Vzdělávací program Základní počítačové dovednosti Téma č.5
Dotykové technologie
Úvod • V současné době jsme zcela obklopeni zařízeními, která používají technologie dotykové vrstvy umožňující pohodlné dotykové ovládání. • K dispozici jsou různé varianty dotykového ovládání, které se liší segmentem použití i typem. • Dotykové ovládání však není žádná nová technologie, v poslední době byla pouze dotažena do použitelného stavu a nastal pro ni ten správný čas a místo.
Definice základního pojmu Dotyková obrazovka: označení pro elektronický vizuální displej, který dokáže detekovat přítomnost a místo doteku na zobrazovací ploše.
Historie dotykových technologií • 1971 – první dotykový senzor • 1974 – první opravdová dotyková obrazovka (průhledný displej) • 1977 – vyvinuta rezistivní technologie
• 1982 – multitouch • 1983 – počítač HP150 • 2001 - PixelSense • 2007 – Apple Iphone
První prototypy dotykových vrstev
HP150 • Pro zobrazení informací sloužil 9palcový displej CRT monitor, který měl po stranách obrazovky integrované infračervené vysílače, fungoval tedy na technologii přerušení paprsku. • Vzhledem k nízkému rozlišení snímání bylo možné dotyk na obrazovce využít pouze na potvrzení větších tlačítek.
• Už v roce 1983 se řešil problém „zvednuté ruky“ při sezení, což je pro člověka nepohodlné.
HP 150 •
VIDEO
Uplatnění dotykových technologií v současném světě
Přenosná zařízení Informační obrazovky Průmysl Školství Automaty Bankomaty a spousta dalších…
Technologie a komponenty 1. Základní komponenty dotykových obrazovek. 2. Základní druhy technologií používaných u dotykových obrazovek. 3. Princip fungování jednotlivých druhů technologií.
Dotykový senzor Základní komponenty
Kontroler Softwarový ovladač
Dotykový senzor • Nejčastěji průhledný sklenění panel, opatřený tenkou dotykovou vrstvou. • V dotykovém zařízení je umístěn před zobrazovací jednotkou.
• První senzor vyvinut již v roce 1971. Vysílá signál, který se při dotyku přerušuje.
Dotyk
Přerušení signálu
Změna napětí
Určení polohy kurzoru (místo přerušení signálu)
Kontroler • Malé hardwarové zařízení – karta. • Prostředník mezi dotykovým senzorem a počítačem. • Získává informace z dotykového senzoru a převádí je do „řeči počítače. • Nachází se uvnitř monitoru.
Určuje způsob připojení dotykového panelu k počítači.
Softwarový ovladač • • • •
Rozšíření operačního systému počítače Umožňuje spolupráci počítače s dotykovým displejem Překládá informace pro operační systém Emulátor počítačové myši
Díky softwarovému ovladači operační systém pozná, jak má naložit se získanými daty z kontroleru a jak je správně vyhodnotit. Dotyk obrazovky = kliknutí myši na stejném místě
Rezistivní Kapacitní Dotykové displeje Akustické Infračervené
Rezistivní technologie • Panel (obrazovka) se skládá z několika vrstev • Základ systému je tvořen pružnou membránou, která se nachází na povrchu displeje • Odolná technologie používaná v průmyslu Princip fungování: Když objekt (např. prst) stlačí místo na vnějším povrchu panelu, dojde v tomto místě ke spojení dvou kovových vrstev – vede ke změně v el. proudu – kontroler následně vypočítá pozici.
Princip Při dotyku se prohne horní vrstva. V daném místě se vodivě spojí se spodní vrstvou. Mezi vrstvami začne procházet proud. Kontroler vypočítá na základě velikosti proudu polohu bodu dotyku.
Rezistivní displej
Výhody a nevýhody + K ovládání displeje lze použít cokoliv – záleží pouze na vyvinutí určitého tlaku + Odolnost, možnost použití i v průmyslu. + Výroba je poměrně levná. + Lze vyrobit i multi-touch displeje.
-
Omezený jas. Omezené pozorovací úhly.
Kapacitní technologie • Funkčnost založena na vodivosti lidského těla. • Povrch kapacitního displeje pokryt vodivou vrstvou.
Princip fungování: Při dotyku prstem ruky na displej vznikne mezi okraji displeje a vodivou rukou kapacita, přes kterou se uzavírá elektrický obvod.
Princip Při dotyku se vytvoří elektrostatické pole a část náboje se přenese do lidské ruky a tím se sníží náboj na kapacitní vrstvě. Tento úbytek se změří v obvodech v rozích displeje. Kontroler z relativních rozdílů náboje vypočítá, kde přesně došlo k dotyku.
Výhody a nevýhody + + + +
Vysoká mechanická odolnost. Nízká náchylnost na poruchy funkce vlivem ušpinění. Kvalitní reprodukce barev. Možnost více dotyků zároveň – multitouch.
-
Relativně drahá výroba vůči konkurentům. Nutnost použít elektricky vodivý předmět.
Akustická technologie • Využívá ultrazvukové vlny, která prochází přes displej. • Skládá se ze skleněné desky, vysílače a přijímače. Princip fungování: Vložením předmětu (prstu) do vlnového pole se změní šíření vln a kontroler tak podle vyslaných a přijatých signálů vyhodnotí polohu vložené překážky.
Princip V rozích pevné průhledné vrstvy nad displejem jsou umístěny vysílače a přijímače signálu. Ten se šíří napříč po ploše displeje. Vložením předmětu do vlnového pole se změní šíření vln a řídící jednotka tak vyhodnotí polohu vloženého předmětu.
Výhody a nevýhody + Vysoká odolnost vůči poškození. + Vysoké dotykové rozlišení. + Průzračnost panelu. - Stále relativně mladá technologie. - Vysoká citlivost na znečištění.
Infračervená technologie • Tvořena hustou sítí paprsků. • Určena pro velmi náročné aplikace. • Celý systém lze vyrobit jako rám. • Funguje na jednoduchém principu. Princip fungování: Systém je tvořen hustou sítí infračervených paprsků, která se vsunutím jakéhokoli předmětu na určitém místě přeruší.
Výhody a nevýhody + Vynikající optický výkon. + Rychlá a přesná odezva na dotyk. + Systém lze aplikovat téměř všude.
Čtyřvodičová rezistivní Další technologie Pětivodičová rezistivní
Čtyřvodičová rezistivní technologie • Zdokonalená rezistivní technologie. • Nejpoužívanější dotyková technologie současnosti.
Princip fungování: Prstem nebo ukazovátkem přitlačíme bod na vrchní vrstvě na vrstvu spodní, elektronika vyhodnotí polohu dotyku a předá informaci počítači, který přesune kurzor, resp. vykoná nějaký úkon podle této informace.
1. tvrzená vrstva 2. odporová vrstva 3. elektrovodivá vrstva 4. odporová vrstva 5. vymezovací bodová síť 6. skleněný panel 7. dotyk 8. kontroler
Výhody a nevýhody + Vysoké dotykové rozlišení. + Lze ovládat čímkoliv. + Odolná vůči prachu, špíně, vodě. - Nízká průzračnost.
Pětivodičová rezistivní technologie • Odolnější než technologie čtyřvodičová. Princip fungování: Při doteku dojde k přitlačení horní vrstvy, která kontaktuje skleněnou podložku - kontroler následně vypočítá polohu bodu doteku.
Výhody a nevýhody + + + + +
Vysoké dotykové rozlišení. Lze ovládat jakýmkoliv předmětem. Odolná vůči prachu, špíně. Odolná vůči poškrábání. Dlouhá životnost.
- Nízká průzračnost.
Porovnání technologií dotykových obrazovek
Kapacitní versus rezistivní
VIDEO
Kapacitní versus rezistivní Kapacitní: • Používají jej prakticky všechny telefony používající systém Android a celá rodina telefonů společnosti Apple. • Na rozdíl od odporového, na displej není nutné tolik tlačit, klepnutí je zaregistrováno už jen při jemném doteku.
Rezistivní: • Používají jej chytré telefony staršího data výroby, současné telefony nižší cenové třídy a automobilové navigace. • Na rozdíl od kapacitního, displej není náchylný na vlhkost, v dešti nedochází ke ztrátě ovladatelnosti.
Dotykové displeje v zimě? • Nízké teploty neovlivňují funkčnost. • Problém především u kapacitních displejů – založeny na vodivosti lidského těla.
• Řešení: speciální GloveTips)
vodivé
• Ceny se pohybují od 10-15USD.
rukavice
(Agloves,
Zařízení využívající dotyku 1. Typy zařízení s dotykovými displeji. 2. Dotykové technologie a mobilní telefony.
GPS navigace Převažuje použití rezistivní technologie.
Smartphony Stále se používá jak rezistivní, tak kapacitní technologie.
Tablety Dominuje kapacitní technologie
Čtečky knih Dominuje rezistivní technologie.
Interaktivní tabule SmartBoard a ActivBoard
Dotykové „počítače“
Informační kiosky
CNC stroje a další zařízení
Dotykové technologie a mobilní telefony • Na trhu figurují již více než 20 let • První veřejně dostupný telefon vyroben v roce 1993 - vybavený monochromatickým dotykovým displejem ovládaným digitálním perem • Rychlý rozvoj započal v roce 2007 – Apple Iphone
• V úvodu převažovala rezistivní technologie, později postupně vytlačovaná kapacitní.
První dotykový telefon – Simon PDA cell phone
VÝHODY mobilních telefonů s dotykovým displejem + Rozměrný displej.
+ Pohotovostní obrazovka.
+ Přehled.
NEVÝHODY mobilních telefonů s dotykovým displejem - Rozměry.
- Nutnost použít obě ruce (obvykle).
- Otisky prstů.
- Poškození displeje, nutnost ochrany.
- Absence klávesnice.
- Odezva.
Trendy ve vývoji dotykových telefonů • Růst úhlopříček
Růst úhlopříček
Trendy ve vývoji dotykových telefonů
Trendy ve vývoji dotykových telefonů • Zjemnění displeje, lepší rozlišovací schopnost
Dříve
Dnes
Trendy ve vývoji dotykových telefonů • Zakřivené displeje – hudba budoucnosti
Trendy ve vývoji dotykových telefonů
https://www.youtube.com/watch?v=pU0hb-2Srj4 https://www.youtube.com/watch?v=g3x-bAWZWPM
Touchpad • Vstupní zařízení reagující na dotyk. • Běžně používané u notebooků. • Náhrada počítačové myši.
Jeho účelem je pohybovat kurzorem po obrazovce podle pohybů uživatelova prstu.
Touchpad a princip fungování • Zařízení obvykle pracuje na principu snímání elektrické kapacity prstu. Tedy ne na principu tlaku, jak se může na první pohled zdát.
Multitouch • Vícedotykové ovládání. • Založeno na schopnosti snímacího zařízení vnímat více dotyků najednou.
• Existence od 80. let – záležitost novějších zařízení.
přesto
Základní software pro dotykovou práci 1. Windows 8, Windows Phone 2. Android 3. iOS
Windows 8
• Operační systém zaměřený na dotykové počítače. • Určen pro použití v desktopových i přenosných počítačích včetně tabletů.
http://windows.microsoft.com/cscz/windows/tutorial
Windows Phone • Operační systém pro mobilní telefony.
Android • Operační systém zaměřený na přenosná zařízení. • V roce 2013 měl 80% zastoupení na trhu s chytrými telefony. • Otevřená platforma. • Vlastněn společností Google.
iOS • Operační systém vytvořený firmou Apple. • Výhradně používán v zařízeních dané firmy.
• iPhone, iPad, iPod, Apple TV.
iOS vs. Windows vs. Android
Budoucnost dotykových technologií. Zajímavosti.
Budoucnost dotykových technologií • Kolem 50 % levných přenosných počítačů, které si koupí patnáctiletí v roce 2015, bude opatřeno dotykovým displejem. • Dotykovým displejem bude v roce 2015 opatřeno okolo desíti procent počítačů prodaných firmám.
Elastické obrazovky • Nahrazení současných neohebných displejů.
Dotykové panely • Rozvoj dotykových panelů do domácností, firem.
Zajímavosti… • Bezpečnostní riziko: na displejích zůstávají otisky prstů, a tak např. zadávaná hesla a PIN kódy je výrazně jednodušší odhalit. • Mohou přenášet patogeny (např. potenciálně smrtelného zlatého stafylokoka). • Dotykové displeje velmi komplikují život nevidomým.
