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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(chǎn)的是一塊極其精密的玻璃屏幕，工人們小心翼翼地生產(chǎn)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(fù)雜，它利用人體的電流感應(yīng)進行工作，其結(jié)構(gòu)是一塊四層復(fù)合玻璃屏。
　　這塊玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層 ITO（氧化銦，透明的導(dǎo)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(nèi)層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)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(jīng)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(chǎn)品)通常使用的是電阻式觸摸屏。這種觸摸屏利用壓力感應(yīng)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(fù)合薄膜屏。
　　然而電阻式觸摸屏的技術(shù)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(zhì)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(shù)的發(fā)展。同時因為其特有的設(shè)計原理，多點觸摸的奇特功能也從不可能變?yōu)榭赡堋?
　　從這類觸摸屏的構(gòu)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(dǎo)體層外加上一塊保護玻璃層，在觸摸屏的四邊再鋪設(shè)長條的電極，它們于導(dǎo)電體內(nèi)形成低電壓交流電場，人們用手接觸屏幕后，四邊電極發(fā)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(shè)計也是對產(chǎn)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(chǎn)生的水波紋現(xiàn)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(chǔ)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(tǒng)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(yīng)。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(fù)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(wǎng)頁，隨時定點放大，使用手機訪問互聯(lián)網(wǎng)不再費勁。 
　　我們在第一章當中提到過iPhone多點觸摸技術(shù)的研發(fā)過程：
　　在iPhone研發(fā)早期，蘋果的工程師們就決定將電容式觸摸屏應(yīng)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(tǒng)的手機，已經(jīng)實現(xiàn)全觸摸控制，不過，蘋果的工程師們通過新技術(shù)的應(yīng)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(shù)應(yīng)用在iPhone之前，蘋果內(nèi)部同樣有一款半路夭折的產(chǎn)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(chǎn)品。該產(chǎn)品由Tim Bucher負責(zé)，他后來成為蘋果電腦硬件負責(zé)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(shù)加入到iPhone之中。
　　據(jù)相關(guān)人士透露，蘋果的工程師在轉(zhuǎn)移到iPhone項目之前曾經(jīng)在一款超小平板電腦重振雄風(fēng)，并且在這項計劃上工作了一年，該設(shè)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(shù)的Mac OS X系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(dǎo)電物質(zhì)。當手指觸摸在金屬層上時，觸點的電容就會發(fā)生變化，使得與之相連的振蕩器頻率發(fā)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(zhì)上，電容式觸摸屏由觸控傳感器（sensor）、驅(qū)動IC、特種玻璃組成。
　　電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊保護玻璃，雙玻璃設(shè)計能徹底保護導(dǎo)體層及感應(yīng)器。
　　在電容式觸摸屏領(lǐng)域，蘋果的工程師們進行了長期的艱苦實驗，并在一些關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破，這為iPhone日后在業(yè)內(nèi)遙遙領(lǐng)先，打下了堅實的基礎(chǔ)。
　　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(fā)電容式觸摸屏的時候，蘋果的iOS操作系統(tǒng)也在同步研發(fā)——觸摸屏和操作系統(tǒng)在研發(fā)初期就完美結(jié)合，這和市面上的其他產(chǎn)品完全不同。
　　一家國內(nèi)平板電腦廠商的老板是我的朋友，他的產(chǎn)品基于Window7操作系統(tǒng)，他曾經(jīng)向我談到Window7操作系統(tǒng)一個頗為尷尬的地方：當用戶想要關(guān)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(yīng)——對于質(zhì)量不好的觸摸屏來說，這個角落就是一個死角。
　　這個細節(jié)反映了蘋果垂直整合戰(zhàn)略的強大，在這個產(chǎn)品高度個性化的時代，只有主要的部分由自己研發(fā)，并針對同一款產(chǎn)品研發(fā)，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(shè)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(shù)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(yīng)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(yīng)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(chǎn)生電容，當被感應(yīng)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(yīng)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(diào)節(jié)裝置廣泛應(yīng)用了跨越電容。
　　這兩種電容屏很難說誰優(yōu)誰劣，絕對式電容屏的控制器檢測方式能夠很好地排除環(huán)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(huán)境噪音非常敏感——蘋果（Broadcom，蘋果觸控屏的控制器是Broadcom生產(chǎn)的）牛就牛在這里，它通過它的專利技術(shù)，近乎完美地解決了噪音問題。
　　除了技術(shù)原理上的優(yōu)勢，iPhone作為手機電容觸控應(yīng)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(qū)動范圍內(nèi)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(yīng)速度。
　　所以在電容屏本身方面，iPhone已經(jīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計。著名電子設(shè)備調(diào)查機構(gòu)iSuppli就曾經(jīng)指出，Apple打破業(yè)內(nèi)常規(guī)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(gòu)就可以發(fā)現(xiàn)，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(zhuǎn)換為一組代表x、y位置信息的數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)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(yōu)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(shù)轉(zhuǎn)換之外的大部分觸控控制任務(wù)都交給主CPU的做法，iPhone能夠有“一觸即發(fā)”的操作快感就不難理解了。

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