Трогательные дисплеи. Все о сенсорных интерфейсах и сферах их применения
Полноценная клавиатура, мышь и трекбол прекрасны, но их эра медленно подходит к концу: их вытесняют сенсорные интерфейсы. Управление рукой без использования сторонних устройств — что может быть интуитивнее и проще? Увидел кнопку на дисплее — ткнул ее пальцем. Кажется, уже все уважающие себя производители представили как минимум по одной полноценной линейке сенсорной техники. То ли еще будет! Сенсоры уверенно захватывают умы — 2010 год может стать переломным для устройств с чувствительными к нажатию дисплеями.
Об управлении компьютером при помощи пальцев задумались намного раньше, чем принято думать. Исследовательские лаборатории крупных университетов и частных компаний приступили к работам над чувствительными дисплеями еще во второй половине шестидесятых годов. Тогда же появились допотопные терминалы учебной компьютерной системы PLATO — школьники и студенты выбирали ответы, просто дотрагиваясь рукой до экрана.
В 1983 году HP представила первый коммерческий компьютер HP-150 , в комплекте с которым поставлялся монохромный 9-дюймовый ЭЛТ-монитор с сенсорной панелью. За распознавание нажатий в те славные времена отвечали массивы инфракрасных датчиков (излучателей и приемников), расположенных в широкой пластиковой рамке вокруг дисплея. Человек подносил палец или любой другой непрозрачный предмет к экрану, датчики определяли его положение по двум осям координат и отсылали соответствующий сигнал на обработку контроллером.
Поначалу инфракрасные датчики сканировали поверхность дисплея через крупноячеистую сетку. В каждую ячейку прописывалось всего два символа — столь несовершенная система подходила разве что для позиционирования курсора, ни о каком рисовании пальцем и речи быть не могло. Кроме того, отверстия, где стояли инфракрасные лампы, быстро забивались пылью, и в результате нажатия обрабатывались неправильно или не обрабатывались совсем. В следующей версии компьютера, HP-150II , разработчики исправили проблему с засорением отверстий, но дополнительная панель с инфракрасными датчиками была убрана из стандартной комплектации: мир еще не был готов к сенсорному управлению.
Однако сенсорные интерфейсы и соответствующие контроллеры почти сразу завоевали популярность в других сферах. К примеру, в производственных цехах на заводах использовать мышку с клавиатурой неудобно — между кнопками быстро забьется грязь, да и рабочим приходится снимать перчатки для взаимодействия с компьютером. Другое дело — сенсорный дисплей. Подошел, нажал на крупные виртуальные кнопки, пошел дальше по своим делам.
Та же история с компьютеризированными системами продаж, которые устанавливают в бары или клубы: держать громоздкую клавиатуру на узенькой барной стойке или вечно занятом столе бармена как минимум нелогично. В общем, сенсорные дисплеи быстро прижились там, где привычную периферию использовать сложно. Про настольные компьютеры и ноутбуки такого сказать нельзя — консервативные манипуляторы задержались на ПК-рынке в том числе и из-за игр: нам важна скорость, а как раз ею сенсорные интерфейсы похвастаться не могут.
Но сейчас, как сказали бы герои «Звездных войн», мы чувствуем сильное возмущение в Силе: магазинные прилавки ломятся от обилия самых разных устройств с сенсорными дисплеями.
При чем здесь горилла?
Вертикальные сенсорные дисплеи чуть было не стали нормой в середине восьмидесятых годов. Индустрия была готова, люди, в принципе, тоже. К сожалению, дизайнеры того времени не учли одну очень важную особенность — человеческое тело не выдерживает нагрузки при длительной работе с сенсорным дисплеем, расположенным на уровне глаз. Мы не созданы, чтобы часами стоять, держа руки выше груди: они очень быстро устают, движения становятся резкими, точность наведения падает.
Эффект широко известен в индустрии под названием «Лапа гориллы» (Gorilla Arm) — человек с характерно изогнутой рукой, торчащий перед сенсорным дисплеем, становился похож на грозное животное — и, надо полагать, чувствовал себя примерно так же.
Дизайнеры устройств хорошо знакомы с этим термином — о подобных вещах нужно помнить при создании разной техники. К слову, планшетные компьютеры и, в частности, iPad имеют неплохой шанс повторить «успех» тех сенсорных стен из восьмидесятых — пользоваться таблетками удобно далеко не в любом положении.
Как оно работает
Оптическим датчикам, определяющим положение пальцев в пространстве, в коммерческой электронике места не нашлось. В сегодняшних устройствах используется два типа сенсорных дисплеев — резистивный (resistive) и емкостный (capacitive).
Резистивный («сопротивляющийся») дисплей реагирует на касания с определенным усилием. За определение нажатия в таком дисплее отвечают две гибкие металлические пластины, находящиеся под напряжением. Они расположены на небольшом расстоянии друг от друга прямо под экраном. Когда вы надавливаете на дисплей пальцем или стилусом, верхняя пластина прогибается и прикасается к нижней. Координаты считываются и передаются на обработку. Все это происходит очень быстро благодаря современным логическим чипам — действие активируется за доли секунды. Резистивные дисплеи сравнительно дешевы, с ними можно работать при помощи любого твердого предмета.
Емкостные дисплеи сильно отличаются от резистивных — разницу заметит любой. Для эффективной работы с емкостными сенсорами не нужно прикладывать усилие, достаточно легонько прикоснуться к чувствительной поверхности — и нажатие будет обработано. За определение точных координат здесь отвечает расположенный над самым ЖК-дисплеем прозрачный слой проводниковых элементов (он тоже находится под напряжением).
Человеческое тело несет в себе электрический заряд, и когда вы касаетесь рукой экрана, то заряд в точке соприкосновения изменяется. Контроллер регистрирует, в каком именно месте был изменен заряд, и передает данные на обработку операционной системе. Емкостные дисплеи намного более удобны, но прикасаться к ним нужно голой рукой — они не распознают нажатия стилусом, никак не реагируют на палец в перчатке.
Популяризация емкостных дисплеев — быстрых и точных — сделала доступным то, о чем мечтали фантасты. Мы говорим о технологии мультитач — правильном распознавании нескольких одновременных нажатий на поверхность дисплея. Как известно, большинство сенсорных экранов умеют распознавать только одно нажатие за раз — прикосновение к дисплею двумя пальцами зачастую приводит к неправильному определению координат.
В прошлом году все изменилось: уже сейчас поддержкой мультитача могут похвастаться самые разные устройства — от телефонов и планшетов до мониторов и ноутбуков (технология вполне совместима и с резистивными дисплеями, но они не так удобны, как емкостные, — приходится давить на экран сразу в двух местах). «Трогательная технология» открыла новые горизонты перед производителями техники.
Мобильная революция
После успеха iPhone в 2007 году производители сотовых телефонов начали один за другим выпускать линейки сенсорных аппаратов. Повторить успех iPhone пока никому не удалось, но зайдите в любое молодежное кафе и приглядитесь, какие устройства лежат на столах. Как минимум половина посетителей будет щеголять телефонами с большими дисплеями вместо клавиатуры. По прогнозам IMS Research, к 2012 году продажи телефонов с сенсорными дисплеями возрастут до 230 млн — в 2007-м, для сравнения, было продано порядка 30 млн подобных устройств.
Особое развитие в сенсорных трубках получила технология распознавания жестов — привычных наборов движений, знакомых любому человеку с детства. К примеру, для перелистывания фотографий в виртуальном альбоме достаточно приложить к дисплею палец и передвинуть его в нужном направлении. Аналогичным способом можно прокрутить длинные списки, веб-страницы.
С появлением мультитача стали возможны дополнительные жесты — увеличение и уменьшение фотографий/текста при помощи разведения/сведения двух пальцев на поверхности дисплея. Жестовое управление набирает популярность благодаря своей интуитивности: все ведь знают, как листать книги и журналы — на страницах бумажных изданий не поясняют, как переворачивать страницы.
На рынке сенсорных телефонов особенно активны корейцы — Samsung и LG предлагают весьма интересные девайсы во всех ценовых диапазонах. Не отстает и тайваньская НТС , активно развивающая линейку аппаратов на основе Google Android. Осенью прошлого года к HTC присоединилась Motorola — раздвижной гуглофон Milestone оказался весьма удачной «трубой».
Линейки производителей на 2010 год забиты сенсорными аппаратами. Все мобильные операционные системы изначально затачиваются под сенсорику — Google Android , Apple iPhone OS , Palm webOS — и это не считая оболочек вроде HTC Sense… На горизонте маячит Windows Mobile 7 , новая операционка для смартфонов — Microsoft изучает ошибки и собирается вернуться на утерянный рынок. Symbian Foundation также работает над новой версией смартфонной системы (ОС с измененным функционалом и переработанным интерфейсом будет называться Symbian^3 ), ожидают, что она тоже будет поддерживать мультитач.
Двумя пальцами
Тачпады с поддержкой мультитача появляются и в портативных компьютерах: испокон веков быстрому управлению ноутбуком мешал неудобный тачпад — любое действие с ним превращалось в мучение. Как ни старались производители, люди все равно докупали привычную мышку. Все поменялось с приходом мультитача, впервые появившегося в MacBook , — прокручивать страницы, листать и масштабировать фотографии внезапно стало удобно.
Кстати, благодаря тому, что Windows 7 изначально поддерживает сенсорное управление, на рынке начали появляться гибридные компьютеры класса все-в-одном с большими сенсорными дисплеями. Одну из самых стильных систем представила HP — компьютер TouchSmart 2 оснащен интерфейсной оболочкой, которая предполагает управление при помощи жестов. Разработчики позиционируют устройство как идеальную развлекательную машину для гостиной комнаты. Мы, правда, не уверены, что гостям вашего модного дома понравится заляпанный пальцами экран.
Будущее жестовых интерфейсов
На февральской выставке Mobile World Congress 2010 немецкая компания IDENT Technology представила новую жестовую технологию управления — GestIC. Работает она по тому же принципу, что и емкостные дисплеи.
Наше тело имеет определенный электрический заряд. Когда мы подносим руку к какому-то устройству, его ближнее электрическое поле начинает изменяться под воздействием этого заряда. Значит, если встроить в устройство сенсоры, которые смогут регистрировать изменения электрического поля, то можно будет определять, скажем, как близко человек поднес руку и в каком направлении ею двигает. Затем каждому жесту следует присвоить свою команду, создать жестовую базу данных и, наконец, установить в технику специальные микрочипы, которые будут обрабатывать полученную с сенсоров информацию и сопоставлять ее с исходной.
IDENT Technology предполагает использовать GestIC в мобильной и бытовой технике, детских игрушках, автомобилях. Например, громкость магнитолы можно будет уменьшить, просто поднеся к ней выпрямленную ладонь и сделав плавное движение вниз. Ответить на входящий звонок можно будет, всего лишь взяв телефон в руки. А закончить разговор — положив трубку на стол или в карман.
Пока что нет ни одного устройства на технологии GestIC — ожидается, что первые аппараты появятся летом 2011 года. А сейчас в качестве демонстрационного образца используется виртуальный Gesture Cube (на фотографиях; видео на официальном сайте Gesture-Cube.com ) — созданный, по всей видимости, в After Effects, но никак не на заводе.
Планшетные войны
Мультитачпад все встретили очень благосклонно, а вот попытка популяризовать планшетные ноутбуки с поворотным сенсорным дисплеем по большому счету провалилась. Концептов было много, до рынка добрались лишь избранные модели, но и те продавались плохо.
Подход изначально был неправильный. Зачем нужен сенсорный дисплей, когда есть полноценная клавиатура и мышь, а соответствующего интерфейса с большими удобными кнопками и продуманной эргономикой, заточенного под мультитач, нет? Что вы будете с таким ноутбуком делать? Рисовать? Для этого куда лучше подходят графические планшеты. Писать на экране от руки? Тоже неубедительно. Зачем выписывать закорючки букв, если на клавиатуре при соответствующей сноровке набрать текст можно в десятки раз быстрее и даже не глядя?
Производители почесали затылок и придумали новый тренд — планшетные компьютеры вовсе без клавиатуры. Тонкие, стильные системы с не слишком большими сенсорными дисплеями (желательно емкостными), хорошо оптимизированными, удобными программными оболочками, с широким мультимедийным функционалом — и кино посмотреть, и музыку послушать, и поработать, и интернет почитать.
Толчком на пути к массовой планшетной истерии стали, конечно, слухи о «яблочной» таблетке, которые с разной интенсивностью муссировались в индустрии лет восемь. На волне ажиотажа производители железа начали анонсировать собственные планшеты. Очень кстати оказалась система-на-чипе NVIDIA Tegra — миниатюрный блок со встроенным процессором ARM, контроллерами и графическим ядром, которое в состоянии обрабатывать HD-видео в разрешении 720р (второе поколение поддерживает 1080р).
Как обычно бывает, разные компании успели продемонстрировать множество планшетов на основе Tegra, однако ни один пока так и не поступил в продажу. Поддавшись тренду, свой планшет показали HP и Microsoft. HP Slate PC совсем не впечатлил публику — в компактный корпус с 10-дюймовым сенсорным дисплеем уместили какие-то не анонсированные компоненты и установили… Windows 7. Интересно, каким образом пользователи будут попадать пальцами в мелкие кнопки настольной операционной системы? О выходе устройства пока речи не идет — то была скорее превентивная мера, ранний ответ на появление iPad.
С ним «яблочная» магия, кстати, не сработала: сенсорный планшет без USB-разъемов, работающий под управлением модифицированной iPhone OS и не поддерживающий многозадачность, не впечатлил даже преданных маководов (что мы думаем о новой таблетке Apple, можно прочитать в предыдущей статье — «iPad как центра Вселенной»). Точки над i расставят продажи, но изначально устройство встретили с прохладцей.
И все же тенденция есть тенденция — производители попытаются раскрутить планшетные компьютеры, планируют продавать их в сотрудничестве с операторами сотовой связи, включать в комплект поставки дорогих ноутбуков, рекламировать что есть сил.
Стена прикосновений
Отдельный набирающий обороты сенсорный тренд — чувствительные к нажатию столы и целые стены. Первый сенсорный стол, Microsoft Surface , был показан еще в 2007 году. Казалось, что панель станет всезнающим устройством с автоматическим распознаванием предметов, оказавшихся у нее на поверхности, с поддержкой одновременной работы с несколькими пользователями и так далее. Впоследствии свои мультитач-столы представили многие другие компании, но итог на всех один: функционал подобных столов всегда далек от обещанного.
Куда перспективнее выглядят целые сенсорные стены, которые когда-нибудь появятся в торговых центрах, офисах и аэропортах. Пользоваться интерактивной стеной одновременно будут сразу несколько человек — они смогут узнать, какие товары можно купить на выбранном этаже, найти нужный магазин, получить информацию о распродажах.
Некоторые из показанных стен (к примеру, демонстрировавшаяся на CES панель Intel Touch Wall Display ) будут оснащены камерами для определения возраста и внешнего вида смотрящего. Встроенная информационная система на процессорах Intel Core i7 проанализирует полученные данные и, основываясь на возрасте и типе лица, посоветует вам что-нибудь. Главное, чтобы система ненароком никого не обидела и не дискриминировала.
Подобным сенсорным стенам прочат большое будущее, тем более что все необходимые технологии доступны уже сейчас. Единственное, что не дает компаниям закупать такие панели массово, — высокая цена. Не слишком большая стенка без программного обеспечения стоит от $10 000 до $40 000. Не все расценивают сенсорные панели как перспективное вложение.
Дисплеи с поддержкой мультитача могут стать настоящей золотой жилой — они открывают невиданную функциональность. По интернету расползаются видеоролики, показывающие, насколько разными могут быть сферы применения «трогательных интерфейсов». К примеру, как вам нравится динамический сенсорный диджейский пульт? Любители виниловых пластинок вряд ли оценят, а вот те, кто уже перешел на цифру… Сенсорное управление можно успешно задействовать при моделировании, проектировании, навигации, верстке газет и журналов, ретуши фотографий в графических пакетах… Осталось только запастись терпением и немного подождать.