Мультитач Технологии. Часть 1: Сенсор Для Сферических Поверхностей

Мультитач хардвер

На исследовательской стадии работы над полусферической поверхности большого диаметра автором были изучены все существующие мультитач технологии.

Для упрощения принятия решения была создана таблица сравнений (compare table), где были сопоставлены все известные мультитач технологиипо следующим критериям:

• мультитач (Мultitouch)
• величина поверхности (Surface Size)
• возможная кривизна (сфера) поверхности (Curved surface)
• прозрачность поверхности (Transmissivity/optics)
• компактность инсталляции (All-in installation)
• чувствительность к освещённости (Сensitive to ambient lighting conditions)
• чувствительность к вибрации (Sensitivity to Vibration)

Первая группа не подходила к решению задач на сферической поверхности (например: SAW и инфракрасная-рамка, резистивные и ёмкостно-поверхностные решения).

Ко второй группе относятся технологии не позволяющие дать решение сохраняющее прозрачность экрана, такие как: "в ячейке" резистивные и "в ячейке" инфракрасная.

К третьей группе относятся технологии, которые требуют установки дополнительного оборудования в помещении (например, видео камер, отражателей, перчаток, штифта или датчиков). 

Отдельно требуется пояснение причин отказа от подхода, используемого фирмой Microsoft в устройствах Kinect. 

Kinect использует инфракрасный передатчик для получения шаблона ближайших точек, отразивших инфракрасные лучи. Искажение этого шаблона и измерения времени, которое потребовалось для отражения всех лучей от объектов в этом пространстве позволяет создавать точные карты глубины пространства перед камерой. Изменения обновляются 30 раз в секунду и позволяют точно обнаружить движения, распознать лица и решать другие задачи. Здесь важно определить, что означает "точные" в предыдущем предложении. 
Kinect способен "видеть" объект на расстоянии от 1,2 до 3,5 метров от камеры, с достаточно ограниченным восприятием в диапазоне от 0,7 до 6 метров. Обзор (угол видемости) составляет 57º по горизонтали и 43º по вертикали. Карта глубины с точностью до около 1см. 
Эти данные ясно показывают, что движение и жест обнаруживаемый с использованием Kinect просто не будет работать на поверхности сферического экрана, так как точность не достаточно высока и угол зрения камеры является слишком узким.
Но в нашем случае этот подход неприемлем по причинам того, что надо реагировать только на жесты, произведённые непосредственно на поверхности Глобуса, поэтому не существует единой точки позволяющей видеть все возможные точки касания одновременно.

Таким образом, остаётся только два подхода:

1. Проективно-Инфракрасный (projective infrared) - это когда источники и приёмники инфракрасного излучения находятся с внутренней стороны мультитач поверхности.

Это решение имеет целый ряд недостатков:

• Чуствительность к вибрации. 
• Чуствительность при воздействии прямых солнечных лучей на качество и функциональность системы. 
• Так например, исключена возможность использования этого подхода в открытых и незащищённых от прямых и отраженных солнечных лучей в помещениях.
• Чуствительность при воздействии отражённых солнечных лучей (солнечных зайчиков).
• Чувствительность к изменению освещённости в помещении (например: включение/выключение света),
• Сбои при загрязнении поверхности.

2. Проективно-ёмкостное (Projective Capacitive - PCT) - это когда датчики в виде сетки электродов (возможно и просто проволочек) нанесены на внутреннюю сторону поверхности.

За счёт измерения изменений емкости, при касании пальцем поверхности, вычисляется координата этой точки.
Для реализации этого подхода сначала необходимо было найти способ или разработать технологию позволяющую нанесение проводников (проволочек) внутри сферической поверхности.

При попытке использования "баблинга" (надувание), при изготовление сферы из плоскости - все провода порвутся от натяжения. 

Приклеить проводки на внутренней поверхности сферы невозможно поскольку при натяжении приклеиваемого проводка он безусловно отрывается от поверхности сферы, т.к. расстояние по прямой между двумя точками внутри сферы больше длинны хорды, т.е. поскольку при приклеивании происходит его натяжение, и он стремиться оторваться от поверхности сферы.

<object classid="clsid:d27cdb6e-ae6d-11cf-96b8-444553540000" width="395" height="302"><param name="allowFullScreen" value="true" /></object></p> Попытки использования фолий заранее обречены, по тем-же причинам, по которым невозможно без складок завернуть футбольный мяч в платок..

Для реализации этого типа мультитач технологии необходимо:

1. Создание робота по приклеиванию проволочек к внутренней поверхности линзы или полусферы.
2. Мультитач контроллер способный воспринимыть сигналы с больших поверхностей.