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觸控因何而生？

以往的觸屏手機標(biāo)配手寫筆，是因為其采用的電阻屏設(shè)計需要對電阻膜施加一定的壓力才能產(chǎn)生相應(yīng)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進而達到觸控的效果，并且因為精度不足，也更適于使用手寫筆或者任意比較尖銳的物體進行精確觸控操作。而電容屏無需按壓即可操作，主要使用人體觸碰操作，甚至為了避免誤觸，還專門設(shè)計為除了手指以外的其他人體部分觸碰也大都不起作用。

在精度和操作舒適性方面都遠不如現(xiàn)在普遍使用的電容屏。以前的觸控屏幕，由于采用電阻式設(shè)計，點擊屏幕的時候需要稍微使點力壓下去才會有響應(yīng)（圖1），并且，你可以使用而現(xiàn)在的觸控屏，由于采用電容式設(shè)計，同時，它的反應(yīng)變得更為靈敏，只要有些許的接觸，屏幕就會響應(yīng)，而且支持多點觸控，不像電阻式觸控屏非常難實現(xiàn)這一點。

這就是電阻式觸控屏與電容式觸控屏的本質(zhì)差異：電阻式觸控屏的核心結(jié)構(gòu)是兩層相隔很近的導(dǎo)電層，當(dāng)有物體“壓住”屏幕上的某一個點時，兩個導(dǎo)電層會接觸導(dǎo)通，在屏幕的橫向和豎向檢測得到特定的電信號，從而分辨出該接觸點的位置坐標(biāo)，完成一次觸發(fā)操作;而與之不同的電容式觸控屏，同樣具備多層結(jié)構(gòu)，不同之處在于電容屏是在一層透明導(dǎo)電薄膜上面蓋有透明的絕緣層，當(dāng)具備導(dǎo)電能力的物體（或手指）觸控到電容屏表面時，靜電場發(fā)生了扭曲，絕緣層之間的電容發(fā)生了改變，通過這個電容信號的改變得到一個坐標(biāo)位置，從而實現(xiàn)了觸控操作（圖2）。

顯然，盡管都叫做“觸控”，但是他們的實現(xiàn)原理、使用方式是截然不同的，電容屏的原理決定了絕緣物體不能實現(xiàn)物體觸控——最簡單的例子就是冬季戴上傳統(tǒng)手套無法觸控操作。所以早年的電阻屏觸控筆（圖3）就是個尖銳物體而已，可用很多其他物品，甚至是一根牙簽來替代，但現(xiàn)在的電容屏觸控筆要復(fù)雜得多。

電容觸控筆是這樣的

說到電容觸控筆，說白了就是要模擬人體的電學(xué)特征，是利用導(dǎo)體材料制作的具有導(dǎo)電特性、用來觸控電容式屏幕完成人機對話操作用的筆（圖4）。電容筆的筆尖是具有導(dǎo)電特性，能夠和屏幕之間形成一個暫時的電容，對這個電容充電產(chǎn)生電流，從而識別觸控坐標(biāo)。而且，電容式觸控筆其實也是個統(tǒng)稱，具體細分下來，還分為EMR電感筆（Electro Magnetic Resonance，電磁感應(yīng)輸入技術(shù)）、AES主動電容筆（Active Electrostatic Solution，主動式靜電感應(yīng)技術(shù)）和被動電容筆三種不同的類型。其中，被動電容電容筆因為精度控制差，功能有限已經(jīng)被市場淘汰，主要的競爭就存在于電感筆和主動電容筆之間了，尤其是后者優(yōu)勢特別明顯。

我們都知道電和磁有許多相似之處：帶電體周圍有電場，磁體周圍也有磁場;同種電荷相斥，同名磁極也相斥;異種電荷相吸，異名磁極也相吸;變化的電場能激發(fā)磁場，變化的磁場也能激發(fā)電場;用摩擦的方法能使物體帶上電，如果用磁鐵的一極在一根鐵棒上沿同：6向摩擦幾次，也能使鐵棒磁化?；\統(tǒng)的講，電流周圍都存在磁場。無論是通電直導(dǎo)線，通電環(huán)形線圈還是通電螺線管，通電螺繞環(huán)等，它們都能產(chǎn)生磁場，即所謂電磁感應(yīng)。

電感筆就是將電磁技術(shù)應(yīng)用于觸控筆之上，隨著觸控筆的移動，屏幕內(nèi)的感應(yīng)板隨之產(chǎn)生磁場，觸控筆的共振回路就會產(chǎn)生微弱的電，這個電流在經(jīng)過反饋過程行成“震蕩”產(chǎn)生的磁，再反饋回來，通過往復(fù)循環(huán)（筆的移動觸控），在屏幕上完成信號坐標(biāo)的精確計算（圖5）。

要實現(xiàn)壓感，EMR式的電感筆就要在內(nèi)部添加電容器，通過施加壓力時筆尖位置的變化產(chǎn)生的電容器正負極之間距離的差距，從而改變電容實現(xiàn)壓力感應(yīng)（圖6）。

EMR電感筆實際上幾乎不需要供電（電池），所以可以做得非常細，適合制作成嵌入機身可插拔的方式（圖7），但是它需要在觸控屏下方帶有一層電磁感應(yīng)層，這就導(dǎo)致設(shè)備的厚度很難進一步做得輕薄，而且大屏邊緣處識別精度不高。因此它更多地應(yīng)用在手機這類小屏幕以及部分入門級產(chǎn)品上。而后來居上的AES主動電容筆就幾乎沒有EMR電感筆的缺點，在使用時，AES主動電容筆會在移動時不停發(fā)送低頻信號，這些信號包含的信息有諸如筆尖壓力、按鍵狀態(tài)等等。相應(yīng)的，觸控屏內(nèi)帶有傳感器，用多個相互呈直角排列的靜電網(wǎng)格同時負責(zé)一般觸摸和AES主動電容筆的定位（圖8）。

與一般的觸摸感應(yīng)類似，屏幕內(nèi)的一個網(wǎng)格都會和AES觸控筆形成電場，筆的位置就是根據(jù)在每個傳感器網(wǎng)格接收單元上檢測到的電荷量差異來識別的。而的壓感測試則是使用內(nèi)置的光學(xué)組件，測得快門對光線的阻擋程度，即可得到壓力等級，因此識別更準(zhǔn)確快速（圖9）。蘋果等廠商還通過內(nèi)置陀螺儀芯片（圖10）感應(yīng)觸控筆的傾斜程度，讓繪出的線條呈現(xiàn)出粗細差異，得到猶如真筆一般的使用體驗。AES的這些特點使其特別適合繪畫等應(yīng)用。

同時，AES主動電容筆不需要屏幕內(nèi)置專門的觸控筆感應(yīng)層，可以讓屏幕進一步減少厚度，也減輕重量，因此這幾年已然成為市場主流。當(dāng)然了，AES也不是完美的，它需要供電這一點還是會讓不少人覺得有些許麻煩，這恐怕是AES主動電容筆的“阿喀琉斯之踵”吧。

典型產(chǎn)品

蘋果Pencil 2

蘋果的觸控筆目前是市場上無出其右的存在。它的壓感和傾斜感應(yīng)非常好，而且筆觸感、延遲問題都得到了完善的解決。不過，它的價格也是最貴的，2代Apple Pencil的價格接近千元，著實令人咋舌。

微軟Surface Pen

微軟Surface Pen是少有的可與Apple Pencil 2直面競爭的產(chǎn)品，這款為自家Surface系列打造的觸控筆具備4096級壓感，側(cè)傾感應(yīng)也很出色。在功能性上，Surface Pen無疑是更好的那個，其筆身帶有兩個按鈕，可以實現(xiàn)更加快捷的操作，基本可以做到操作不離筆，非常好用。

華為MPencil

華為的MPencil也是為自家旗下設(shè)備推出的一款產(chǎn)品，支持4096級壓力感應(yīng)，擁有一流的“跟手性”，可根據(jù)筆尖的力度不同而變換繪線的粗細，還支持智能擦除，十分方便高效。作為和國際大廠對標(biāo)的產(chǎn)品，華為MPencil價格并不便宜，但是其功能已與其他高端產(chǎn)品非常接近，一分錢一分貨還是很有道理的。

羅技Crayon

作為著名的外設(shè)廠商，羅技產(chǎn)品非常強悍，而且兼容性出色，這款Crayon就是蘋果官方認證的第三方觸控筆產(chǎn)品。作為蘋果與羅技合作的一款重要產(chǎn)品，它承擔(dān)的使命是在低端教育市場填補蘋果Pencil過于高價而留下的空白。從書寫及日常簡單繪畫的使用操作來看，羅技Crayon非常舒適，操控也很精確，除了沒有壓感之外，其他方面一點也不輸于蘋果Pencil系列產(chǎn)品，是一款非常好的替代品，而它的價格可比蘋果自家產(chǎn)品便宜多了。

除了以上這些還有不少第三方的觸控筆，限于篇幅就不過多介紹了。這里要特別說明的是三星觸控筆用戶雖多，但都是隨機附帶，沒有單獨銷售，所以在這里也就略過了，有興趣的讀者不妨實際體驗以后再做決定。