中心議題：

• 電容感測的物理原理
• 手指位置的偵測和判別方法
• 雙指捏放手勢與螢幕縮放之間的設計技術

多duo點dian觸chu控kong已yi是shi當dang今jin觸chu控kong技ji術shu開kai發fa者zhe最zui熱re衷zhong的de研yan究jiu課ke題ti。看kan似si簡jian單dan的de觸chu控kong動dong作zuo，其qi實shi背bei後hou隱yin藏zang著zhe錯cuo綜zong複fu雜za的de運yun作zuo過guo程cheng
，包bao括kuo將jiang觸chu控kong動dong作zuo轉zhuan成cheng數shu位wei訊xun號hao，並bing推tui算suan觸chu碰peng位wei置zhi

，然ran後hou和he主zhu控kong端duan進jin行xing通tong訊xun並bing執zhi行xing解jie譯yi等deng步bu驟zhou
，每mei一yi個ge設she計ji環huan節jie都dou將jiang影ying響xiang最zui終zhong效xiao能neng的de呈cheng現xian。

benwenjiangduizhuizongchupengdongzuojinxingquanmiandechanshu
，congdianronggancedewuliyuanli，yizhidaoyingmudezuizhongdongzuo。baokuojieshaoxitongruhezhencedaoshouzhideweizhi，yijipandushouzhiweizhidegezhongfangfa

，bingjieshaoshoujideruantiduidie，shuomingyingyongchengshideshejifangfa，zuihouzaijielushuangzhiniefangshoushiyuyingmusuofangzhijiandeshejineimu。

電容感測的物理原理及手指位置判別

dabufendezhihuixingshoujichukongyingmudounengduishouzhidianrongchanshengfanying，chukongyingmuneiyouxuduopailiezhengqideganceqi，huizhencechuyinshouzhiyidongsuodaozhidedianrongbianhua。dangnideshouzhichupengdaoyingmushi，jiuhuiyingxiangzhexieganceqidezirong（Self-capacitance），以及彼此之間的互容（Mutual Capacitance）。大da多duo數shu智zhi慧hui型xing手shou機ji都dou是shi感gan測ce互hu容rong而er不bu是shi自zi容rong。由you於yu互hu容rong是shi反fan映ying一yi對dui感gan測ce器qi之zhi間jian的de互hu動dong關guan係xi，因yin此ci可ke用yong來lai收shou集ji有you關guan螢ying幕mu上shang每mei個ge位wei置zhi的de資zi訊xun（X×Y個感測點）

；自容則僅能用來偵測每個感測器的反應（X+Y個樣本）
，而不是每個點。

電容感測含有數個層：頂層是玻璃或塑膠材質，接者依序是一個光學透明膠（OCA）層、觸控感測器及平麵液晶顯示器（LCD）。觸控感測器是由許多感測元件所排列而成的網格
，尺寸通常為5毫米×5毫米。

這些感測器采用氧化銦錫（ITO）製成。 ITO具有許多特別的屬性
，為製作觸控螢幕的絕佳材質：超過90%透明度並具有導電性。有些設計采用鑽石狀圖紋，不會和LCD的紋線重疊
，視覺觀感較佳，其他則采用較簡單的「直條與橫條」圖案設計。如果在充分的光照下，以正確的角度觀察你的裝置，並關閉液晶螢幕，就能看到ITO感測器的線紋。

圖1 互容基本原理

基本上，感測互容的原理（圖1）和感測自容完全不同。感測自容通常是量測含有感測器的電阻-電容（RC）電路之時間常數；感測互容的程序則包括量測X軸與Y軸感測器之間的互動。係統會感測經過每個X軸與Y軸的訊號，借此偵測感測器之間的耦合值（圖2）。耐人尋味的是，手指的觸碰動作會降低互容耦合值，但手指觸碰動作卻會增加自容的值。

圖2 互容偵測反應

bulunshinayizhongfangfa，guangliangcedianrongshibugoude，xitongbixuhuiyingdeshidianrongdebianhua，erbushigebiededianrongzhi。xitonghuiduimeigeganceqishedingyigejizhunzhi，zhegejizhunzhishijingguochangshijianwenduyuqitayinsubianhuahouqiuchudexunhaochangqipingjunzhi，rangxitongyunxuxunhaozaigezhongzhuangkuangxiachanshengxieweidebodong。zaijiangouchukongyingmuxitongshimianlinqizhongyixiangtiaozhan，jiushijianlishidangdejizhunzhi。liru，dangshouzhichupengdaoyingmu，xitongbixunengshidangdiqidong。dangzhanshuideshouzhihuoshouzhangpengdaoyingmushi
，xitongyebixunengqidong。
[page]
當感測到的電容減去基準值時
，就得到一個訊號值陣列，代表圖3所示的手指觸碰狀況。有許多種方法可根據這項資訊來判斷手指的位置
，其中最簡單的方法是計算質心--質量中心（Centriod），計算出一維或二維軸向感測數值的加權平均值。運用一維質心計算法，根據上述例子的X軸數據，可算出（5×1+15×2+25×3+10×4）/（5+15+25+10）=150/55= 2.73。接著以液晶螢幕的解析度為標準，將這個位置值適當地縮放，以便和螢幕重疊。若ITO感測器的圖案超出液晶螢幕的邊緣，則必須進行一些轉換計算。

圖3 由個別的電容值判定手指位置

接jie觸chu範fan圍wei的de邊bian緣yuan，讓rang手shou指zhi位wei置zhi的de問wen題ti變bian得de更geng複fu雜za。舉ju上shang述shu的de陣zhen列lie為wei例li
，若ruo麵mian板ban的de邊bian緣yuan處chu碰peng到dao這zhe些xie線xian條tiao區qu，采cai用yong上shang述shu的de簡jian單dan質zhi心xin推tui算suan法fa，當dang左zuo側ce下xia移yi時shi
，右you側ce就jiu會hui開kai始shi被bei「上拉」。為解決這個問題
，必須用特別的邊緣處理技巧來檢查剩下訊號的形狀
，再推測手指沒有接觸到螢幕表麵的部分。

CPU/USB助陣 觸控感測功能升級

當一個有效的觸碰訊號出現，且觸碰動作的X/Y軸座標被偵測到之後，主控端中央處理器（CPU）就可以得到要處理的資料。嵌入式觸控螢幕元件會透過I2C介麵或串列周邊介麵（SPI）來進行通訊。較大尺寸的觸控螢幕通常會采用通用序列彙流排（USB）介麵，因為包括Windows、Mac OS以及Linux等作業係統，都有內建USB介麵的人機介麵裝置（HID）支援功能。

雖然采用多個不同的介麵，作業係統的驅動程式到最後做的事卻大致類似，以Android的驅動程式為例
，由於Android與MeeGo都以Linux為開發基礎
，因此這三種作業係統都使用類似的驅動程式。

觸控螢幕驅動程式的岔斷觸發器是一個岔斷服務函式（Interrupt Service Routine， ISR），負責作業執行緒的排程。 ISRzhongbingmeiyouzhixingrenhezuoyelaiweihuchaduandeyanchiyijibimianyouxianquandaozhi。dangzuoyexitonghujiaozuoyezhixingxu，huiqidongyigetongxunjiaoyi，congzhuangzhiduquziliao，ranhouqiehuanzhishuimianmoshi。dangtongxunjiaoyiwanchenghou，zhukongduanqudongchengshijiudedaozijiyaochulideziliao。

主控端驅動程式會把裝置製造商采用的資料格式，轉換成標準格式。在Linux環境中，驅動程式會透過一連串的次函式（Subroutine）呼叫來複製事件區域
，接著再透過一個最終呼叫來傳送事件資料。例如，要建立一個單一觸碰Linux輸入事件
，整段程式可寫成：

input_report_abs（ts->input， ABS_X
， t->st_x1）; // Set X location
input_report_abs（ts->input
， ABS_Y
， t->st_y1）; // Set Y location
input_report_abs（ts->input， ABS_PRESSURE
， t->st_z1）; // Set Pressure
input_report_key（ts->input， BTN_TOUCH， CY_TCH）; // Finger is pressed
input_report_abs（ts->input， ABS_TOOL_WIDTH， t->tool_width）;// Set width
input_sync（ts->input）;// Send event

提升觸控效能　Android不可或缺

這個觸控事件之後交給作業係統來處理
，如Android會把事件的曆史資料儲存在手勢處理緩衝區，然後把事件傳遞給View這個類別。有多款觸控螢幕元件，如賽普拉斯（Cypress）TrueTouch產品已經支援硬體手勢處理功能（圖4）。yingtishoushichuligongnengkeshujiezhukongduanzuoyexitongdefuhe，fendanshoushichulidegongzuo
，hainengyizhaobutongqingkuangmianquchulisuoyouchukongziliaodefudan，yizhidaokandaoshoushiweizhi。

圖4 手勢觸控類型

julilaishuo
，ruonizhengkaifaxiangpianliulanqi，zhukongduanbubichulishushihuoshubaigechukongshijiandefengbao，jiunengrangshiyongzhefanyuexiayizhangxiangpian
，zhidaoshiyongzheshijifanyuexiayizhangxiangpianzhiqian，buhuichuxianrenhechaduan。

感測/回應Android View/Widget至關重要

Android的View類別會判斷觸控事件發生時係統正執行哪些應用
，在螢幕上顯示的每個應用
，都有至少一個View類別。這個類別中含有許多方法負責處理使用者的輸入，其中包括OnTouchListener，負責處理從輸入驅動器收到的資訊，以及MotionEvent中的額外資訊。

如果你曾寫過Windows環境下能接收滑鼠事件的程式
，就會驚訝地發現滑鼠事件與觸控介麵之間的差異。 MotionEvent這個類別內含許多方法，包括WM_LBUTTONDOWN常見到的方法，例如GetX與GetY
，以及處理觸控的位置還有手指停留在麵板上的時間。

當應用看到事件後，就會對觸控動作做出回應，這種回應通常是由微程式（Widget）來執行，而不是由應用程式來負責。 Android的Widget內含一些簡單項目


，像是按鈕等，還有包括許多複雜的介麵，像是資料挑選器（Data Picker）

，以及附有取消鈕的進度顯示條視窗。

應用程式也可直接處理與回應觸控動作。繪圖程式可選擇混用兩種方法，在繪圖區使用直接觸控輸入功能

，並搭配Widget負責處理選單與按鈕的操作功能。

Windows /Android手勢辨認各擅勝場

Windows Touch處理功能與Android之間的一項差別，就是解譯手勢。 Android提供為數眾多的手勢創作工具，danmeiyoutigongrenheneijiandeshoushidingyi。meigeshejizhedoukeziyouchuangzuozijideshoushi，baokuoxiangshouxiebianshidengfuzadeshoushi。zhezhongfangfacuishengchuxuduoyingyong，xiangshizifubianshidesouxungongneng
，danyiweizailianggebutongdeAndroid平台上
，同樣的手勢動作啟動的是不一樣的功能。

至於Windows則提供一組固定且眾所周知的手勢
，並支援作業係統層級應用
，包括GID_PAN
、GID_ZOOM、GID_ROTATE、GID_PRESSANDTAP及GID_TWOFINGERTAP。這些手勢動作在任何程式都啟動相同的動作，這點讓使用者能快速學會使用新程式。兩種方法都各自有其優點。

觸控設計邁向未來的過程中會遇到技術層麵的挑戰，還得應付許多層麵之間的互動問題。從選擇材料、製(zhi)造(zao)到(dao)電(dian)子(zi)
，都(dou)是(shi)觸(chu)控(kong)感(gan)測(ce)必(bi)須(xu)麵(mian)臨(lin)的(de)議(yi)題(ti)。當(dang)係(xi)統(tong)把(ba)觸(chu)控(kong)動(dong)作(zuo)轉(zhuan)成(cheng)數(shu)位(wei)訊(xun)號(hao)後(hou)，還(hai)必(bi)須(xu)推(tui)算(suan)其(qi)位(wei)置(zhi)和(he)主(zhu)控(kong)端(duan)進(jin)行(xing)通(tong)訊(xun)以(yi)及(ji)執(zhi)行(xing)解(jie)譯(yi)等(deng)步(bu)驟(zhou)。如(ru)今(jin)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)都(dou)已(yi)被(bei)克(ke)服(fu)
，軟(ruan)體(ti)研(yan)發(fa)業(ye)者(zhe)必(bi)須(xu)在(zai)這(zhe)些(xie)基(ji)礎(chu)上(shang)開(kai)發(fa)令(ling)人(ren)驚(jing)豔(yan)的(de)應(ying)用(yong)。