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經濟參考網讀書頻道

iPhone觸摸屏稱雄世界

正如前文中提到的一樣，蘇州工廠的工人們正在生產的是一塊極其精密的玻璃屏幕，工人們小心翼翼地生產以保證全世界iPhone用戶的完美體驗。
　　iPhone使用的電容式觸摸屏的原理相當復雜，它利用人體的電流感應進行工作，其結構是一塊四層復合玻璃屏。
　　這塊玻璃屏的內表面和夾層各涂有一層 ITO（氧化銦，透明的導電電阻），最外層是一薄層矽土玻璃保護層（00015mm），夾層ITO涂層作為工作面，四個角上引出四個電極，內層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環境。
　　當我們用手指觸摸iPhone的屏幕時，由于人體電場，用戶和觸控屏表面形成以一個耦合電容，由于屏上接有高頻信號，于是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分別從觸控屏的四角上的電極中流出，并且流經這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對這四個電流比例的精確計算，得出觸摸點的位置。
　　此前市面上的普通觸摸屏手機(如摩托羅拉、索尼愛立信、三星、多普達等品牌的產品)通常使用的是電阻式觸摸屏。這種觸摸屏利用壓力感應進行控制，它的主要組成部分是一塊與顯示屏表面非常匹配的電阻多層復合薄膜屏。
　　然而電阻式觸摸屏的技術在功能上僅限于單點觸摸，并且由于電阻觸摸屏幕正面沒有較硬的材質進行保護，在用戶的日常使用過程中，比較容易造成屏幕損壞。
　　iPhone的誕生改變了這一切，iPhone的電容式觸摸屏解決了電阻觸摸屏幕的最大問題——高硬度的觸摸外屏的使用，使電容觸摸屏有了華麗的外觀以及堅硬的外殼，大大促進觸摸屏技術的發展。同時因為其特有的設計原理，多點觸摸的奇特功能也從不可能變為可能。 
　　從這類觸摸屏的構造看，它主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，再在導體層外加上一塊保護玻璃層，在觸摸屏的四邊再鋪設長條的電極，它們于導電體內形成低電壓交流電場，人們用手接觸屏幕后，四邊電極發出的電流將會以十次交叉的方式準確測出觸摸點的位置。這樣的設計也是對產品本身耐用性的保證，一般來說電容式觸控屏都能夠有充分的空間多加入一塊保護玻璃，能在使用中完全避免電阻式觸控屏極易產生的水波紋現象，更好地保證觸摸屏的畫面顯示效果。 
　　在電容式觸控屏觸摸原理的基礎上，多點觸控操作成為目前的最新科技亮點。從原理上說，電阻式觸控屏每次只能接受一個觸控點，如果觸控點增多，系統就無法對此觸摸點的位置進行正確判斷，從而無法正確響應。而電容式的觸控原理就不同，顯示屏能夠接受兩個或更多接觸點的分析判斷，以此完成更加復雜的程序操作，比如兩個手指同時作用放大或縮小圖片，還可瀏覽網頁，隨時定點放大，使用手機訪問互聯網不再費勁。 
　　我們在第一章當中提到過iPhone多點觸摸技術的研發過程：
　　在iPhone研發早期，蘋果的工程師們就決定將電容式觸摸屏應用到了手機上，這給iPhone帶來了完美的多點觸控感受。在此之前，許多基于Windows Mobile操作系統的手機，已經實現全觸摸控制，不過，蘋果的工程師們通過新技術的應用，將消費者對觸摸屏的體驗完全進行了重新定義。
　　鮮為人知的是，在這項新技術應用在iPhone之前，蘋果內部同樣有一款半路夭折的產品，成為了iPhone的“墊腳石”，這便是一款叫做“Safari Pad”的記事本大小的產品。該產品由Tim Bucher負責，他后來成為蘋果電腦硬件負責人。但是這款“Safari Pad”最終夭折了。不過正是由于Tim Bucher的影響力，喬布斯才最終將多點觸摸技術加入到iPhone之中。
　　據相關人士透露，蘋果的工程師在轉移到iPhone項目之前曾經在一款超小平板電腦重振雄風，并且在這項計劃上工作了一年，該設備的大小是目前iPhone Touch的15倍。這款平板電腦同樣整合了帶有多點觸摸技術的Mac OS X系統，該系統正是iPhone隨后使用的。
　　電容式觸摸屏是在玻璃表面貼上一層透明的特殊金屬導電物質。當手指觸摸在金屬層上時，觸點的電容就會發生變化，使得與之相連的振蕩器頻率發生變化，通過測量頻率變化可以確定觸摸位置獲得信息。在本質上，電容式觸摸屏由觸控傳感器（sensor）、驅動IC、特種玻璃組成。
　　電容式觸摸屏的構造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，再在導體層外加上一塊保護玻璃，雙玻璃設計能徹底保護導體層及感應器。
　　在電容式觸摸屏領域，蘋果的工程師們進行了長期的艱苦實驗，并在一些關鍵技術上取得了突破，這為iPhone日后在業內遙遙領先，打下了堅實的基礎。
　　值得一提的是，蘋果的垂直整合策略在其多點觸控取得成功的過程中功不可沒。在蘋果的工程師們開始開發電容式觸摸屏的時候，蘋果的iOS操作系統也在同步研發——觸摸屏和操作系統在研發初期就完美結合，這和市面上的其他產品完全不同。
　　一家國內平板電腦廠商的老板是我的朋友，他的產品基于Window7操作系統，他曾經向我談到Window7操作系統一個頗為尷尬的地方：當用戶想要關閉一個程序，用手指點向屏幕右上角的那個“X”時，有時點好幾次都沒有反應——對于質量不好的觸摸屏來說，這個角落就是一個死角。
　　這個細節反映了蘋果垂直整合戰略的強大，在這個產品高度個性化的時代，只有主要的部分由自己研發，并針對同一款產品研發，才能獲得最完美的用戶體驗。
　　小貼士：為什么其他廠商的觸摸屏總是感覺不如iPhone順暢？
　　在iPhone一炮走紅后，包括HTC、三星、摩托羅拉、索愛、諾基亞等手機廠商爭先恐后地推出了自己的電容式觸摸屏手機。
　　但讓許多用戶感到奇怪的是，同樣電容式觸控屏，都是高性能處理器，為什么其他手機的觸控感受始終不如iPhone？
　　硬件方面的原因主要在兩個地方，一是觸控屏本身，二是手機自身的硬件設計。
　　同是投射式電容屏，但蘋果的和其他各家的還是有很大不同，首先，iPhone的電容屏是交互式電容屏，不同于其他大多數手機采用的絕對式電容屏。
　　所謂絕對式電容屏又稱自我式電容屏，它利用被感應的物體（例如人的手指）作為電容的另一個極板，該物體在傳感電極和被傳感電極之間感應出電荷，從而被感知，報告位置。而iPhone式的交互電容，又稱跨越電容，其通過相鄰電極的耦合產生電容，當被感應物體從一個電極到另一個電極的電場線時，交互電容的改變被感知，從而報告位置。前一種其實早就被廣泛應用在我們的生活中，比如筆記本的觸控板，就是一種自我式電容屏，而蘋果的也不是什么全新的家伙，汽車上的汽油調節裝置廣泛應用了跨越電容。
　　這兩種電容屏很難說誰優誰劣，絕對式電容屏的控制器檢測方式能夠很好地排除環境干擾，屏蔽同度噪音，而iPhone的跨越式電容屏則更加準確，更加靈敏，但對環境噪音非常敏感——蘋果（Broadcom，蘋果觸控屏的控制器是Broadcom生產的）牛就牛在這里，它通過它的專利技術，近乎完美地解決了噪音問題。
　　除了技術原理上的優勢，iPhone作為手機電容觸控應用的先行者，在電容屏制造工藝上也有一套獨特的東西，這點讓人非常佩服。例如，蘋果的觸控屏采用的是一種專利保護的單層制造工藝，也就是說它的X，Y ITO在同一層，能避免一些兩層圖案間的距離變化和貼合誤差帶來的不良；而對于電容屏的外圍電路均勻性，普通電容屏的方法是在IC驅動范圍內做成等勢電阻，而iPhone的模式則是通過降低外圍電路的電阻來達到相對的均勻，降低外圍電路電阻方式顯然更好，能得到更快的反應速度。
　　所以在電容屏本身方面，iPhone已經占有先手。
　　而iPhone超凡的觸控感受最大的功臣其實還不是這塊得天獨厚的觸控屏，而是它獨特的手機結構設計。著名電子設備調查機構iSuppli就曾經指出，Apple打破業內常規的把最大部分成本花費在了改善用戶體驗上，因此，我們看iPhone的硬件架構就可以發現，為了處理一個小小的觸控屏，apple動用了三塊芯片，一個Broadcom的模擬信號處理器，用來處理觸控屏傳感器傳來的模擬信號，轉換為一組代表x、y位置信息的數據流，一個飛利浦（NXP）ARM7 CPU，用來作為手勢算法處理器，把觸控指令解析出來（后期iPhone型號把這兩個芯片整合在一起成為一個雙核結構的處理器，稱為改進型Broadcom芯片），而主處理器則有一個高級別的優先獨立線程專門處理觸控操作類指令。
　　相對于其他電容觸控手機大多把除了模數轉換之外的大部分觸控控制任務都交給主CPU的做法，iPhone能夠有“一觸即發”的操作快感就不難理解了。

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