کاروتک

تکنولوژی و علمی

تلویزیون و سینما

تلویزیون کاروتک

چند روز پیش بود که در مترو به‌صورتی اتفاقی شنیدم که شخصی به شخصی دیگر می‎گفت که کودک او سعی می‌کند تا روی همه چیز در خانه آن‌ها مانند کتاب‌ها، بشقاب‌ها و حتی مادرش انگشت خود را بکشد تا آن‌ها را درست مانند یک تصویر روی نمایشگرهای لمسی محو کند. این موضوع را به فکری عمیق فرو برد که برای بسیار از ما، دانشی که در مورد این نمایشگرهای براق داریم بیشتر از دانش آن کودک نوپا نیست. بنابراین شروع به تحقیق کردم و تصمیم گرفتم که این مقاله را بنویسم تا هم شما و هم من دانش کافی را در مورد این پدیده دوست داشتنی به‌دست آوریم؛ با کارو تک همراه باشید.

قبل از اینکه شروع به تحقیق در مورد نحوه عملکرد نمایشگرهای لمسی کنم، متوجه شدم که یک فناوری بزرگ و جهانی در پشت پدیده لمس و کشیدن انگشت خود روی نمایشگرهای لمسی وجود دارد. در حال حاضر دو سیستم پرکاربرد در مورد نمایشگرهای لمسی با نام‌های خازنی و مقاومتی وجود دارد. برای سادگی این موضوع، من در اینجام روی این دو سیستم تمرکز خواهم کرد و در نهایت به جایی مقاله خود را خواهم رساند که کارشناسان فکر می‌کنند فناوری نمایشگرهای لمسی به آن سمت حرکت می‌کند.

نمایشگرهای مقاومتی

این نمایشگرها ابتدایی‌ترین و رایج‌ترین نوع نمایشگرهای لمسی هستند. در واقع شما این نمایشگرها را در دستگاه‌های مختلفی مانند خودپرداز‌ها، سوپرمارکت‌ها و مکان‌هایی دیگر می‌بینید و در مواردی دیده‌اید که برای کار کردن با آن‌ها نیاز به آن خودکارهای خاکستری کوچک است. اگر شما به اندازه کافی این نمایشگرها را فشار دهید، می‌توانید احساس کنید که نمایشگرهای آن‌ها کمی خم می‌شود. این دقیقا همان چیزی است که باعث می‌شود نمایشگرهای مقاومتی کار کنند. برای درک بهتر این موضوع، به تصویر زیر نگاه کنید تا متوجه شوید که چگونه دو لایه رسانای الکتریکی خم می‌شوند تا یکدیگر را لمس کنند.

یکی از آن لایه‌های زرد رنگ دارای مقاومت و لایه دیگر دارای خاصیت رسانایی الکتریکی است که با شکافی از نقاط کوچک به نام اسپیسر از هم جدا می‌شوند تا دو لایه را تا زمانی که شما نمایشگر را لمس خواهید کرد، دور از هم نگه دارد.یک جریان الکتریکی همیشه از آن لایه‌های زرد عبور می‌کند، اما وقتی انگشت شما به نمایشگر برخورد می‌کند، این دو لایه به سمت هم فشرده می‌شوند و جریان الکتریکی در نقطه تماس شما تغییر می‌کند. در نهایت نرم‌افزار یا سیستم‌عامل دستگاه شما هم متوجه این لمس می‌شود و عملکرد مربوط به آن نقطه را انجام می‌دهد.

نمایشگرهای لمسی مقاومتی بادوام و ثابت هستند، اما خواندن از روی آن‌ها بسیار سخت است، زیرا لایه‌های متعدد ان نور محیط را بیشتر از رقیب خود منعکس می‌کنند. آن‌ها همچنین می‌توانند در هر بار فقط یک لمس را انجام دهند؛ یعنی برای مثال شما نمی‌توانید درست مانند چیزی که روی آیفون‌ها می‌بینیم با استفاده از دو انگشت روی نمایشگرهای گفته شده زوم کنید. به همین دلیل است که دستگاه‌های پیشرفته بسیار بیشتر از نمایشگرهای لمسی خازنی استفاده می‌کنند که  هر چیزی را که رسانای الکتریکی است را تشخیص می‌دهد.

نمایشگرهای خازنی

برخلاف نمایشگرهای لمسی مقاومتی، نمایشگرهای خازنی از فشار انگشت شما برای ایجاد تغییر در جریان الکتریسیته استفاده نمی‌کنند. در عوض، آن‌ها با هر چیزی که بار الکتریکی دارد کار می‌کنند. ازجمله موادی که روی این نمایشگرهای جذاب کار می‌کنند، پوست انسان‌ها است.

نمایشگرهای لمسی خازنی از موادی مانند مس یا اکسید قلع ایندیم ساخته شده‌اند که بارهای الکتریکی را در شبکه‌ای الکترواستاتیکی از سیم‌های کوچک ذخیره می‌کنند که هر کدام کوچک‌تر از یک موی انسان است.

در حال حاضر ما دو نوع اصلی از نمایشگرهای لمسی خازنی با نام‌های نمایشگرهای سطحی و پرتابی داریم. مت روزنتال، مدیر سیستم‌های تعبیه شده در شرکت Touch Revolution، می‌گوید که نمایشگرهای خازنی سطحی از حسگرهای در گوشی‌ها و یک فیلم نازک با توزیع یکنواخت در سراسر سطح، درست مانند تصویر بالا، استفاده می‌کند، در حالی که نمایشگرهای خازنی پرتابی از شبکه‌ای از ردیف‌ها و ستون‌ها با یک تراشه جداگانه برای سنجش استفاده می‌کند. در هر دو این موارد، هنگامی که یک انگشت به نمایشگر برخورد می‌کند، یک بار الکتریکی کوچک به انگشت شما منتقل می‌شود تا مدار گفته شده کامل شود و افت ولتاژ در آن نقطه از نمایشگر ایجاد می‌کند. بنابراین به همین دلیل است که وقتای دستکش می‌پوشید، نمایشگرهای خازنی کار نمی‌کند، چرا که پارچه جریان الکتریکی را از خود عبور نمی‌دهد، مگر این که با نخ رسانا درست شده باشد. بعد از طی شدن تمام این مراحل، نرم‌افزار مکان این افت ولتاژ را پردازش می‌کند و دستور‌العمل بعدی را به گوشی می‌دهد.

نسل آینده نمایشگر گوشی‌های هوشمند چیست؟

فناوری‌های جدیدتر نمایشگرهای لمسی در حال توسعه هستند، اما نمایشگرهای لمسی خازنی در حال حاضر استاندارد قطعی این صنعت هستند. بزرگ‌ترین چالش نمایشگرهای لمسی، توسعه آن‌ها برای سطوح بزرگ‌تر است. در واقع فعالین این صنعت با چالشی روبه‌رو هستند و آن هم چیزی نیست جز تداخل میدان‌های الکتریکی نمایشگرهای بزرگ با اغلب قابلیت‌های سنجش آن‌ها.

مهندسان نرم‌افزار شرکت Perceptive Pixel که نمایشگرهای چند لمسی را طراحی می‌کنند، از فناوری به نام بازتاب کلی داخلی خنثی یا همان FTRI برای نمایشگرهای بزرگ‌تر خود که به اندازه 82 اینچ هستند، استفاده می‌کنند. هنگامی که یک نمایشگر FTRI را لمس می‌کنید، نور را برای شما پخش می‌کند و چندین دوربین در پشت صفحه این نور را به‌عنوان یک تغییر نوری تشخیص می‌دهند. این مورد درست مانند آن چیزی است که در نمایشگرهای خازنی دیده بودیم که تغییرات جریان الکتریکی را تشخیص می‌داد.

نمایشگرهایی با فناوری‌های متفاوت

تا اینجای مقاله به دو فناوری اصلی مربوط به نمایشگرهای لمسی پرداختیم. حال قصد داریم که به سراغ فناوری‌های دیگری برویم که در بازار کمتر می‌بینیم، اما وجود دارند و در بعضی از محصولات به کار گرفته می‌شوند.

نمایشگرهای مادون قرمز

درست مانند پرتو‌های چشم جادویی در زنگ‌های هشدار مزاحم، یک نمایشگر لمسی مادون قرمز از الگوی شبکه‌ای از LEDها و فوتوسل‌های آشکارسازی نور استفاده می‌کند که در طرفین نمایشگر و روبه‌روی هم قرار گرفته‌اند. در این نمایشگرها، LEDها نور مادون قرمز را به جلوی نمایشگر می‌تابانند که این موضوع شباهت‌هایی با تارهای عنکبوت نامرئی دارد. اگر صفحه را در نقطه‌ای لمس کنید، دو یا چند پرتو را صرع خواهید کرد و به واسطه همین موضوع محل لمس شما محاسبه می‌شود. نمایشگرهای لمسی در کتاب‌خوان‌های الکتریکی سونی، درست مانند چیزی که در زیر می‌بینید، به این ترتیب کار می‌کند. از آن‌جایی که یک پرتو را قطع می‌کنید، برای نمایشگرهای مادون قرمز فرقی نمی‌کند که شما از یک قلم استفاده کنید یا انگشتتان، چرا که در نهایت این قطع شدن نور است که اهمیت دارد.

فناوری موج آکوستیک سطحی

در کمال تعجب، این فناوری نمایشگرهای لمسی انگشت شما را با استفاده از صدا به جای نور تشخیص می‌دهد. امواج صوتی اولتراسونیک که برای شنیده شدن توسط انسان بیش از حد هستند، در لبه‌های نمایشگر تولید می‌شوند و در سراسر سطح آن به عقب و جلو منعکس خواهند شد. هنگامی که نمایشگر را لمس می‌کنید، پرتوهای صوتی را قطع می‌کنید و مقداری از انرژی آن‌ها را جذب می‌کنید. کنترلر ریزتراشه نمایشگر دقیقا از جایی که نمایشگر را لمس کرده‌اید، محل لمس شما را مشخص می‌کند.

تصویربرداری میدان نزدیک

تا به حال به این موضوع دقت کرده‌اید که اگر دست خود را به سمت یک رادیو نزدیک کنید، آن دستگاه شروع به تولید صداهای وز وز می‌کند؟ یکی از اصلی‌ترین دلایل این موضوع آن است که بدن شما روی میدان الکترومغناطیسی که امواج ورودی رادیو در آنتنشان اطراف آنتن خود دریافت می‌کنند، تاثیر بسیار زیادی خواهد گذاشت. هر چه که شما به آن امواج نزدیک‌تر می‌شوید، تاثیری که روی آن می‌گذارید هم بیشتر خواهد شد. نمایشگرهای لمسی میدان نزدیک یا همان NFI به روشی کاملا مشابه کار می‌کنند. همانطور که انگشت خود را از نزدیکی این نمایشگرها عبور می‌دهید، لمس شما را بلافاصله حس می‌کنند. این فناوری بسیار قوی‌تر از تمام فناوری‌های مشابه دیگر است و از آن‌ها بیشتر در محیط‌های خشن و سخت، مانند محیط‌های نظامی، استفاده می‌نمایند. برخلاف بسیاری از فناوری‌های دیگر، آن‌ها همچنین می‌توانند لمس قلم‌ها، قلم‌های استایلوس یا حتی لمس به‌وسیله دستکش را تشخیص دهند.

قلم‌های نوری

قلم‌های نوری شکل بسیار اولیه‌ای از نمایشگرهای لمسی بودند، اما به‌روشی کاملا متفاوت از نمایشگرهای لمسی مدرن کار می‌کردند. در نمایشگرهای رایانه‌ای به سبک قدیمی، تصویر با استفاده از پرتو‌های الکترونی که به جلو و عقب اسکن می‌شدند، ترسیم خواهند شد. این فناوری را در تلویزیون‌هایی که با استفاده از لوله پرتو کاتدی کار می‌کردند به‌وضوح می‌دیدیم. قلم‌هایی که روی این نمایشگرها استفاده می‌شد، حاوی یک سلول فوتوالکتریک بود که پرتو‌های الکترونی را هنگام عبور تشخیص می‌داد و سیگنالی را به کامپیوتر از طریق کابلی که به آن متصل بود، ارسال می‌کرد. از آن‌جایی که کامپیوتر در هر لحظه دقیقا می‌دانست که پرتو الکترونی در کجا قرار دارد، می‌توانست متوجه شود که قلم به کجا اشاره می‌کند. از قلم‌های نوری می‌توان برای انتخاب آیتم‌های موجود در منوها یا متن‌ها از روی صفحه، درست مانند موس‌ها، یا همانطور که در تصویر زیر می‌بینید، برای ترسیم طرح‌های گرافیکی استفاده کرد.

مزایا و محدودیت‌ها استفاده از نمایشگرهای لمسی

مزایا

نکته مهم در مورد فناوری نمایشگرهای لمسی این است که استفاده از آن برای افراد مختلف فوق‌العاده آسان است. نمایشگرهای لمسی می‌توانند به همان اندازه اطلاعات و دکمه‌های لمسی را نمایش دهند که افراد برای انجام یک کار خاص نیاز دارند. این فرایند نه بیشتر و نه کمتر رخ خواهد داد و افراد را در یک فرآیند کاملا پیچیده به‌روشی بسیار ساده و سیستماتیک، هدایت می‌کند. به همین دلیل است که فناوری نمایشگرهای لمسی برای کیوسک‌های اطلاع‌رسانی عمومی، دستگاه‌های صدور بلیط در ایستگاه‌های راه‌آهن و مکان‌هایی دیگر، دستگاه‌های رای‌گیری الکترونیکی، صندوق خواربارفروشی سلف سرویس، رایانه‌های نظامی و بسیاری از برنامه‌های مشابه که استفاده از رایانه‌های دارای نمایشگر و کیبورد در آن‌ها سخت است، عالی به‌نظر می‌رسد.

اکثر ما در حال حاضر صاحب یک گوشی آیفون یا اندرویدی هستیم که روی آن نمایشگرهایی چند لمسی وجود دارد.مزیت بزرگ در اینجا این است که نمایشگر می‌تواند فضایی را به شما نمایش دهد که روی آن دقیقا همان کارهایی که با استفاده از دکمه‌ها انجام می‌دادید را در حال حاضر با استفاده از انگشت‌های خود انجام دهید. اگر می‌خواهید که تماس تلفنی برقرار کنید، می‌تواند ارقام معمول صفر تا نه را نمایش دهد تا بتوانید با استفاده از آن‌ها شماره‌گیری کنید. اگر می‌خواهید یک پیامی را برای کسی ارسال نمایید، می‌توانید یک کیبورد، درست مانند چیزی که در کامپیوترهای می‌بینیم را به شما نمایش دهد تا بتوانید با استفاده از آن پیام خود را بفرستید. نمایشگرهای لمسی را در حال حاضر می‌توانیم پرکاربردترین فناوری دنیا به‌حساب آوریم که در هر لحظه در حال تغییر است تا انتظارات شما را برآورده کند.

یکی دیگر از مزیت‌های نمایشگرهای لمسی این است که آن‌ها قطعات متحرک ندارند. یک کیبورد معمولی کامپیوتری از 102 کلید تشکیل شده که هر کدام از آن‌ها 204 نقطه تماس (در واقع دو نقطه در هر کلید) و 102 سیستم لاستیکی یا فنری دیگر برای جدا نگهداشتن محل‌های اتصال، به‌علاوه مدارهای چاپی، کابل‌ها و موارد دیگر دارند. به مرور زمان، کیبوردهای معمولی کامپیوترها به سمت فرسودگی و نابود حرکت می‌کنند که این موضوع را می‌توانیم به‌وضوح در کیبورد لپتاپ‌ها مشاهده کنیم. نمایشگرهای لمسی هیچ قطعه‌ای ندارند، بنابراین از نظر تئوری هرگز فرسوده نخواهند شد. تمیز کردن آن‌ها در مواردی مانند دستگاه‌های چاپ و دریافت بلیط عمومی بسیار آسان‌تر و بهداشتی‌تر است.

تقریبا همه ما می‌دانیم که گوشی‌های هوشمند، کتاب‌خوان‌های الکترونیکی و تبلت‌ها چه چیزهایی هستند، اما رایانه‌های شخصی و لپتاپ‌های مبتنی‌بر فناوری‌های لمسی هنوز نسبتا غیر معمول هستند. در سال 2008، مایکروسافت اعلام کرد که فناوری‌های لمسی در نسخه‌های آینده سیستم‌عامل ویندوز به‌طور برجسته‌تری به چشم خواهند خورد و به‌صورتی جدی باعث منسوخ شدن موس‌ها و کیبوردهای رایانه‌ای می‌شود. آن‌ها چهار سال بعد از اعلام این موضوع، از اولین سری لپتاپ‌های سری سرفیس خود با نمایشگرهای لمسی رونمایی کردند، اما فروش آن‌ها به‌طوری ناامیدکننده پایین بوده است.

محدودیت‌ها

اگرچه بسیاری از ما هر روز از زندگی‌مان با خوشحال از گوشی‌های هوشمند و تبلت‌های خود استفاده می‌کنیم، اما وقتی صحبت از کار به میان می‌آید، هنوز تا حد زیادی روی رایانه‌های رومیزی خود قفل شده‌ایم و برای استفاده از آن‌ها نیاز داریم تا از موس و کیبوردهایی استفاده کنیم. در واقع باید این موضوع را قبول کنیم که استفاده از نمایشگرهای لمسی برای کار کردن با بعضی از برنامه‌ها به هیچ عنوان خوب نیست و عملا خود را بسیار زیاد محدود کرده‌ایم و بهتر است که از موس و کیبورد در هنگام کار کردن با آن‌ها استفاده کنیم.

هنگامی که در حال انجام کاری به سادگی سفارش دادن یک پیتزا یا بررسی موجودی بانک خود هستید، تنها کافیست که روی نمایشگر خود بزنید و آن برنامه مورد نظر خود را باز کنید، اما اگر می‌خواهید که یک مقاله را ویرایش کنید، برنامه‌نویسی انجام دهید، باگ‌های مربوط به یک وبسایت را رفع نمایید یا هر چیز دیگری که به ورودی‌های بسیار زیادی نیاز دارد، نمایشگرهای لمسی می‌توانند که سرعت شما را کاهش دهند و شما را ناامید کنند. در واقع آن‌ها برای این کار بیش از حد دست و پاچلفتی و مبهم هستند!

بسیاری از ما که دوست داریم زیاد بنویسیم، یک کیبورد معمولی کامپیوتری کارمان را به‌صورتی سریع‌تر و دقیق‌تر از یک کیبورد پاپ آپ که در نمایشگرهای لمسی به ما نشان داده می‌شود، راه می‌اندازد. این موضوع نشان‌دهنده آن است که بسیاری از مردم نیاز به بهبود گوشی‌های هوشمند خود با استفاده از کیبوردهای فیزیکی دارند. به جای آنکه تلاش کنیم تمام برنامه‌ها را برای استفاده از نمایشگرهای لمسی بهینه کنیم، بهتر است که تعدادی از آن‌ها که واقعا با نمایشگرهای لمسی سازگار هستند را بهینه کنیم.

سوال اصلی که در پایان باید مطرح شود؛ چه کسی نمایشگرهای لمسی را اختراع کرد؟؟

خودروها، هواپیما‌ها، رایانه‌ها و موتورهای بخار همان چیزهایی هستند که باید نمایشگرهای لمسی را متعلق به آن دسته بدانیم.

شاید از خود بپرسید که منتظور ما دقیقا از گفتن این جمله چیست؟ خب باید به شما بگوییم که در دنیا نمی‌توان یک مخترع قطعی را برای آن‌ها پیدا کرد و نمایشگرهای لمسی هم دقیقا به همین شکل هستند. به‌عبارت دیگر هیچ مخترع زن و مردی به‌تنهایی نمایشگرهای لمسی را اختراع نکرده است.

اولین اختراعی که هر نوع شباهتی به استفاده از یک نمایشگر لمسی مدرن دارد، همان قلم‌های نوری بودند که با استفاده از فتوسلی که در یک سر و سیمی که در یک طرف دیگر آن‌ها قرار داشت و آن‌ها را به کامپیوتر وصل می‌کرد و می‌‌توانستیم با استفاده از آن‌ها تصاویر گرافیکی فوق‌العاده را ثبت کنیم، بودند. این سیستم در اوایل دهه 1950 توسعه یافت و بخشی از یکی از اولین سیستم‌های کامپیوتری با ویژگی‌های گرافیکی، یعنی Project Whirlwind بودند. با این حال، قلم‌های نوری واقعا مانند نمایشگرهای لمسی مدرن کار نمی‌کنند، زیرا هیچ چیز خاصی در مورد خود نمایشگر وجود نداشت. در واقع همه چیزهای هوشمند در داخل قلم و رایانه‌ای که به آن متصل بود، اتفاق می‌افتاد.

در طول دهه‌های 1960 و اوایل دهه 1970، یکی دیگر از زمینه‌های کلیدی در توسعه نمایشگرهای لمسی از جایی شروع شد که دانشمندان کامپیوتری روی موضوعی با نام تعامل انسان و کامپیوتر یا همان HCI کار می‌کردند. در واقع آن‌ها تلاش می‌کردند تا شکاف بین انسان‌ها و کامپیوترها را کاهش بدهند و سپس از بین ببرند. از جمله این افراد می‌توانیم به داگلاس انگلبارت، مخترع موس کامپیوتری، ایوان ساترلند، یکی از پیشگامان در زمینه گرافیک کامپیوتری و واقعیت مجازی، و آلن کی، یکی از همکاران ساترلند که به پیشرفت روزافزون رابط‌های کاربری گرافیکی کمک کرد، اشاره کنیم.

اولین ابزاری که به هر شکلی مانند یک نمایشگر لمسی مدرن کار می‌کرد، حسگر تماسی متمایزکننده یا همان DCS نام داشت که در تاریخ 7 اکتبر سال 1975 توسط جورج اس هرست و ویلیام سی کلول در شرکت Elographics درست شد. این نمایشگر بسیار شبیه‌به یک نمایشگر لمسی مقاومتی مدرن، یعنی همان دستگاهی که در بالاتر به آن اشاره کردیم که از دو لایه تشکیل شده بود و با تماس دو لایه با هم لمس را تشخیص می‌داد، بود. مهم‌تر از همه چیز، این نمایشگر طراحی شده بود که با ابزارهای نوشتنی و نه توسط هیچ بخشی از دست نویسنده، کار کند. بنابراین آنچنان مانند یک دستگاه لمسی مدرن نبود و توانایی انجام کارها با استفاده از دست انسان‌ها را نداشت.

بسیاری از مردم فکر می‌کنند که نمایشگرهای لمسی زمانی وارد بازار شد که استیو جابز برای اولین بار در سال 2007 از آیفون رونمایی کرد، اما رایانه‌های لمسی دستی در آن زمان به مدت 20 سال بود که در بازار حضور داشتند. یکی از اولیه نمونه‌های آن Linus Write-Top بود که در سال 1987 به بازار عرضه شد. پنج سال بعد از این موضوع، اپل جد آیفون‌های خود، که روی آن لوگو اولیه معروف این شرکت قرار داشت را طی یک همکاری با شرکت ژاپنی شارژ به بازار عرضه کرد. این دستگاه که توسط یک قلم به شکل خودکار کار می‌کرد، دارای فناوری تشخیص دست خط بود. البته باید این را هم در نظر بگیریم که این فناوری در آن زمان آنچنان که باید قدرت نداشت و در بعضی از مواقع اشتباه منظور شما را درک می‌کرد. از دستگاه‌هایی که با نمایشگر لمسی به‌عنوان یک ورود و همین‌طور تشخیص دست خطر بهره می‌بردند، می‌توانیم به دستگاه سری Palm از شرکت PDA اشاره کنیم که در اواسط دهه 1990 بسیار محبوب واقع شدند.