德普特工程师谈触摸屏技术与发展（上）
无论是智能手机、平板还是笔记本电脑，无论装载的是Android、iOS或者Windows操作系统，几乎所有的数码设备现在都不约而同地与一种人机交互界面有关。你应该猜到我想说的是什么了吧？没错，触摸屏就像那个交响乐团的指挥家，影响着行业的走向。远到苹果率先启用具有多点触控功能的屏幕，一举成为智能手机执牛耳者；近到近Windows 8电脑拥抱触摸屏，触摸屏实现了在电脑上的抢滩登陆。那么，表面简单的触摸屏背后有没有什么大学问呢？接下来我们就来一探究竟。
触摸屏的发展历程
说了这么久的触摸屏到底是什么呢？触摸屏（Touch Screen，也经常称作Touch Panel）是可接收触头（手指或者指点笔）等输入信号的感应式设备。它利用传感设备来定位，当判断触头接触到屏幕上显示的按钮时，就可根据预先设定好的程序做出相应的操作。简单来说，触摸屏取代了鼠标和键盘，令人机交互更为直观有趣。因此，得到了用户的广泛认可。
触摸屏早起源于上世纪六十年代。1965年，E·A·约翰逊在一篇文章中展示了自己在电容式触摸屏上的研究。CERN（欧洲核子研究组织）的Bent Stumpe在同时期对透明触摸屏的研发也取得了进展；随后，他在同事Frank Beck的帮助下，率先在上世纪七十年代初研发出了透明触摸屏的原型产品，并在1973年制造出了实物。电阻触摸屏则在1982年由美国人G·Samuel·Hurst发明并生产。
一经问世，触摸屏凭借直观的操作和良好的人机交互特性获得了市场的认可。举个例子，1979年～1985年期间比较流行的Fairlight CMI工作站便应用了触摸屏技术，这款当时高端的音乐后期重采样和合成工作站，借助这个技术可以让用户在操作界面上定位并控制采样和合成数据，并能通过触摸操作访问操作系统的菜单。惠普在1983年推出的HP-150则成为了世界上第一台针对消费市场的触摸屏电脑，它采用了PLATO Ⅳ触摸系统。其工作原理与所有采用红外技术的触摸屏一样—它那9英寸大小的索尼阴极射线管显示器的四周都布满了红外发射器和接收器，这样，它就可以探测到屏幕前方非透明物体的位置了。如今在各大超市随处可见的采用触摸屏技术的POS系统则在1986年秋季的Comdex电脑展上由Atari展示。直到1990年，多点触控人机交互技术终于被研发出来，这一革命性的技术将多种手势和电脑指令结合起来，比如翻转或者滑动屏幕，并且可以支持同时多点识别；同时，触摸屏键盘也在此时完成了实用。到此为止，我们目前应用的触摸屏技术的各项基本功能都已经开发出来了。
触摸屏的整体特性
触摸屏的本质其实比较简单，即在显示设备的基础上添加触控功能而来。也因此，几乎所有的触摸屏都具有三个特性：透明、绝对坐标和传感器。
透明
触摸屏实际上也就是添加了触控功能的显示器，如果影响了原本的显示属性，那么触摸屏也就没有任何意义。透明直接影响到触摸屏的视觉效果，因此，它也是触摸屏的首要特性。不过，“透明”在触摸屏里的概念比较空泛。由于技术的进步，很多触摸屏采用了多层复合薄膜，仅用透明来概括它的视觉效果是不恰当的，它应该至少包括透明度、色彩失真度、反光性和清晰度这四个基本度量。
触摸屏需要在原本的显示面板基础上添加触控操作的介质，如果缺乏足够的透明度，多多少少会影响到原本的显示效果。透明度越大，则对显示效果的影响越小。
触控操作在日常生活中已经很常见。
由于触控介质对透明度的影响，以及光线由此产生的折射，我们通过触摸屏看到的图象相比原图象肯定存在色彩失真，色彩失真度自然是越小越好。
支持触控操作的Fairlight CMI工作站
反光性主要是指由于镜面反射造成的重叠光影，如人影、窗户、灯光等。反光性是触摸屏带来的负面效果，越小越好。它能明显影响到用户的应用体验，甚至会使用户无法看清显示的图像。通过防眩光处理后，触摸屏的反光性会有明显下降。不过，如果处理不当，防眩型的透光性和清晰度也可能会出现较大幅度的下降。
世界上第一台针对消费市场的触摸屏电脑HP-150
至于清晰度，顾名思义是指整个屏幕的显示效果是否清晰。清晰度的问题主要存在于具有多层薄膜结构的触摸屏上，由于薄膜层之间光反复反射和折射所致。此外，防眩型触摸屏由于表面经过磨砂处理，也可能会造成清晰度下降。
绝对坐标
触摸屏通过判断触点的位置来实现人机界面交互。与鼠标需要经过转换不同，触摸屏是“指哪儿点哪儿”。因此，触摸屏是典型的绝对坐标系统，特点是每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系。触摸屏在物理上是一套独立的坐标定位系统，每次触摸的数据通过校准数据转为屏幕上的坐标。这就要求触摸屏坐标同一点的输出数据是稳定的，如果输出数据不稳定就不能保证绝对坐标定位，如此就会导致“漂移”现象。
触摸屏需要通过坐标系统对操作进行定位。
传感器
触摸屏需要检测触摸并对触点进行定位，因此，必须具有能够对触摸动作做出响应的传感器。无论触摸屏采用何种技术，它们都依靠各自的传感器来工作，甚至有的触摸屏本身就是一套传感器。不同的定位原理和各自所用的传感器则决定了触摸屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。因此，尽管电容式触摸屏存在之前我们所说的“漂移”现象，但它在反应速度上的优势却使它成为了需要快速响应的消费设备的首选。
