Jak to všechno začalo, ultrazvukové a infračervené snímání
Ovládat věci pouhým dotykem patřilo od nepaměti k lidským přáním - vždyť vzpomeňme na staré legendy, v nichž po prostém dotyku tryskaly prameny a skály se rozevíraly. Není se tedy čemu divit, že náš prst se stává důležitým také v době moderních elektrospotřebičů.
První pokusy o ovládání elektroniky se v laboratorních podmínkách uskutečnily již v počátcích minulého století ještě v dobách, kdy o počítačích nebylo ani vidu, ani slechu. A mnozí z vás si jistě vzpomenou na počátek osmdesátých let a černobílý televizor značky Tesla, konkrétně model 4275A Laura patřící do vývojové řady Olympia a jeho přepínání kanálů pouhým letmým dotykem prstu. Ano, již v letech 1978/1979, kdy šel tento televizor do výroby, nabízel dotykové ovládání - i když z dnešního pohledu samozřejmě velmi jednoduché. Na těle televizoru byla pro každý z osmi předvoleb dvojice vodivých rafiček, jejichž spojením prstem (dotykem) jste provedli volbu kanálu. Vše fungovalo spolehlivě celá léta. A vlastně s drobnými vylepšením se na televizorech, troubách a varných deskách používá dodnes‚Ķ
Ovšem vývoj šel dál a pouhými dotykovými tlačítky nás neupokojil. S příchodem obrazovek se inženýři snažili také o způsob ovládání připojeného zařízení právě dotyky přímo na displej. Zatímco přibližně před padesáti lety se hodně experimentovalo se světelným perem - zařízením schopným na CRT monitorech zjistit podle intervalu změny intenzity podsvícení bodu aktuální polohu (avšak naprosto nepoužitelné v případě LCD monitorů), před třiceti lety se začaly jako praktičtější prosazovat technologie jiné, se kterými se setkáváme i v nejmodernějších zařízeních z roku 2010.
Jako parta netopýrů (ultrazvukové snímání)
Ultrazvukové snímání používá ke zjištění pozice vašeho prstu ultrazvukového signálu. Vše si můžete představit jako čtvercovou masku, která ve dvou osách obsahuje zdroj ultrazvuku a dvojici odrazivých vrstev na protilehlých stranách. Ultrazvuk tak probíhá okolo obrazovky a odráží se od odrazivé desky zpět ke snímačům, a pokud se tak děje, je vše v pořádku. Pokud se však do cestě zvukovým signálům postaví nějaká překážka - typicky váš prst - přeruší se v určeném úseku jejich cesta a elektronika je schopna spočítat souřadnice, ve kterých k přerušení došlu a tudíž ve kterých se právě váš prst nachází.
Výhodou této technologie je, že rám je předsazen před samotným displejem a nijak nedegraduje samotný obraz. Je však nevhodný do notebooků, kapesních přístrojů a zkrátka všude tam, kde je potřeba mít zobrazovač co nejtenčí. Také zvukové vlnění neustále vycházející z monitoru, byť je pro člověka běžně neslyšitelné, nepatří právě mezi ergonomické orgie a z tohoto důvodu se více prosazuje svým řešením velmi podobné snímání infračervené.
Pohledem Supermana (infračervené snímání)
Z pohledu technologie je infračervené snímání v podstatě úplně stejné, jako snímání ultrazvukové - pouze s tím rozdílem, že namísto ultrazvukových vln se zde o snímání starají infračervené paprsky.
Opět zde najdete přídavný rám připevněný před samotným displejem. V tomto rámu jsou v obou osách instalovány infračervené světelné diody a příslušné snímače na protilehlých stranách. Pokud je vše v klidu, usměrněné infračervené světlo probíhá okolo monitoru a dopadá na čidla. Pokud do cesty vstoupí překážka, přenos se přeruší a elektronika dokáže spočítat přibližnou polohu prstu.
Slovo "přibližnou" použité v předchozí větě má svůj smysl: přesnost snímání je přímo závislá na počtu použitých diod a snímačů. A počet diod a snímačů pak přímo souvisí s prodejní cenou. A je tedy nad slunce jasné, že výrobci volí stav takový, aby cena byla co nejpřijatelnější a obětují něco málo z přesnosti.
Právě tato infračervená technologie je stará více než tři desetiletí a paradoxně se s ní u stolních počítačů dnes potkáte nejčastěji. Postupem času se ovladače naučily odhadovat polohu dvou prstů - i když ne vždy se jim to daří na jedničku. Právě infračerveným snímáním byl osazen počítač typu vše v jednom od společnosti MSI, jehož recenzi jsme vám přinesli v jednom z předchozích čísel časopisu Extra PC.
Infračervené snímání je zkrátka na velkých úhlopříčkách tím nejlevnějším, po čem mohou výrobci sáhnout.
Rezistivní a kapacitní snímání, dotyk vládne všem
Za všechno může zkrat (Rezistivní snímání)
Pokud jste vlastnili kapesní počítač nebo chytrý mobilní telefon před příchodem iPhonu, pak na vlastní kůži víte, co je to rezistivní displej. Tento typ displeje se pro mnohé uživatele stal synonymem dotekového displeje.
Je tvořen dvojicí vrstev obsahujících vodiče uspořádané do řádků a sloupců, které se v klidovém stavu nedotýkají. Pokud na vrstvu zatlačíte, dotknou se a díky propojení se vyhodnotí, ve kterém místě ke stisku došlo.
Pokud se trochu vyznáte v elektrotechnice nebo pokud jste zařízení s rezistivním displejem používali na vlastní kůži, pak jistě dokážete střelhbitě vyjmenovat hlavní nevýhody této technologie. Ano, jde o to, že čím tenčí a tvrdší předmět použijete, tím přesnější snímání bude. V drtivě většině instalací této technologie se neobejdete bez speciálního dotykového pera a zcela zapomenout můžete na ovládání prstem - ten je zkrátka pro rezistivní snímač příliš měkký a pokud byste přeci jen vrstvu stiskli, byla by vyzkratovaná plocha natolik rozlehlá, že by zařízení nevědělo, který prvek uživatelského prostředí vlastně chcete použít.
Druhá nevýhoda vyplývá z toho, že máte před displejem umístěny dvě další vrstvy, čímž trpí jak jas, tak věrnost barevného podání. Nevýhodou třetí je nepraktičnost použití na větších plochách - zde totiž dochází k prohnutí horní vrstvy vlastní vahou nebo setrvačností a k náhodným dotykům. To se výrobci naučili odstranit tím, že v pravidelných vzdálenostech umístili mezi obě vrstvy maličkaté distanční sloupky. Vše je plně funkční, ale takový displej poznáte na první pohled - je poset malými tečkami v pravidelných rozestupech.
Povrch se pne napětím (Kapacitní snímání)
Také kapacitní snímání není žádným nováčkem, v touchpadech notebooků se s ním setkáváme již druhé desetiletií. Velmi dlouho se však tato technologie nechtěla na displeje vůbec stěhovat - dokud nepřišel první Apple iPhone a nenaučil lidi pohodlí použití kapacitních displejů.
Nejdříve však zůstaňme trochu u samotné technologie. Ta vychází z toho, že povrch displeje nebo touchpadu má určité povrchové napětí, které je snímáno snímači v rozích nebo po stranách. V klidovém stavu se tento náboj nemění a není tak co snímat. Pokud však na touchpad nebo displej sáhnete vodivým předmětem (a tedy i lidským prstem), část náboje se změní a sofistikovaný algoritmus z této změny pozná, kde se váš prst právě nachází. A pokud přidáte na inteligenci algoritmu, dokážete takhle přesně rozpoznat i více než jeden prst.
Obrovskou výhodou je skutečnost, že se snímací vrstvy nemusíte vůbec dotknout, stačí se k ní pouze přiblížit, což umožňuje její pohodlné překrytí dostatečně houževnatou vrstvou - v noteboocích se používá plast (opět s výjimkou Applu, které ve svých noteboocích MacBook používá sklo), na kapesních počítačích a mobilních telefonech pak můžete použít pevná a tvrzená skla, která se téměř nedají poškrábat. Displeje tedy mohou být tak chráněny, jak se o tom výrobcům v případě použití rezistivního displeje mohlo pouze zdát.
Vše však má také své nevýhody, v tomto případě se jedná o nemožnost použít nevodivého předmětu pro ovládání, například stylusu nebo dotykového pera. Výhody však jednoznačně převládají a proto se s tímto typem displejů setkáváme u moderních kapesních přístrojů stále častěji.
Dotyk vládne všem
Dotekové ovládání je dnes všude kolem nás a stále se rozšiřuje do nových a nových oblastí. Časem k němu přibudou další technologie schopné rozpoznávat přímo pohyby lidského těla a onen fyzický dotek odstraní z našich blízkostí úplně. O nich si ale povíme více v některém z dalších vydání pravidelného seriálu Jak věci fungují.
Společnost HP investovala do technologií nemalé prostředky a minulý rok uvedla i na náš trh počítač HP TouchSmart s velkým dotykovým displejem. Spolu s ním přišlo i uživatelské prostředí přizpůsobené dotykovému ovládání
Apple rozvířil tehdy poměrně klidné vody mobilních zařízení svým iPhonem, který se jako první zařízení dalo pohodlně ovládat pouhými prsty, včetně multigest. Nedávno přišel opět nečekaně s moderním tabletem Apple iPad. Co přijde po něm?
Kapacitní dotykový displej - v rozích nebo po okrajích se nachází slabé elektrické napětí, po jehož přerušení dotekem kdekoli na displeji mohou být spočítány souřadnice dotyku. Na schématu můžete vidět jednotlivé vrstvy kapacitního displeje
Rezistivní displej - dotekem prstu nebo stylusu dojde k propojení dvou vodivých vrstev. Díky oddělení vrstev pomocí distančních bodů je možné určit souřadnice mezi distančními body. Na průřezu můžete vidět jednotlivé vrstvy rezistivního displeje
