第3章交互设备II

第3章交互设备山东大学计算机学院主要内容输入设备：文本输入设备图像输入设备三维图形输入设备指点输入设备等输出设备：显示器声音的输出数字纸等虚拟现实系统中的交互设备3.5显示设备

显示器是计算机的重要输出设备，是人机对话的重要工具。它的主要功能是接收主机发出的信息，经过一系列的变换，最后以光的形式将文字和图形显示出来。

阴极射线管显示器、液晶显示器和等离子显示器（1）阴极射线管（CRT）显示器构成：由阴极、电平控制器（即控制极）、聚焦系统、加速系统、偏转系统和阳极荧光粉涂层组成，这六部分都在真空管内。其中，阴极、电平控制器（即控制极）、聚焦系统、加速系统等统称为电子枪。CRT显示器工作原理当显像管内部的电子枪阴极发出的电子束，经强度控制、聚焦和加速后变成细小的电子流，再经过偏转线圈的作用向正确目标偏离，穿越荫罩的小孔或栅栏，轰击到荧光屏上的荧光粉发出光线。彩色CRT光栅扫描显示器有三个电子枪，它的荧光屏上涂有三种荧光物质，分别能发红、绿、蓝三种颜色的光。CRT显示器发展阶段随机扫描显示器（又称矢量显示器）存储管式显示器光栅扫描显示器（主流）位图与光栅显示工作方式电子束从左向右，从上向下扫描荧光屏，产生一幅幅光栅，每一条从左向右的直线称为扫描线，每一幅光栅称为一帧。扫描方式分逐行和隔行扫描方式。隔行扫描方式把一帧光栅分为两次扫描：先扫偶数行扫描线，再扫奇数行扫描线。逐行扫描比隔行扫描拥有更稳定显示效果。

位图与光栅显示

光栅扫描型（Rasterscan）显示器，以点阵形式表示图形，采用专门的帧缓冲区存放点阵，缓冲区按照矩形网格排列，每个网格点对应显示器上的一个象素。由视频控制器负责刷新扫描，当扫描到显像管表面时，根据对应的缓冲区中的值，显示不同的灰度和颜色，此类显示技术称为位图（Bitmap）显示。

彩色显示器屏幕的每个象素在帧缓冲器中至少有三位，分别表示RGB三种颜色，三个颜色位面的组合色为最终颜色。对每个颜色的电子枪可以通过增加帧缓存位面来提高颜色种类的灰度等级。如果各组位面存放的不是直接的颜色值而是颜色查找表的地址索引，那么全色帧缓存的颜色还可得到进一步的丰富。具有24位面的彩色帧缓存和10位颜色查找表的彩色显示器的结构图（2）液晶显示器在充电条件下，液晶能改变分子排列，继而造成光线的扭曲或折射。液晶显示器工作原理是通过能阻塞或传递光的液晶材料，传递来自周围的或内部光源的偏振光。以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。LCD比CRT显示器具有更好的图像清晰度，画面稳定性和更低的功率消耗，但液晶材质粘滞性比较大，图像更新需要较长响应时间，因此不适合显示动态图象。（3）等离子显示器等离子显示器诞生于二十世纪60年代，它采用等离子管作为发光材料，1个等离子管负责一个像素的显示：等离子管内的氖氙混合气体在高压电极的刺激下产生紫外线，紫外线照射涂有三色荧光粉的玻璃板，荧光粉受激发出可见光。优点：重量较轻、完全无X射线辐射，而且屏幕亮度非常均匀，不存在明显的亮区和暗区；由于各个发光单元的结构完全相同，因此不会出现CRT显示器那样存在某些区域聚焦不良或因使用时间过长出现散焦的毛病。缺点：是价格较高，由于显示屏上的玻璃较薄使屏幕较脆弱。显示器主要技术指标扫描方式“隔行扫描”：价格低，明显闪烁，已被淘汰“逐行扫描”：闪烁感降到最小刷新频率75Hz以上的刷新频率时可基本消除闪烁，是显示器稳定工作的最低要求。点距点距是同一像素中两个颜色相近的磷光体间的距离。点距越小，显示出来的图像越细腻，当然其成本也越高。显示器主要技术指标分辨率屏幕上水平方向和垂直方向所显示的点数，分辨率越高，图像也就越清晰，且能增加屏幕上的信息容量。带宽决定着一台显示器可以处理的信息范围，就是指特定电子装置能处理的频率范围，宽带越宽，能处理的频率越高，图像质量越好。亮度和对比度最大亮度的含义即屏幕显示白色图形时白块的最大亮度，产品制造时往往将亮度指标放有较大余量，当然，并不是越亮越好。对比度的含义是显示画面或字符(测试时用白块)与屏幕背景底色的亮度之比。对比度越大，则显示的字符或画面越清晰。尺寸：依据用户需求选择。夏普LB-1085108英寸146万数字纸数字纸是一种薄的，柔软的介质，如同一般的计算机屏幕一样，可以利用电子仪器在上面书写，不同的是，即使没有了能量，它也能保存已经书写的内容。胆固醇液晶显示技术电泳显示技术（EPD）√靠浸在透明或彩色液体之中的电离子移动，即通过翻转或流动的微粒子来使像素变亮或变暗，并可以被制作在玻璃、金属或塑料衬底上。电润湿显示技术有若干技术应用于数字纸的研究。其中之一是将介质的表面布满小的球体，一面是黑色的，另一面是白色的。电子进入介质后，会使得小球旋转，呈现出黑色或白色。当电子信号消失后，小球保持其最后的朝向。目前的数字纸的分辨率可以到达100dpi，并可以显示不同的灰度和颜色。

数字墨水数字墨水是一种液态材料，可被印刷到任何材料的表面来显示文字或图像信息。液态材料中悬浮着成百上千个与人类发丝直径差不多大小的微囊体，每个微囊体由正电荷粒子和负电荷粒子组成。当微囊体两端被施加一个负电场的时候，带有正电荷的白色粒子在电场的作用下移动到电场负极,与此同时，带有负电荷的黑色粒子移动到微囊体的底部“隐藏”起来，这时表面会显示白色。数字纸的应用电子书阅读器电子纸显示屏通过反射环境光线达到可视效果，因此看上去更像普通纸张。这种显示屏的能效非常高，因为这种显示屏一旦开启，就不再需要电流来维持文字的显示，而只有翻页时才消耗能量。oppoenjoy首款Android电子书阅读器打印机打印机是目前非常通用的一种输出设备，其结构可分为机械装置和控制电路两部分。常见的有针式、喷墨、激光打印机三类。打印分辨率、速度、幅面、最大打印能力等是衡量打印机性能的重要指标。针式打印机与喷墨打印机工作原理针式打印机与喷墨打印机的工作原理基本相同主机送来的代码，经过打印机输入接口电路的处理后送至打印机的主控电路，在主控电路控制下，产生字符或图形的编码，驱动打印头逐列进行打印；一行打印完毕后，启动走纸机构进纸，产生行距，同时打印头回车换行，打印下一行；上述过程反复进行，直到打印完毕。针式打印机与喷墨打印机的主要区别在于打印头的结构。针式打印机的打印头通过电路控制打印针击打色带，在纸上打出一个点的图形。喷墨打印机的打印头由几千个直径约几微米的墨水通道组成，通过电路控制将将墨水喷出通道，在纸上产生图形。激光打印机工作原理激光打印机主要由感光鼓、滚筒、打底电晕丝和转移电晕丝等组成。工作原理激光打印机开始工作时，感光鼓旋转通过打底电晕丝，使整个感光鼓的表面带上电荷。工作原理打印数据从计算机传至打印机，打印机先将接收到的数据暂时存放在缓存中，当接收到一段完整的数据后再发送到打印机处理器。处理器将这些数据转换成可以驱动打印引擎动作的类似数据表的信号组，然后将其送至激光发射器。发射器发射的激光照射在多棱反射镜上，反射镜的旋转和激光的发射同时进行，依照打印数据来决定激光的发射或停止。工作原理每个光点打在反射镜上，随着反射镜的转动，不断变换角度，将激光点反射到感光鼓上。感光鼓上被激光照到的点将失去电荷，从而在感光鼓表面形成一幅肉眼看不到的磁化现象。感光鼓旋转到上粉盒，其表面被磁化的点将吸附碳粉，从而在感光鼓上形成将要打印的碳粉图像。工作原理打印纸从感光鼓和转移电晕丝之间通过，转移电晕丝将产生比感光鼓上更强的磁场，碳粉受吸引从感光鼓上脱离，向转移电晕丝方向移动，结果是在不断向前运动的打印纸上形成碳粉图像。打印纸继续向前运动，通过高温的溶凝部件，定型在打印纸上，产生永久图像。同时，感光鼓旋转至清洁器，将所有剩余在感光鼓上的碳粉清除干净，开始下一轮的工作。3.6语音交互设备语音作为一种重要的交互手段，日益受到人们的重视。基本的语音交互设备耳机麦克风声卡（1）耳机常见的耳机技术指标有：耳机结构、频响范围、灵敏度、阻抗、谐波失真等。耳机结构可以分为封闭式、开放式、半开放式三种。耳机分类封闭式通过其自带的软音垫来包裹耳朵，使其被完全覆盖起来。因为有大的音垫，所以体积也较大，但可以在噪音较大的环境下使用而不受影响。开放式耳机是目前比较流行的耳机样式，利用海绵状的微孔发泡塑料制作透声耳垫，特点是体积小巧，佩带舒适，也没有了与外界的隔绝感，但它的低频损失较大。半开放式耳机是综合了封闭式和开放式两种耳机优点的新型耳机，采用了多振膜结构，除了一个主动有源振膜之外，还有多个从动无源振膜同时较好的保留的声音的低频和高频部分。（2）麦克风耳机佩戴有麦克风。为了过滤背景杂音，达到更好的识别效果，许多麦克风采用了NCAT（NoiseCancelingAmplificationTechnology）专利技术。NCAT技术结合特殊机构及电子回路设计以达到消除背景噪音，强化单一方向声音的收录效果，是专为各种语音识别和语音交互软件设计的，提供精确音频输入的技术。（3）声音合成设备声卡是最基本的声音合成设备，是实现声波／数字信号相互转换的硬件。一般声卡拥有4个接口：LINEOUT（或者SPKOUT）、MICIN、LINEIN和游戏杆（外部MIDI设备接口）。其中LINEOUT用于连接音箱耳机等外部扬声设备，实现声音回放；MICIN用于连接麦克风，实现录音功能；而LINEIN则是把外部设备的声音输入到声卡中。

采样位数、频率和声道数：位数：8位、16位等采样频率一般分为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三个等级，22.05只能达到广播的声音品质，44.1KHz则是理论上的CD音质界限，48KHz则更加精确一些，对于高于48KHz的采样频率人耳已无法辨别出来了。声道数：单、双、四声道

Lecture3303.7虚拟现实系统中的交互设备虚拟现实系统要求计算机可以实时显示一个三维场景，用户可以在其中自由的漫游，并能操纵虚拟世界中一些虚拟物体。因此，除了一些传统的控制和显示设备，虚拟现实系统还需要一些特殊的设备和交互手段，来满足虚拟系统中的显示、漫游以及物体操纵等任务。三维空间定位设备三维显示设备Lecture331三维空间定位设备

三维交互设备最基本的特点是具有六个自由度。常见的三维输入设备主要有以下几种：空间跟踪定位器数据手套（DataGlove）三维鼠标触觉和力反馈器Lecture332（1）空间跟踪定位器空间跟踪定位器或称三维空间传感器是一种能实时地检测物体空间运动的装置，可以得到物体在六个自由度上相对于某个固定物体的位移，包括：X、Y、Z坐标上的位置值，以及围绕X、Y、Z轴的旋转值（转动，俯仰、摇摆）。这种三维空间传感器对被检测的物体必须是无干扰的，也就是说，不论这种传感器是基于何种原理或使用何种技术，它都不应当影响被测物体的运动，因而称为“非接触式传感器”。三维空间跟踪定位器一般与其他VR设备结合使用，如：数据头盔、立体眼镜、数据手套等。Lecture333空间跟踪定位器Lecture334空间跟踪定位器的主要的性能指标：定位精度：指传感器所测出的位置与实际位置的差异位置修改速率：指传感器在一秒钟内所能完成的测量次数延时：指被检测物体的某个动作与传感器测出该动作时间的间隔如何减少颤抖、漂移、噪音是需要解决的主要问题在虚拟现实技术中广泛使用的传感器类型：低频磁场式超声式空间跟踪定位器性能指标Lecture335Polhemus的FASTRAK跟踪定位仪

可同时跟踪四路信号；可以得到物体在六个自由度上相对于某个固定物体的位移，包括：X、Y、Z坐标上的位置值，以及围绕X、Y、Z轴的旋转值（转动，俯仰、摇摆）；配置LongRanger长距离发射天线，跟踪范围可到15英尺；低磁场式；增加硬笔，可以成为三维数字化仪；教育价格：约10万元人民币

Lecture336（2）数据手套数据手套一般由很轻的弹性材料构成，紧贴在手上。整个系统包括位置、方向传感器和沿每个手指背部安装的一组有保护套的光纤导线，它们检测手指和手的运动。数据手套将人手的各种姿势、动作通过手套上所带的光导纤维传感器，输入计算机中进行分析。这种手势可以是一些符号表示或命令，也可以是动作。手势所表示的含义可由用户加以定义。在虚拟环境中，操作者通过数据手套可以用手去抓或推动虚拟物体，以及做出各种手势命令。Lecture337Lecture338（3）三维鼠标三维鼠标能够感受用户在六个自由度的运动，包括三个平移参数和三个旋转参数。其装置比较简单：一个盖帽放在带有一系列开关的底座上。转动这个小球或侧方向推动这个小球时，如向上拉它、向下压它，使它向前或向后等。三维鼠标将用户的这些动作传送给计算机，从而进一步控制虚拟环境中的物体的运动。Lecture339（4）触觉和力反馈器VirtualTechnology公司的触觉反馈手套Phantom公司的hapticdeviceLecture340虚拟现实系统必须提供触觉反馈，以便使用户感觉到仿佛真的摸到了物体。但是由于人的触觉非常敏感，精度一般的装置根本无法满足要求。另外，对于触觉和力反馈器，还要考虑到模拟力的真实性、施加到人手上是否安全以及装置是否便于携带并让用户感到舒适等问题。目前已经有一些关于力学反馈手套、力学反馈操纵杆、力学反馈笔、力学反馈表面等装置的研究。触觉反馈设备重要性和主要问题Lecture341触觉反馈设备技术实现手指触觉反馈器的实现主要通过视觉、气压感、振动触觉、电子触觉和神经肌肉模拟等方法。其中电子触觉反馈器是向皮肤反馈宽度和频率可变的电脉冲，而神经肌肉模拟反馈是直接刺激皮层，这些方法都很不安全，较安全的方法是气压式和振动触感式的反馈器。Lecture342沉浸感显示设备

立体视觉头盔式显示器CAVE真三维显示Lecture343（1）立体视觉由于人类从客观世界获得的信息60%以上来自视觉，因而视觉沟通就成为多感知虚拟现实系统中最重要的环节，立体视觉技术也就成为虚拟现实的一种极重要的支撑技术。

人是通过右眼和左眼所看到物体的细微差异来感知物体的深度，从而识别出立体图像的。立体影像生成技术立体影像生成技术主要有两种主动式模式对应用户的左右眼影像将按照顺序交替显示，用户使用LCD立体眼镜保持与立体影像的同步，这种模式可以产生高质量的立体效果。被动式系统需要使用两套显示设备以及投影设备分别生成左右眼影像并进行投影，不同的投影分别使用不同角度的偏振光来区别左右眼影像，用户使用偏振光眼镜保持立体影像的同步。立体眼镜立体电影Lecture346（2）头盔式显示器头盔式显示器（HeadMountedDisplay，HMD，）是一种立体图形显示设备，可单独与主机相连以接受来自主机的三维虚拟现实场景信息。目前最常用的头盔显示器是基于液晶显示原理的，最早如美国VPL公司于1992年推出的Eyephone，它在头上装有一个分辨率为360×240象素的液晶显示器，其视野为水平100度。Lecture347头盔式显示器Lecture348头盔分单通道和双通道两种:单通道的头盔显示器上装有一个液晶显示器并显示同一幅图像；双通道的头盔显示器上装有两个液晶显示器，左边的液晶屏显示来自主控计算机生成的左眼图像，右边的液晶显示屏显示来自主控计算机生成的右眼图像，每一幅的图像的显示刷新速度都在60Hz以上，两幅图像在两个液晶屏之间快速切换显示，根据立体成像原理，观察者就可以看到立体图像。头盔显示器分类Lecture349头盔式显示器使用方式为头戴式，辅以空间跟踪定位器可进行虚拟场景输出效果的观察，同时观察者可做空间上的移动，如自由行走、旋转等。两个显示屏幕处于用户佩戴的头盔中，分别覆盖用户双眼的视野，使得用户只能够感知来自计算机所生成的图像，沉浸感极强。Lecture350这是一种四面的沉浸式虚拟现实环境。系统在支持多用户的同时，给用户提供了前所未有的，带有震撼性的沉浸感对于处在系统内的用户来说，投影屏幕将分别覆盖用户的正面、左右以及底面视野，构成一个边长为10英尺的立方体。可以允许多人走进CAVE中，用户戴上立体眼镜便能从空间中任何方向看到立体的图像。CAVE实现了大视角、全景、立体、且支持5～10人共享的一个虚拟环境。（3）洞穴式显示环境CAVELecture351CAVE显示环境CAVE优点Lecture352它可提供180o的宽视域和2000×2000以上的高分辨率；它允许用户在虚拟空间中走动，而不用佩戴笨重的设备；它允许在同一个环境中存在多个用户，而且用户间可以自然地交互；

一次能显示大型模型，如汽车、房屋等，而HMD则需要头部运动才能看到完整的模型。Lecture3536个投影面的CAVE系统能够完全覆盖用户的视野范围，使用户能够完全沉浸于所生成的虚拟环境。另外，也有投影到圆柱状或环绕投影面的系统，主要应用于虚拟剧场，提供对多用户的支持。（4）真三维显示真三维显示是三维显示的最终目标，是一种能够实现360度视角观察的三维显示技术，是现实景物的最真实的再现。在真三维显示场景中，位置各异的用户无需借助其他器具，就可以围绕显示区域看到与自身位置相对应的信息，在宽广的视场和视距范围内随心所欲地边走边看，符合人类对真实场景的观看方式。缺点：只能产生半透明的3D透视图，而无法显示不透明的三维物体。显示技术扫描体显示固态体显示真三维显示技术扫描体显示Felix3D：一个马达带动一个螺旋面高速旋转，然后由R/G/B三束激光会聚成一束色度光线，经过光学定位系统打在螺旋面上，产生一个彩色亮点，当旋转速度足够快时，螺旋面看上去变得透明了，而这个亮点则仿佛是悬浮在空中一样，成为了一个体象素(空间象素，Voxel)，多个这样的voxel便能构成一个体直线、体面，直到构成一个3D物体。真三维显示技术扫描体显示Perspecta采用的是一种柱面轴心旋转和空间投影的结构，其旋转结构为一个由马达带动的直立投影屏，这个屏的旋转频率可高达730rpm，它由很薄的半透明塑料做成。当需要显示一个3D物体时，Perspecta将首先通过软件生成这个物体的198张剖面图(沿Z轴旋转，平均每旋转2°不到截取一张垂直于X-Y平面的纵向剖面)，投影屏平均每旋转2°不到，Perspecta便换一张剖面图投影在屏上，当投影屏高速旋转、多个剖面被轮流高速投影到屏上时，则构成了一个可以全方位观察的3D物体。真三维显示技术固态体显示DepthCube利用层叠液晶屏幕的方式来实现三维体显示，它的外形就像一台80年代的电视机，显示介质由20个液晶屏层叠而成在任一时刻，有19个液晶屏是透明的，只有1个屏是不透明的，呈白色的漫反射状态；

DepthCube将在这20个屏上快速的切换显示3D物体截面从而产生纵深感Lecture358虚拟现实系统

山东大学考古数字博物馆综合利用前面介绍的各种虚拟设备，可以在此基础上完成一些较为复杂的应用。山东大学构建了一套基于桌面的虚拟现实平台，并用于山东大学考古数字博物馆Lecture359用户漫游系统跟踪器立体眼镜/头盔音箱手势位置语音命令传统命令通道理解整合立体图像三维音效麦克风鼠标/键盘数据手套数字博物馆的系统架构Lecture360两个跟踪器分别固定在用户的手套和身体上固定在身体上的跟踪器跟踪用户的转动，控制用户在场景中漫游的方向；附着在手套上的跟踪器跟踪手相对于身体的相对位置。如果手与虚拟空间中的物体发生碰撞，则利用数据手套检测用户的手势命令，判断用户是否要抓取物体。语音命令可以辅助用户在虚拟场景中进行漫游。

Lecture361多通道CAVE系统多通道环幕系统多点触控设备与技术多点触控定义多点触控(又称多重触控、多点感应、多重感应，英译为Multitouch或Multi-Touch)是采用人机交互技术与硬件设备共同实现的技术，能在没有传统输入设备（如：鼠标、键盘等。）下进行计算机的人机交互操作。多点触控技术，能构成一个触摸屏（屏幕，桌面，墙壁等）或触控板，都能够同时接受来自屏幕上多个点进行计算机的人机交互操作。多点触控设备与技术多点触控技术发展多点触控技术始于1982年由多伦多大学发明的感应食指指压的多点触控屏幕。同年贝尔实验室发表了首份探讨触控技术的学术文献。

1984年，贝尔实验室研制出一种能够以多于一只手控制改变画面的触屏。同时上述于多伦多大学的一组开发人员终止了相关硬件技术的研发，把研发方向转移至软件及界面上。同年，微软开始研究该领域。多点触控设备与技术多点触控技术发展2006年，纽约大学的JeffersonYHan教授领导研发的新型触摸屏可由双手同时操作,并且支持多人同时操作。利用该技术，JeffersonYHan在36英寸×27英寸大小的屏幕上，同时利用多只手指，在屏幕上画出了好几根线条。与普通的触摸屏技术所不同的是，它同时可以有多个触摸热点得到响应，而且响应时间非常短——小于0.1秒。

2007年，“苹果”及“微软”分别发表了应用多点触控技术的产品及计划，令该技术开始进入主流的应用。多点触控设备与技术多点触控技术分类LLP技术

主要运用红外激光设备把红外线投影到屏幕上。当屏幕被阻挡时，红外线便会反射，而屏幕下的摄影机则会捕捉反射去向。再经系统分析，便可作出反应。FTIR技术它会在屏幕的夹层中加入LED光线，当用户按下屏幕时，便会使夹层的光线造成不同的反射效果，感应器接收光线变化而捕捉用户的施力点，从而作出反应。多点触控设备与技术多点触控技术分类ToughtLight技术

运用投影的的方法，把红外线投影到屏幕上。当屏幕被阻挡时，红外线便会反射，而屏幕下的摄影机则会捕捉反射去向。再经系统分析，便可作出反应。

OpticalTouch技术

它在屏幕顶部的两端，分别设有一个镜头，来接收用户的手势改变和触点的位置。经计算后转为坐标，再作出反应。

各种多点触摸技术的优劣势

多点触控设备与技术多点触控

技术特点1、多点触控是在同一显示界面上的多点或多用户的交互操作模式，摒弃了键盘、鼠标的单点操作方式。

2、用户可通过双手进行单点触摸，也可以以单击、双击、平移、按压、滚动以及旋转等不同手势触摸屏幕，实现随心所欲地操控，从而更好更全面地了解对象的相关特征（文字、录像、图片、卫片、三维模拟等信息）。

3、可根据客户需求，订制相应的触控板，触摸软件以及多媒体系统；可以与专业图形软件配合使用。4、支持的应用：手机

电脑系统软件多点触控设备与技术多点触控

技术应用领域互动信息展示：政府部门、企业成果展示、商业宣传、广告媒体、公共信息服务等

指挥控制应用：地理信息、公安系统、国土资源、交通部门、电力行业、水利部门、军事单位等

展会领域应用：各类产品展会车展、民用、工业产品展示

房地产行业应用：房产销售中心、跨区域营销现场、大型的地产交易展厅等

文教行业应用：科技馆、博物馆、高档娱乐场所、游戏厅触控屏常见的触控屏种类1.电阻式触摸屏2.电容式3.红外线4.超声波手指触摸的表面是一个硬涂层，用以保护下面的PET层。PET层是很薄的有弹性的PET薄膜，当表面被触摸时它会向下弯曲，并使得下面的两层ITO涂层能够相互接触并在该点连通电路。两个ITO层之间是约千分之一英寸厚的一些隔离支点使两层分开。最下面是一个透明的硬底层用来支撑上面的结构，通常是玻璃或者塑料。1.电阻式触控屏两层之间距离仅为2.5微米1.电阻式触控屏工作原理优缺点：电阻式触摸屏的ITO涂层比较薄且容易脆断，涂得太厚又会降低透光且形成内反射降低清晰度，ITO外虽多加了一层薄塑料保护层，但依然容易被锐利物件所破坏；且由于经常被触动，表层ITO使用一定时间后会出现细小裂纹，甚至变型，如其中一点的外层ITO受破坏而断裂，便失去作为导电体的作用，触摸屏的寿命并不长久，而且需要经常做校正。但电阻式触摸屏不受尘埃、水、污物影响。现状：目前市场上大部分手机PDA等都是使用电阻式触摸屏，需要配备手写笔或者使用指尖等硬物稍用力压才能实现功能。1.电阻式触控屏优缺点2、电容式触摸屏：简介(1)表面电容式(SurfaceCapacitiveTechnology)：表面电容触摸屏只采用单层的ITO，在触摸屏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。当手指触摸屏表面时，手指与导体层间会形成一个耦合电容，就会有一定量的电荷转移到人体。为了恢复这些电荷损失，电荷从屏幕的四角补充进来，各方向补充的电荷量和触摸点的距离成比例，我们可以由此推算出触摸点的位置。2.电容式触摸屏：结构(2)投射电容式(ProjectedCapacitiveTechnology)：投射电容触摸屏与表面电容触摸屏相比，可以穿透较厚的覆盖层，而且不需要校正。感应电容式在两层ITO涂层上蚀刻出不同的ITO模块，需要考虑模块的总阻抗，模块之间的连接线的阻抗，两层ITO模块交叉处产生的寄生电容等因素。

电阻触摸屏的成本较低，竞争就很激烈，而且在性能和应用场合上有一定局限。电容式的优点如下：1.电容触摸屏只需要触摸，而不需要压力来产生信号。2.电容触摸屏在生产后只需要一次或者完全不需要校正，而电阻技术需要常规的校正。3.电容方案的寿命会长些，因为电容触摸屏中的部件不需任何移动。电阻触摸屏中，上层的ITO薄膜需要足够薄才能有弹性，以便向下弯曲接触到下面的ITO薄膜。4.电容技术在光损失和系统功耗上优于电阻技术。5.选择电容技术还是电阻技术主要取决于触碰屏幕的物体。如果是手指触碰，电容触摸屏是比较好的选择。如果需要触笔，不管是塑料还是金属的，电阻触摸屏可以胜任。电容触摸屏也可以使用触笔，但是需要特制的触笔来配合。6.表面电容式可以用于大尺寸触摸屏，并且相成本也较低，但目前无法支持手势识别；感应电容式主要用于中小尺寸触摸屏，并且可以支持手势识别。7.电容式技术耐磨损、寿命长，用户使用时维护成本低，因此生产厂家的整体运营费用可被进一步降低。2、电容式触摸屏：优缺点红外线触摸屏原理很简单，只是在显示器上加上光点距架框，无需在屏幕表面加上涂层或接驳控制器。光点距架框的四边排列了红外线发射管及接收管，在屏幕表面形成一个红外线网。用户以手指触摸屏幕某一点，便会挡住经过该位置的横竖两条红外线，计算机便可即时算出触摸点位置。因为红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰，所以适宜某些恶劣的环境条件。其主要优点是价格低廉、安装方便、不需要卡或其它任何控制器，可以用在各档次的计算机上。不过，由于只是在普通屏幕增加了框架，在使用过程中架框四周的红外线发射管及接收管很容易损坏。3.红外线触摸屏表面声波是一种沿介质表面传播的机械波。该种触摸屏由触摸屏、声波发生器、反射器和声波接受器组成，其中声波发生器能发送一种高频声波跨越屏幕表面，当手指触及屏幕时，触点上的声波即被阻止，由此确定坐标位置。表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率极高，有极好的防刮性，寿命长（5000万次无故障）；透光率高（92%），能保持清晰透亮的图像质量；没有漂移，只需安装时一次校正；有第三轴（即压力轴）响应，最适合公共场所使用。4.表面声波触摸屏二、ITO1、什么是ITO2、TouchScreenImplementationmethods3、ITO附着介质：ITOGlass，ITOFilmITO是铟锡氧化物(=IndiumTinOxide)的英文缩写，它是一种透明的导电体。通过调整铟和锡的比例，沉积方法，氧化程度以及晶粒的大小可以调整这种物质的性能。被用做电阻式和电容式触摸屏的感应材料薄的ITO材料透明性好，但是阻抗高；厚的ITO材料阻抗低，但是透明性会变差。在PET聚脂薄膜(电阻式触摸屏会用到)上沉积时，反应温度要下降到150度以下，这会导致ITO氧化不完全，之后的应用中ITO会暴露在空气或空气隔层里，它单位面积阻抗因为自氧化而随时间变化。这使得电阻式触摸屏需要经常校正。1.什么是ITO？TouchScreensuseITOfor

capacitive&resistive

sensingITO=IndiumTinOxideTin-dopedIndiumOxide.Mixtureistypically90%IndiumOxide(In2O3)and10%TinOxide(SnO2).TransparencyiseffectedbyTindopingandITOdepositionprocess(ITOthicknessandsubstratematerial).ITOinterfacesareelectricallysimilartotraditionalcopperPCBsandflexcircuits(ITOhasahighercharacteristicimpedancethancopper).CommonITOsubstratesarePET(Polyesterfilm)&glass1.什么是ITO？CapacitiveTouchScreensRequiresconductiveobject(finger)1or2ITOlayersExcellenttransparencypossible(>90%)LowpointerprecisionResistiveTouchScreensRequirespressure(stylus)forcontactbetweentworesistive/conductivelayersPronetowear&tear2ITOlayersrequired(plusspacerlayer)LowertransparencythancapacitiveHighpointerprecision2.TouchScreenImplementationMethodsCapacitiveITOGlass（电容式ITO玻璃）Lowercostthanfilm(layerforlayer)BetterconductivityExcellenttransparency(>90%)Scratch-resistantSusceptibletocrackingorshatteringCapacitiveITOFilm(电容式ITO胶片)MoreexpensivethanglassHighresistivityLesstransparentthanglassThinnerandlightermaterialCanshortorcrackifbent3.ITOSubstrates

（ITO附着介质）ITOFilm/GlassStructure三、CypressPSoc解决方案目前的电容式触摸屏解决方案中，CypressPSoC产品以可编程，设计灵活，一致性好，再加上高效的PSoCExpress/PSoCdesigner开发环境而处于领先地位。PSoCCapSense技术是根据电容感应的原理使用CSA或CSD模块来实现的。PCB板或触摸屏上相邻的感应模块或导线之间会存在寄生电容（见图四中的Cp），当有手指接近或触摸两个相邻感应模块时，相当于附加了两个电容，它们相当于并联在Cp上的电容Cf。利用PSoC的CSA和CSD技术可以检测到这个电容上的变化，从而确定有没有手指触摸。1.PSoCCapSense技术原理2.PSoC触摸屏解决方案的优点1.是一种单芯片方案，和传统方案相比减少了外部器件，降低了系统总体BOM成本。PSoCExpress/PSoCdesigner开发环境，可以极大地节省开发