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触摸屏背后的故事:乔布斯让其“咸鱼翻身”

—— 一个大学年轻教师的奇思妙想
作者:时间:2013-10-31来源:《北京日报》

  仅仅是在5年前,对于绝大多数国人来说,还是一个遥远而陌生的概念。很多人第一次亲身接触到设备还是在北京奥运会的各大场馆中,只要在屏幕上轻点图标就能获取自己所需要的信息,的确令人印象深刻。然而,有谁能想到,5年后的今天,随着智能手机和平板电脑的普及,已经成为了我们生活中不可或缺的重要组成部分。那么,这一切到底是怎么发生的呢?

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/184824.htm

  一个大学年轻教师的奇思妙想

  尽管触摸屏已经渗透到了我们生活的方方面面,但这项技术总是给人以高端大气上档次的感觉。可很少有人知道,最初发明这项技术的美国人塞缪尔·赫斯特只不过是一个平凡的大学教师。

  1971年,赫斯特还是肯塔基大学研究基金会的一名青年教师。当时,正好是美国战后的婴儿潮一代扎堆儿上大学的时候,大学里人满为患,教师的工作量成倍增加。面对堆积如山的教学工作,赫斯特决定开发一种新技术来提高工作效率。于是,他便将自家的三间地下室改造成了实验室兼手工作坊。经过数月的不懈努力,他终于开发出了一款触摸传感器。赫斯特将其命名为“AccuTouch”,它的基本功能是通过把图形磨具压在感应平板上,或者用笔在感应平板上施加压力,就能将图像数据数字化存储。这么看起来,这个东西更像是现在计算机辅助设计领域常见的绘图板。但这项发明却实实在在地为后来透明触摸屏的发展奠定了基础。

  3年后,塞缪尔·赫斯特终于研制出了真正意义上的透明触摸屏。当年的美国《工业研究》杂志就把触摸屏技术评为“最重要的100项新技术产品”之一。此后不久,塞缪尔·赫斯特便成立了自己的公司,并和德国西门子公司合作,不断完善这项技术。

  首先引起美国军方的兴趣

  触摸屏技术最早引来的是美国军方的注意。军方为什么会对触摸屏如此感兴趣呢?原来,从20世纪50年代末开始,美国军方就致力于研究利用计算机技术提高武器火控系统的精度。但是,当时的电子计算机普遍存在体积庞大、系统复杂等缺陷,要把它装到飞机、坦克和军舰上去,就必须实现计算机系统的小型化和集成化。而触摸屏实现了计算机输入与输出系统的一体化,使计算机系统得以简化,有效提高了计算机火控系统的可靠性和可维护性。因而,在整个20世纪70年代,触摸屏技术几乎被军方彻底垄断。

  直到1982年,赫斯特的公司在美国举办的一次科技展会上展出了33台安装了触摸屏的电视机,平民百姓才第一次亲手“摸”到神奇的触摸屏。不过,对于电视这样的单向媒体而言,触摸屏显得昂贵而多余。触摸屏要真正走入普通大众的生活,还有漫长的商业化道路要走。

  最早的电脑触摸屏好似画蛇添足

  1983年,惠普推出了第一台面向商业市场的触摸屏电脑—HP150。其实,除去触摸屏之外,HP150几乎就是一台烂俗到极点的IBMPC兼容机。

  HP150搭载的名为红外线触摸屏。这种触摸屏是在显示屏的四周安放一个框架,框架的两边一边安放发光二极管,另一边安装红外线探测器,这样就在显示屏的表面形成了一个由红外线组成的栅格。当有任何物体进入这个栅格时,光线会被阻挡,红外线探测器会收到变化的信号,控制器就可以确定触摸的位置坐标。这种触摸屏在当时看来最大的特点就是原理相对简单、造价相对低廉。惠普的工程师们选用这种触摸屏,显然是想让HP150尽可能价廉物美。

  但事实上,触摸屏这个亮点并没有给HP150带来多少人气,原因无他—没有必要。因为它所搭载的MS-DOS本质上是一种字符操作系统,即便搭载了触摸屏显示器,绝大多数操作也还是要通过键盘操作。而用户还必须为没有太多实用价值的触摸屏支付额外的成本,自然绝大多数消费者都会望而却步。

  苹果“牛顿计划”差点半途而废

  在HP150如流星般陨落后不久,曾经在消费电子领域创造了无数奇迹的苹果公司便给触摸屏找到了一个用武之地。不过,这件事跟大名鼎鼎的“乔帮主”史蒂夫·乔布斯无关。

  那是乔布斯在苹果内部权力斗争中失败,黯然离开苹果公司一年多以后,工程师史蒂夫·萨科曼也向公司高层表达了离职的意向。与对待乔布斯的断然与决绝不同,时任苹果总裁的约翰·斯高利对萨科曼青睐有加,极力挽留,并许诺他可以完全按照自己的意愿去开发一款新产品。其实,这也是斯高利在苹果公司内部“去乔布斯化”的重要一招。

  萨科曼在乔布斯去职前曾有一个名为“Macintosh手机”智能电话开发项目。不过,这个项目随着乔布斯的去职而搁浅。而在得到斯高利的首肯后,萨科曼领导着一个名为“牛顿”的开发团队投入了紧张的研发工作之中。其实,萨科曼最初对“牛顿”的期许与二十年后问世的iPad有异曲同工之妙,那就是彻底改变人们使用电脑的方式。但这时掌舵苹果的约翰·斯高利充其量不过是个缺乏想象力的职业经理人,渐渐地,萨科曼身上那种与乔布斯类似的“赛博朋克”风格让斯高利颇为不悦,而大大落后于时间表的研发进度也让斯高利失去了耐心。于是,他毫不犹豫地踢走了萨科曼,并准备解散“牛顿”团队。

  然而,人算不如天算。恰在此时,微软发布了Windows3.0图形操作系统,宣告了PC的图形操作系统时代到来。斯高利急需一种全新的产品来扭转局面。于是,“牛顿”项目几乎是从断头台上侥幸逃生。

  电阻式触摸屏表现不如人意

  1993年,苹果公司的掌上电脑“AppleNewton”正式上市。事实上,这款产品的正式名称是“MessagePad”,“牛顿”这个名字则来自它使用的操作系统“NewtonOS”。“牛顿”系列毫无疑问在消费电子领域最先打开局面的一款触摸屏电脑,其使用的是源于塞缪尔·赫斯特的电阻屏技术。

  电阻式触摸屏的主要部分是一块与显示器表面配合的电阻薄膜屏,它是一种多层的复合薄膜,由一层玻璃或硬塑料平板作为基层,表面涂有一层透明氧化金属导电层,其中含有两层透明导体,上面覆盖有一层光滑防刮的塑料层作为保护层。在两层导电层之间有许多细小的透明隔点,把两层导电层隔开绝缘,并在两层导体工作面的边线上各涂有一条银胶,一端加电压,另一端接地,这样就可以在工作面的一个方向上形成均匀连续的平等电压分布。当手指或触端触及屏幕时,两层导电层在触点位置就有了接触,压力使两层导电层在接点位置产生了一个接触,因为在两层导电体之间加有电压,经电阻分压,在不同的触点上就会有不同的电流流动,控制装置就能分辨出显示屏上施加了压力的那个点的坐标。

  在当时的技术条件下,“牛顿”电脑率先实现了手写识别功能,并预置了Notes、Names、Dates等多种个人资料辅助管理软件。斯高利后来将“牛顿”定位为“个人数字助理”(PDA:PersonalDigitalAssistan),希望以此打开高端商务市场。但PDA的概念一出,跟风产品便在市场上泛滥开来。在一场混乱的价格战中,“牛顿”败走麦城,苹果公司也几乎因此走到了破产的边缘。

  就在“牛顿”上市的同一年,绰号“蓝色巨人”的IBM公司与贝尔电话(南方)公司合作推出了带触摸屏的IBMSimon手机。这是历史上第一款真正意义的触摸屏智能手机。在此后的近十年时间里,以摩托罗拉为代表的各大手机厂商都推出过触摸屏手机。但是,无论是从成本、耐用性、可维护性还是使用习惯上看,触摸屏手机比之普通的按键手机都没有明显的优势。这种局面直到“乔帮主”携iPhone手机临世,才被彻底改变。

  乔布斯iPhone让触摸屏咸鱼翻身

  关于“乔帮主”史蒂夫·乔布斯在1997年重回苹果,并将这家濒临破产的小公司改造成如今世界消费电子行业第一巨头的传奇故事,已经传颂了无数次。这里只想强调的是他与触摸屏的一段不解之缘。

  早在乔布斯被斯高利赶出苹果之前,他曾经设想过要开发“Macintosh手机”,但没有成功。重新回到苹果后,乔布斯在赢得了iMac和iPod两场商业大战的胜利后,将目光投向了利润丰厚的移动通信市场。他要用一款全新的产品彻底改变人们对“手机”的看法。

  出于乔布斯一贯化繁为简的设计理念,他对新手机的要求之一就是这款手机只能有一个按键。要做到这一点,乔布斯毫无疑问只能选择触摸屏。但当时,就像当年在市场上充斥着“垃圾产品”的MP3播放器一样,触摸屏手机也鲜有成功之作。所以,乔布斯唯一的选择就是另辟蹊径,最终他选择了在当时还属于尖端技术的电容式触摸屏。

  电容式触摸屏的构造,主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,在触摸屏的四边均镀上狭长的电极,在导电体内形成一个低电压交流电场。当触摸屏幕时,由于人体电场的存在,手指与导体层间会形成一个耦合电容,四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。

  与当时市场上常见的电阻式触摸屏相比,电容触摸屏有着明显的优势。首先,电容触摸屏只需要触摸,不需要压力来产生信号,而电阻触摸屏是靠压力激活的。其次,电容触摸屏的平均寿命长。再次,电阻触摸屏中,上层的薄膜需要足够的薄才能有弹性,以便向下弯曲接触到下面的薄膜,所以易损伤,而电容触摸屏覆盖物可以比较厚,并且有玻璃保护,抗划伤性好,能更好保护导体及感应器。此外,电容触摸屏更耐用,不易老化,耐高温。而且,电容触摸屏的双玻璃设计,更能有效地防止外在环境因素对触摸屏造成的影响,就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍,电容触摸屏依然能准确算出触摸位置。更为重要的是,此时的触摸屏已经从早期的模拟触摸屏发展成了数字触摸屏,可以实现多点触控。这给智能手机软件的设计提供了前所未有的新空间。试想一下,如果没有多点触控,“西瓜忍者”的乐趣又何在呢?

  延伸阅读

  未来还有无限可能

  iPhone的成功并没有让“乔帮主”满足,更何况此时的乔布斯已经知道自己来日无多。他决定在自己离开这个世界之前,再投下一枚重磅炸弹,让整个世界再次瞠目结舌。

  当年,乔布斯重返苹果后的第一件事,就是砍掉了斯高利的“牛顿”系列。但是,“牛顿”项目最初设想的要改变人们使用电脑方式的想法却被乔布斯继承了下来。而这其中,触摸屏无疑扮演着关键角色。

  其实,与乔布斯抱持类似想法的大有人在,其中之一就是顶着世界首富光环的微软总裁比尔·盖茨。微软曾经在Winter框架下,先后尝试推出了SmartDisplay、TabletPC等产品或概念。这些产品都以触摸屏为重要卖点,但却从未像后来的苹果iPad那样巨大的市场成功。说到底,微软太想把它在PC操作系统上的优势复制到其他领域,而忽略了到底什么样的操作方式才更适合平板电脑。

  无论如何,乔布斯用iPad重新定义了平板电脑的概念,开启了一个数百亿美元的巨大市场,并让原本处于边缘地带的触摸屏技术走入了大众生活,让原本只出现在科幻电影中的场面,成为了我们真实生活的一部分。

  放眼未来,随着技术的升级换代,触摸屏将变得更轻更薄,甚至会跟计算机系统融为一体。更有甚者,有专家预测,未来触摸屏不仅是一种外在的设备,还有可能成为我们身体的一部分。到那时,触摸屏将彻底改变人们的工作、生活,甚至是理解和认识这个世界的方式。

  大千世界闻所未闻的触摸屏

  “现代”70寸大型多点触摸桌

  在2010年10月韩国国际会展中心举行的展会上,“现代”IT展示了一款70寸大型多点触摸电视(桌)。

  大型触摸桌已经不是什么新的概念,无论是国外的微软、三菱,还是国内的创维都展示了实际产品,但不同的是,“现代”IT展示的这款触摸桌除了可以横着放外,还可以竖立起来,摇身一变成为一台触摸屏电视。

  触摸屏成了小狗的脸

  2012年6月14日,以发明了电子宠物而知名的日本厂商Bandai,在东京玩具展上公布了他们的最新电子狗机器人,与以往电子狗宠物不同的,这只小狗的大脑,是人们手中的iPhone。这只可爱的小狗名为Smartpet,通过一个免费的配套应用控制,用户可以使用触摸屏来对小狗下达指令,或是直接通过语音或手势来控制小狗,当两只小狗在一起时,它们还可以互相交流。

  全身都是触摸屏的车

  2012年11月28日,2012美国洛杉矶车展迎来媒体开放日,一台全身上下里里外外都是触摸屏的丰田Fun-Vii概念车吸引众人目光。

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关键词: 触摸屏 iOS

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