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經(jīng)濟(jì)參考網(wǎng)讀書頻道

iPhone觸摸屏稱雄世界

正如前文中提到的一樣，蘇州工廠的工人們正在生產(chǎn)的是一塊極其精密的玻璃屏幕，工人們小心翼翼地生產(chǎn)以保證全世界iPhone用戶的完美體驗(yàn)。
　　iPhone使用的電容式觸摸屏的原理相當(dāng)復(fù)雜，它利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作，其結(jié)構(gòu)是一塊四層復(fù)合玻璃屏。
　　這塊玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層 ITO（氧化銦，透明的導(dǎo)電電阻），最外層是一薄層矽土玻璃保護(hù)層（00015mm），夾層ITO涂層作為工作面，四個(gè)角上引出四個(gè)電極，內(nèi)層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境。
　　當(dāng)我們用手指觸摸iPhone的屏幕時(shí)，由于人體電場(chǎng)，用戶和觸控屏表面形成以一個(gè)耦合電容，由于屏上接有高頻信號(hào)，于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。這個(gè)電流分別從觸控屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算，得出觸摸點(diǎn)的位置。
　　此前市面上的普通觸摸屏手機(jī)(如摩托羅拉、索尼愛立信、三星、多普達(dá)等品牌的產(chǎn)品)通常使用的是電阻式觸摸屏。這種觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制，它的主要組成部分是一塊與顯示屏表面非常匹配的電阻多層復(fù)合薄膜屏。
　　然而電阻式觸摸屏的技術(shù)在功能上僅限于單點(diǎn)觸摸，并且由于電阻觸摸屏幕正面沒有較硬的材質(zhì)進(jìn)行保護(hù)，在用戶的日常使用過程中，比較容易造成屏幕損壞。
　　iPhone的誕生改變了這一切，iPhone的電容式觸摸屏解決了電阻觸摸屏幕的最大問題——高硬度的觸摸外屏的使用，使電容觸摸屏有了華麗的外觀以及堅(jiān)硬的外殼，大大促進(jìn)觸摸屏技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)因?yàn)槠涮赜械脑O(shè)計(jì)原理，多點(diǎn)觸摸的奇特功能也從不可能變?yōu)榭赡堋?
　　從這類觸摸屏的構(gòu)造看，它主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊保護(hù)玻璃層，在觸摸屏的四邊再鋪設(shè)長條的電極，它們于導(dǎo)電體內(nèi)形成低電壓交流電場(chǎng)，人們用手接觸屏幕后，四邊電極發(fā)出的電流將會(huì)以十次交叉的方式準(zhǔn)確測(cè)出觸摸點(diǎn)的位置。這樣的設(shè)計(jì)也是對(duì)產(chǎn)品本身耐用性的保證，一般來說電容式觸控屏都能夠有充分的空間多加入一塊保護(hù)玻璃，能在使用中完全避免電阻式觸控屏極易產(chǎn)生的水波紋現(xiàn)象，更好地保證觸摸屏的畫面顯示效果。 
　　在電容式觸控屏觸摸原理的基礎(chǔ)上，多點(diǎn)觸控操作成為目前的最新科技亮點(diǎn)。從原理上說，電阻式觸控屏每次只能接受一個(gè)觸控點(diǎn)，如果觸控點(diǎn)增多，系統(tǒng)就無法對(duì)此觸摸點(diǎn)的位置進(jìn)行正確判斷，從而無法正確響應(yīng)。而電容式的觸控原理就不同，顯示屏能夠接受兩個(gè)或更多接觸點(diǎn)的分析判斷，以此完成更加復(fù)雜的程序操作，比如兩個(gè)手指同時(shí)作用放大或縮小圖片，還可瀏覽網(wǎng)頁，隨時(shí)定點(diǎn)放大，使用手機(jī)訪問互聯(lián)網(wǎng)不再費(fèi)勁。 
　　我們?cè)诘谝徽庐?dāng)中提到過iPhone多點(diǎn)觸摸技術(shù)的研發(fā)過程：
　　在iPhone研發(fā)早期，蘋果的工程師們就決定將電容式觸摸屏應(yīng)用到了手機(jī)上，這給iPhone帶來了完美的多點(diǎn)觸控感受。在此之前，許多基于Windows Mobile操作系統(tǒng)的手機(jī)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全觸摸控制，不過，蘋果的工程師們通過新技術(shù)的應(yīng)用，將消費(fèi)者對(duì)觸摸屏的體驗(yàn)完全進(jìn)行了重新定義。
　　鮮為人知的是，在這項(xiàng)新技術(shù)應(yīng)用在iPhone之前，蘋果內(nèi)部同樣有一款半路夭折的產(chǎn)品，成為了iPhone的“墊腳石”，這便是一款叫做“Safari Pad”的記事本大小的產(chǎn)品。該產(chǎn)品由Tim Bucher負(fù)責(zé)，他后來成為蘋果電腦硬件負(fù)責(zé)人。但是這款“Safari Pad”最終夭折了。不過正是由于Tim Bucher的影響力，喬布斯才最終將多點(diǎn)觸摸技術(shù)加入到iPhone之中。
　　據(jù)相關(guān)人士透露，蘋果的工程師在轉(zhuǎn)移到iPhone項(xiàng)目之前曾經(jīng)在一款超小平板電腦重振雄風(fēng)，并且在這項(xiàng)計(jì)劃上工作了一年，該設(shè)備的大小是目前iPhone Touch的15倍。這款平板電腦同樣整合了帶有多點(diǎn)觸摸技術(shù)的Mac OS X系統(tǒng)，該系統(tǒng)正是iPhone隨后使用的。
　　電容式觸摸屏是在玻璃表面貼上一層透明的特殊金屬導(dǎo)電物質(zhì)。當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí)，觸點(diǎn)的電容就會(huì)發(fā)生變化，使得與之相連的振蕩器頻率發(fā)生變化，通過測(cè)量頻率變化可以確定觸摸位置獲得信息。在本質(zhì)上，電容式觸摸屏由觸控傳感器（sensor）、驅(qū)動(dòng)IC、特種玻璃組成。
　　電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊保護(hù)玻璃，雙玻璃設(shè)計(jì)能徹底保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器。
　　在電容式觸摸屏領(lǐng)域，蘋果的工程師們進(jìn)行了長期的艱苦實(shí)驗(yàn)，并在一些關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破，這為iPhone日后在業(yè)內(nèi)遙遙領(lǐng)先，打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　值得一提的是，蘋果的垂直整合策略在其多點(diǎn)觸控取得成功的過程中功不可沒。在蘋果的工程師們開始開發(fā)電容式觸摸屏的時(shí)候，蘋果的iOS操作系統(tǒng)也在同步研發(fā)——觸摸屏和操作系統(tǒng)在研發(fā)初期就完美結(jié)合，這和市面上的其他產(chǎn)品完全不同。
　　一家國內(nèi)平板電腦廠商的老板是我的朋友，他的產(chǎn)品基于Window7操作系統(tǒng)，他曾經(jīng)向我談到Window7操作系統(tǒng)一個(gè)頗為尷尬的地方：當(dāng)用戶想要關(guān)閉一個(gè)程序，用手指點(diǎn)向屏幕右上角的那個(gè)“X”時(shí)，有時(shí)點(diǎn)好幾次都沒有反應(yīng)——對(duì)于質(zhì)量不好的觸摸屏來說，這個(gè)角落就是一個(gè)死角。
　　這個(gè)細(xì)節(jié)反映了蘋果垂直整合戰(zhàn)略的強(qiáng)大，在這個(gè)產(chǎn)品高度個(gè)性化的時(shí)代，只有主要的部分由自己研發(fā)，并針對(duì)同一款產(chǎn)品研發(fā)，才能獲得最完美的用戶體驗(yàn)。
　　小貼士：為什么其他廠商的觸摸屏總是感覺不如iPhone順暢？
　　在iPhone一炮走紅后，包括HTC、三星、摩托羅拉、索愛、諾基亞等手機(jī)廠商爭(zhēng)先恐后地推出了自己的電容式觸摸屏手機(jī)。
　　但讓許多用戶感到奇怪的是，同樣電容式觸控屏，都是高性能處理器，為什么其他手機(jī)的觸控感受始終不如iPhone？
　　硬件方面的原因主要在兩個(gè)地方，一是觸控屏本身，二是手機(jī)自身的硬件設(shè)計(jì)。
　　同是投射式電容屏，但蘋果的和其他各家的還是有很大不同，首先，iPhone的電容屏是交互式電容屏，不同于其他大多數(shù)手機(jī)采用的絕對(duì)式電容屏。
　　所謂絕對(duì)式電容屏又稱自我式電容屏，它利用被感應(yīng)的物體（例如人的手指）作為電容的另一個(gè)極板，該物體在傳感電極和被傳感電極之間感應(yīng)出電荷，從而被感知，報(bào)告位置。而iPhone式的交互電容，又稱跨越電容，其通過相鄰電極的耦合產(chǎn)生電容，當(dāng)被感應(yīng)物體從一個(gè)電極到另一個(gè)電極的電場(chǎng)線時(shí)，交互電容的改變被感知，從而報(bào)告位置。前一種其實(shí)早就被廣泛應(yīng)用在我們的生活中，比如筆記本的觸控板，就是一種自我式電容屏，而蘋果的也不是什么全新的家伙，汽車上的汽油調(diào)節(jié)裝置廣泛應(yīng)用了跨越電容。
　　這兩種電容屏很難說誰優(yōu)誰劣，絕對(duì)式電容屏的控制器檢測(cè)方式能夠很好地排除環(huán)境干擾，屏蔽同度噪音，而iPhone的跨越式電容屏則更加準(zhǔn)確，更加靈敏，但對(duì)環(huán)境噪音非常敏感——蘋果（Broadcom，蘋果觸控屏的控制器是Broadcom生產(chǎn)的）牛就牛在這里，它通過它的專利技術(shù)，近乎完美地解決了噪音問題。
　　除了技術(shù)原理上的優(yōu)勢(shì)，iPhone作為手機(jī)電容觸控應(yīng)用的先行者，在電容屏制造工藝上也有一套獨(dú)特的東西，這點(diǎn)讓人非常佩服。例如，蘋果的觸控屏采用的是一種專利保護(hù)的單層制造工藝，也就是說它的X，Y ITO在同一層，能避免一些兩層圖案間的距離變化和貼合誤差帶來的不良；而對(duì)于電容屏的外圍電路均勻性，普通電容屏的方法是在IC驅(qū)動(dòng)范圍內(nèi)做成等勢(shì)電阻，而iPhone的模式則是通過降低外圍電路的電阻來達(dá)到相對(duì)的均勻，降低外圍電路電阻方式顯然更好，能得到更快的反應(yīng)速度。
　　所以在電容屏本身方面，iPhone已經(jīng)占有先手。
　　而iPhone超凡的觸控感受最大的功臣其實(shí)還不是這塊得天獨(dú)厚的觸控屏，而是它獨(dú)特的手機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。著名電子設(shè)備調(diào)查機(jī)構(gòu)iSuppli就曾經(jīng)指出，Apple打破業(yè)內(nèi)常規(guī)的把最大部分成本花費(fèi)在了改善用戶體驗(yàn)上，因此，我們看iPhone的硬件架構(gòu)就可以發(fā)現(xiàn)，為了處理一個(gè)小小的觸控屏，apple動(dòng)用了三塊芯片，一個(gè)Broadcom的模擬信號(hào)處理器，用來處理觸控屏傳感器傳來的模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為一組代表x、y位置信息的數(shù)據(jù)流，一個(gè)飛利浦（NXP）ARM7 CPU，用來作為手勢(shì)算法處理器，把觸控指令解析出來（后期iPhone型號(hào)把這兩個(gè)芯片整合在一起成為一個(gè)雙核結(jié)構(gòu)的處理器，稱為改進(jìn)型Broadcom芯片），而主處理器則有一個(gè)高級(jí)別的優(yōu)先獨(dú)立線程專門處理觸控操作類指令。
　　相對(duì)于其他電容觸控手機(jī)大多把除了模數(shù)轉(zhuǎn)換之外的大部分觸控控制任務(wù)都交給主CPU的做法，iPhone能夠有“一觸即發(fā)”的操作快感就不難理解了。

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