（文章來源：電子工程網(wǎng)?）

多點觸控已是當今觸控技術開發(fā)者最熱衷的研究課題。看似簡單的觸控動作，其實背后隱藏著錯綜復雜的運作過程，包括將觸控動作轉(zhuǎn)成數(shù)位訊號，并推算觸碰位置，然后和主控端進行通訊并執(zhí)行解譯等步驟，每一個設計環(huán)節(jié)都將影響最終效能的呈現(xiàn)。

本文將對追蹤觸碰動作進行全面的闡述，從電容感測的物理原理，一直到螢幕的最終動作。包括介紹系統(tǒng)如何偵測到手指的位置，以及判讀手指位置的各種方法，并介紹手機的軟體堆疊，說明應用程式的設計方法，最后再揭露雙指捏放手勢與螢幕縮放之間的設計內(nèi)幕。

大部分的智慧型手機觸控螢幕都能對手指電容產(chǎn)生反應，觸控螢幕內(nèi)有許多排列整齊的感測器，會偵測出因手指移動所導致的電容變化。當你的手指觸碰到螢幕時，就會影響這些感測器的自容（Self-capacitance），以及彼此之間的互容（Mutual Capacitance）。大多數(shù)智慧型手機都是感測互容而不是自容。由于互容是反映一對感測器之間的互動關系，因此可用來收集有關螢幕上每個位置的資訊（X×Y個感測點）；自容則僅能用來偵測每個感測器的反應（X+Y個樣本），而不是每個點。

電容感測含有數(shù)個層：頂層是玻璃或塑膠材質(zhì)，接者依序是一個光學透明膠（OCA）層、觸控感測器及平面液晶顯示器（LCD）。觸控感測器是由許多感測元件所排列而成的網(wǎng)格，尺寸通常為5毫米×5毫米。

這些感測器采用氧化銦錫（ITO）制成。 ITO具有許多特別的屬性，為制作觸控螢幕的絕佳材質(zhì)：超過90%透明度并具有導電性。有些設計采用鉆石狀圖紋，不會和LCD的紋線重疊，視覺觀感較佳，其他則采用較簡單的「直條與橫條」圖案設計。如果在充分的光照下，以正確的角度觀察你的裝置，并關閉液晶螢幕，就能看到ITO感測器的線紋。

基本上，感測互容的原理（圖1）和感測自容完全不同。感測自容通常是量測含有感測器的電阻-電容（RC）電路之時間常數(shù)；感測互容的程序則包括量測X軸與Y軸感測器之間的互動。系統(tǒng)會感測經(jīng)過每個X軸與Y軸的訊號，借此偵測感測器之間的耦合值（圖2）。耐人尋味的是，手指的觸碰動作會降低互容耦合值，但手指觸碰動作卻會增加自容的值。

不論是哪一種方法，光量測電容是不夠的，系統(tǒng)必須回應的是電容的變化，而不是個別的電容值。系統(tǒng)會對每個感測器設定一個基準值，這個基準值是經(jīng)過長時間溫度與其他因素變化后求出的訊號長期平均值，讓系統(tǒng)允許訊號在各種狀況下產(chǎn)生些微的波動。在建構觸控螢幕系統(tǒng)時面臨其中一項挑戰(zhàn)，就是建立適當?shù)幕鶞手?。例如，當手指觸碰到螢幕，系統(tǒng)必須能適當?shù)貑?。當沾水的手指或手掌碰到螢幕時，系統(tǒng)也必須能啟動。

當感測到的電容減去基準值時，就得到一個訊號值陣列，代表圖3所示的手指觸碰狀況。有許多種方法可根據(jù)這項資訊來判斷手指的位置，其中最簡單的方法是計算質(zhì)心--質(zhì)量中心（Centriod），計算出一維或二維軸向感測數(shù)值的加權平均值。運用一維質(zhì)心計算法，根據(jù)上述例子的X軸數(shù)據(jù)，可算出（5×1+15×2+25×3+10×4）/（5+15+25+10）=150/55= 2.73。接著以液晶螢幕的解析度為標準，將這個位置值適當?shù)乜s放，以便和螢幕重疊。若ITO感測器的圖案超出液晶螢幕的邊緣，則必須進行一些轉(zhuǎn)換計算。

接觸范圍的邊緣，讓手指位置的問題變得更復雜。舉上述的陣列為例，若面板的邊緣處碰到這些線條區(qū)，采用上述的簡單質(zhì)心推算法，當左側(cè)下移時，右側(cè)就會開始被「上拉」。為解決這個問題，必須用特別的邊緣處理技巧來檢查剩下訊號的形狀，再推測手指沒有接觸到螢幕表面的部分。
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