸收后, 變可計算出位置。
這種技術(shù)逐漸被使用在觸控屏幕上面, 其精確度跟反應(yīng)速度都比電阻或是電容式來的好, 也可以做到較大的尺寸, 但因為其必須在傳導(dǎo)載體的四周安置反射天線, 所以尺寸變化都必須訂做, 目前很多博弈等游戲機(jī)臺也都開始采用此技術(shù)。
其判定方式可以拿硬性之導(dǎo)電材質(zhì)進(jìn)行測試, 一般來說是不會感應(yīng)硬性材質(zhì)。
該技術(shù)則有新的延伸發(fā)展是使用表面震波（由3M提出的專利）, 就是當(dāng)物體接觸觸控面時產(chǎn)生的微小震動來計算出位置。
5. 光學(xué)影像 透過兩組以上CIR（CMOS/CCD）由側(cè)邊觀測物體的影子后計算出位置。
這技術(shù)隨著CMOS/CCD的技術(shù)成熟而越來越被廣泛使用, 現(xiàn)在微型CIR已經(jīng)可以做到每秒鐘輸出一百張以上的畫面, 因此目前來說是反應(yīng)速度最快的一種技術(shù), 當(dāng)然隨著CIR分辨率越來越高, 處理速度越來越快, 感光能力越來越好, 且可以判斷影子大小, 所以可以做出越來越多變化性之應(yīng)用, 其缺點(diǎn)則是較容易受到光之影響。
其判定方式則是觀測四個角落, 一定會有兩組以上的CIR, 而四周一定會有反光或是發(fā)光物質(zhì)（不可見光如紅外線紫外線等）或者是其中一邊有發(fā)光物質(zhì)（不可見光如紅外線紫外線等）。
目前常見技術(shù)有兩種, 一種采用紅外線光來產(chǎn)生物體的影子, 另一種則用紫外線光來看見物體對光的吸收, 比較特殊的則使用雷射來看見物體的反光。
6. 影像辨識：藉由Camera（CMOS/CCD）由正面或是背面觀測接觸面的光影變化算出位置。
這是現(xiàn)在許多研究互動游戲或是多點(diǎn)觸控一定會接觸到的, 在技術(shù)上面最著名的就是Jeff Han所提出的方法, 現(xiàn)在最熱門的微軟Surface也是使用類似技術(shù), 其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是可以判別出接觸物體的形體, 進(jìn)而做出更多的應(yīng)用, 但其缺點(diǎn)則是因為從正向或是背向使用Camera來觀測, 因此需要一定的空間與距離, 而且使用紅外線做為影像光源, 容易受到干擾, 也無法搭配平面顯示器使用, 大多需要搭配投影的方式做使用。
其判定方式就是明顯的要有一個距離, 如桌子到地面, 另外就是目前一定搭配投影機(jī)。
根據(jù)其技術(shù)有好幾種產(chǎn)生光源的方式, 例如Jeff Han是將光源在壓克力當(dāng)中傳導(dǎo), 因此發(fā)光源是布建在四周, 而Surface則是在背面（桌子里面）照射紅外線光源, 在此之前微軟也提出利用兩只Camera的影像疊合來判定的方式（TouchLight）, 還有國外研究生利用水袋來產(chǎn)生光源傳導(dǎo), 變化性相當(dāng)?shù)亩? 市面上很多地板或是墻面互動廣告也采用類似方式, 還有許多游戲機(jī)采用此方式設(shè)計游戲, 日本甚至開發(fā)出利用此技術(shù)在遠(yuǎn)端即可用手當(dāng)作電視的搖控器。
7. 面板感應(yīng)：在面板（LED/LCD）安插CIR（CMOS/CCD）偵測光的變化量來算出位置。
這是較新的技術(shù), 但在制程上仍有待突破, 因為目前要同時在面板間存在光源與光感并不容易, 尤其是LCD面板, 因為采用背部光源, 所以需要許多光元件（反射或折射）來完成, 著名的Jeff Han則使用LED面板來實現(xiàn)該技術(shù)。
其判定方式目前因不常見, 所以無明顯判定方法, 但觀測Jeff Han之模型, 發(fā)光源之間一定會存在可見之空隙。
這是未來極有可能量產(chǎn)化之技術(shù), 因為同時整合面板與觸控, 且可以做多點(diǎn)判別, 又不需要較大的空間較長的距離, 且多點(diǎn)判別不會因為遮蔽問題而需要增加許多的算法來處理。
8. 電磁式：利用線圈產(chǎn)生磁場改變經(jīng)由接收天線產(chǎn)生之電流變化計算位置。
這是早期數(shù)位板或是繪圖板使用的技術(shù), 后來Tablet PC也大多采用此技術(shù), 接下來有教學(xué)用的觸控屏幕, 數(shù)位講臺上的屏幕, 也都是采用該技術(shù), 其唯一缺點(diǎn)就是一定要使用一個帶電的筆（Wacom則有獨(dú)家感應(yīng)技術(shù)可從天線端感應(yīng)生電, 不需要電池）, 早期電磁式抗干擾能力不強(qiáng), 很多手寫板放在金屬桌面的桌子上便無法使用, 現(xiàn)在則不會有這個問題。
其判定方式很簡單, 一定有專屬的筆, 而且筆中間一定會有線圈來產(chǎn)生磁場目前很多交互式電子白板（非影像掃瞄）也都是采用此技術(shù)。
光點(diǎn)：透過Camera（CMOS/CCD）觀測發(fā)光點(diǎn)位置。
這技術(shù)早期被整合在背投影電視上用來作交互式白板, 后來被整合在投影機(jī)內(nèi)做簡報用, 目前則有許多互動電子白板使用該技術(shù), 其缺點(diǎn)就是精確度較低, 會有抖動現(xiàn)象（因為距離關(guān)系）, 且一定要有能發(fā)出光點(diǎn)之筆, 其優(yōu)點(diǎn)則是可以達(dá)成遠(yuǎn)距操控, 對于大型簡報相當(dāng)方便, 目前最著名的Wii游戲機(jī)就是使用此技術(shù)（注:那個放在電視下面長長的賣很貴的”接收器”其實里面只是兩顆紅外線LED, 真正的Camera是在手把上, 所以那只手把的價值遠(yuǎn)大于那只”接收器”, 雖然一支賣700多, 一支賣一千多, 賣那”接收器”真是好賺啊~呵呵, 聰明的任天堂）。
其判定方式也很簡單, 在遠(yuǎn)處一定有一個小盒子里面藏著Camera, 就如同影像辨識, 只不過他判定的是光點(diǎn)而已（有點(diǎn)類似Jeff Han利用手接觸壓克力導(dǎo)光而產(chǎn)生光點(diǎn)）。
目前這技術(shù)也可以分可見光或是不可見光, 單光點(diǎn)/多光點(diǎn), 紅光/綠光, 有光閃訊號/無光閃訊號等等, 各種組合也都可以發(fā)展出不同的應(yīng)用面 （Wii 用來做類似光線槍的位置判別, 白板則如同遙控器一樣利用光閃來傳遞按鈕訊號, 還有利用紅光或是綠光來反映是否按下等等）。
超聲波：利用超聲波發(fā)射器發(fā)射出超聲波給兩組以上之接收器接受后算出位置
超聲波定位有點(diǎn)類似雷達(dá), 差別在于雷達(dá)訊號是由接收端發(fā)射后遇到物體反射后接收來計算距離, 而超聲波則是手持裝置（筆）上面發(fā)出超聲波來讓其接收, 要有兩個接收器的原因主要能夠透過三角定位算出位置, 與光學(xué)影像相同的都是利用三角定位算出位置, 不同的是超聲波得到的是發(fā)射端到接收端的距離, 而光學(xué)影像則是透過角度做計算, 目前這類應(yīng)用有在手寫板, 電子白板, 也有人使用來做觸控屏幕, 大多以教學(xué)用途為主, 因為其還是需要一支筆來搭配, 其缺點(diǎn)就是精確度不高會抖動（距離影響）, 還有反應(yīng)速度慢等等 。
其判定方式是一定位有兩顆長的象是麥克風(fēng)一樣的接收器, 且目前市面上的產(chǎn)品因其聲波頻率的關(guān)系, 一定會聽到像蒼蠅翅膀在飛的時候震動的聲音 。
這技術(shù)則因為應(yīng)用不同則做成相當(dāng)多不同型式的產(chǎn)品, 技術(shù)原理都是一樣, 但是接收器則有分開在感應(yīng)面的兩側(cè), 或是在同一個角落但是有一定距離, 或是在某一邊上有一定距離, 只要是接收器兩顆有一定距離到超聲波發(fā)射源也有一定距離都可以安置, 理論上來說距離越遠(yuǎn)計算越精確, 但實際上聲波容易衰減跟受干擾, 因此距離太遠(yuǎn)時則干擾跟衰減問題便會增加。
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