当前各种触控技术优势及劣势比较

当前各种触控技术优势及劣势比较
    

       当前，应用于产品的触控技术主要有红外线式、电阻式、 电容式、表面声波、光学影像、 影像辨识、面板感应、电磁式、光点、超声波。以下就各种触控技术进行优势及劣势的分析。 
1. 红外线式：利用红外线矩阵组成横列与纵列的扫描线, 当有物体遮断光源时, 便可判定位置。
    这是俗称的光遮断开关, 这种技术经常在电影里面看到, 用来做保全侦测, 其应用非常广泛, 例如打印机印字头的定位,滚轮鼠标的滚轮, 都是使用光遮断的方式来判定, 其缺点是真实分辨率不高, 容易受光影响, 反应速度较慢, 但可感应任何可以遮蔽光线之物体。
其判定方式是四周一定有成对的发射与接收器。
    目前红外线也有再发展不是遮断的方式, 而是发射后遇到物体在反射的模式, 有点类似雷达测速一样, 这种方式也可以模拟做到多点, 但还是有屏蔽问题, 且发射接收元件成本增加, 如果要布建密集（提高分辨率）则相关成本都会较高。
   2. 电阻式：透过压力让两层导电层接触, 再经由阻抗值的差异算出物体位置。
这种技术早期多用在小的手写板或是触控板上, 还有薄膜键盘/防水键盘等等, 以及早期的类比式摇杆, 都是利用电阻产生的电位差来计算, 现在这技术则大量使用在手机或是小尺寸的触控屏幕上面, 其好处是可以利用手跟笔等足以施加压力的物体来操作, 准确度则会受到温湿度的影响产生阻抗值变化而改变。
其判定方式则是触摸的时候一定要有压力, 因此会有相当弹力的感觉, 而且表面会是软材质其技术。
由于制程的不同又分有四线式, 五线式, 八线式等。
    3 . 电容式：经由导电物质影响电场的变化来计算出物体位置
这技术在20年前的电视机选台器上就已经有使用, 后来很多触摸却不用压下去的按钮, 例如电梯的按键,早期发展大多表面是金属材质, 现在则可使用许多非导电材质, 现在笔记型计算机的触控板则大多采用此技术, 著名的iPod也是采用此技术, 但其缺点是一定要经由会影响电场之物体来感应, 同时反应速度也较慢, 另外也有可能受到附近电磁场之影响而产生精确度误差。
    其判定方式一般可用手持之非导电材质去做测试（导电体如手则必须离接触面有一定距离）
其常见技术有两种分别为表面电容（3M的MicroTouch）或是投射电容 （Apple采用投射电容）, 投射式电容的优点是采用非接触感应, 也就是可以隔着玻璃或是悬空感应, 在应用上的优点就是表面不会因为长期使用而耗损, 且目前投射式电容透过特殊制程不但可以多点（目前须搭配软件）又可以做到很大的尺寸（目前100寸）, 日本三菱则更利用人体传递不同讯号, 达到多人多点的触控（也就是可以分辨是哪个人在触控）。
     4. 表面声波：在介质表面传递高频声波, 当声波遇到软材质被吸收后, 变可计算出位置。
这种技术逐渐被使用在触控屏幕上面, 其精确度跟反应速度都比电阻或是电容式来的好, 也可以做到较大的尺寸, 但因为其必须在传导载体的四周安置反射天线, 所以尺寸变化都必须订做, 目前很多博弈等游戏机台也都开始采用此技术。
其判定方式可以拿硬性之导电材质进行测试, 一般来说是不会感应硬性材质。
该技术则有新的延伸发展是使用表面震波（由3M提出的专利）, 就是当物体接触触控面时产生的微小震动来计算出位置。
    5. 光学影像 透过两组以上CIR（CMOS/CCD）由侧边观测物体的影子后计算出位置。
这技术随着CMOS/CCD的技术成熟而越来越被广泛使用, 现在微型CIR已经可以做到每秒钟输出一百张以上的画面, 因此目前来说是反应速度最快的一种技术, 当然随着CIR分辨率越来越高, 处理速度越来越快, 感光能力越来越好, 且可以判断影子大小, 所以可以做出越来越多变化性之应用, 其缺点则是较容易受到光之影响。
    其判定方式则是观测四个角落, 一定会有两组以上的CIR, 而四周一定会有反光或是发光物质（不可见光如红外线紫外线等）或者是其中一边有发光物质（不可见光如红外线紫外线等）。
     目前常见技术有两种, 一种采用红外线光来产生物体的影子, 另一种则用紫外线光来看见物体对光的吸收, 比较特殊的则使用雷射来看见物体的反光。
      6. 影像辨识：藉由Camera（CMOS/CCD）由正面或是背面观测接触面的光影变化算出位置。
     这是现在许多研究互动游戏或是多点触控一定会接触到的, 在技术上面最著名的就是Jeff Han所提出的方法, 现在最热门的微软Surface也是使用类似技术, 其技术优点是可以判别出接触物体的形体, 进而做出更多的应用, 但其缺点则是因为从正向或是背向使用Camera来观测, 因此需要一定的空间与距离, 而且使用红外线做为影像光源, 容易受到干扰, 也无法搭配平面显示器使用, 大多需要搭配投影的方式做使用。
     其判定方式就是明显的要有一个距离, 如桌子到地面, 另外就是目前一定搭配投影机。
根据其技术有好几种产生光源的方式, 例如Jeff Han是将光源在压克力当中传导, 因此发光源是布建在四周, 而Surface则是在背面（桌子里面）照射红外线光源, 在此之前微软也提出利用两只Camera的影像叠合来判定的方式（TouchLight）, 还有国外研究生利用水袋来产生光源传导, 变化性相当的多, 市面上很多地板或是墙面互动广告也采用类似方式, 还有许多游戏机采用此方式设计游戏, 日本甚至开发出利用此技术在远端即可用手当作电视的摇控器。
  7. 面板感应：在面板（LED/LCD）安插CIR（CMOS/CCD）侦测光的变化量来算出位置。
这是较新的技术, 但在制程上仍有待突破, 因为目前要同时在面板间存在光源与光感并不容易, 尤其是LCD面板, 因为采用背部光源, 所以需要许多光元件（反射或折射）来完成, 著名的Jeff Han则使用LED面板来实现该技术。
其判定方式目前因不常见, 所以无明显判定方法, 但观测Jeff Han之模型, 发光源之间一定会存在可见之空隙。
    这是未来极有可能量产化之技术, 因为同时整合面板与触控, 且可以做多点判别, 又不需要较大的空间较长的距离, 且多点判别不会因为遮蔽问题而需要增加许多的算法来处理。
8. 电磁式：利用线圈产生磁场改变经由接收天线产生之电流变化计算位置。
    这是早期数位板或是绘图板使用的技术, 后来Tablet PC也大多采用此技术, 接下来有教学用的触控屏幕, 数位讲台上的屏幕, 也都是采用该技术, 其唯一缺点就是一定要使用一个带电的笔（Wacom则有独家感应技术可从天线端感应生电, 不需要电池）, 早期电磁式抗干扰能力不强, 很多手写板放在金属桌面的桌子上便无法使用, 现在则不会有这个问题。
其判定方式很简单, 一定有专属的笔, 而且笔中间一定会有线圈来产生磁场目前很多交互式电子白板（非影像扫瞄）也都是采用此技术。
     光点：透过Camera（CMOS/CCD）观测发光点位置。
     这技术早期被整合在背投影电视上用来作交互式白板, 后来被整合在投影机内做简报用, 目前则有许多互动电子白板使用该技术, 其缺点就是精确度较低, 会有抖动现象（因为距离关系）, 且一定要有能发出光点之笔, 其优点则是可以达成远距操控, 对于大型简报相当方便, 目前最著名的Wii游戏机就是使用此技术（注:那个放在电视下面长长的卖很贵的”接收器”其实里面只是两颗红外线LED, 真正的Camera是在手把上, 所以那只手把的价值远大于那只”接收器”, 虽然一支卖700多, 一支卖一千多, 卖那”接收器”真是好赚啊~呵呵, 聪明的任天堂）。
    其判定方式也很简单, 在远处一定有一个小盒子里面藏着Camera, 就如同影像辨识, 只不过他判定的是光点而已（有点类似Jeff Han利用手接触压克力导光而产生光点）。
目前这技术也可以分可见光或是不可见光, 单光点/多光点, 红光/绿光, 有光闪讯号/无光闪讯号等等, 各种组合也都可以发展出不同的应用面 （Wii 用来做类似光线枪的位置判别, 白板则如同遥控器一样利用光闪来传递按钮讯号, 还有利用红光或是绿光来反映是否按下等等）。
    超声波：利用超声波发射器发射出超声波给两组以上之接收器接受后算出位置
    超声波定位有点类似雷达, 差别在于雷达讯号是由接收端发射后遇到物体反射后接收来计算距离, 而超声波则是手持装置（笔）上面发出超声波来让其接收, 要有两个接收器的原因主要能够透过三角定位算出位置, 与光学影像相同的都是利用三角定位算出位置, 不同的是超声波得到的是发射端到接收端的距离, 而光学影像则是透过角度做计算, 目前这类应用有在手写板, 电子白板, 也有人使用来做触控屏幕, 大多以教学用途为主, 因为其还是需要一支笔来搭配, 其缺点就是精确度不高会抖动（距离影响）, 还有反应速度慢等等 。
    其判定方式是一定位有两颗长的象是麦克风一样的接收器, 且目前市面上的产品因其声波频率的关系, 一定会听到像苍蝇翅膀在飞的时候震动的声音 。
    这技术则因为应用不同则做成相当多不同型式的产品, 技术原理都是一样, 但是接收器则有分开在感应面的两侧, 或是在同一个角落但是有一定距离, 或是在某一边上有一定距离, 只要是接收器两颗有一定距离到超声波发射源也有一定距离都可以安置, 理论上来说距离越远计算越精确, 但实际上声波容易衰减跟受干扰, 因此距离太远时则干扰跟衰减问题便会增加。