Dotykové ovládání na displeji je nejpřirozenějším způsobem interakce. Nemusíte hledat tlačítka a zjišťovat jejich funkce. Jak se vyvíjelo a jak budeme v budoucnu ovládat počítače?
Kapacitní displeje
S kapacitní technologií pracují již několik let především touchpady počítačů, jejich přerod do displejů však zažívá rozkvět až v posledních letech. Okolo displeje anebo touchpadu se po dvou stranách nachází kapacitní snímače. V klidovém stavu má povrch určitou elektrickou kapacitu (náboj). Pokud se jej dotkneme vodivým předmětem, například prstem, dojde k odebrání určitého elektrického náboje, což snímače detekují. K úbytku náboje přitom nemusí dojít jen přímým dotykem, někdy stačí pouhé přiblížení prstu a vše funguje i přes další dielektrikum – nevodivou vrstvu. U touchpadů překrývá detekční plochu obvykle plast, společnost Apple využívá u současné generace všech MacBooků touchpad skleněný.
Rozšíření kapacitní technologie u displejů mobilních telefonů způsobila právě možnost volby velmi tvrdého nepoddajného povrchu, například tvrzeného skla. Výrobci se tak mohli začít chlubit displeji, které nelze poškrábat ani ostrým nožem či klíči v kabelce. Nicméně právě nutnost dotyku vodivým předmětem zůstává vcelku kontroverzní vlastností. Ano, můžete displej čistit rukávem i při zapnutém přístroji, aniž by tyto doteky nadělaly paseku. Nicméně především v zimě musíte při každé manipulaci s přístrojem sundávat rukavice. Přístroje využívající kapacitní displej navíc musí mít přizpůsobené prostředí pro ovládání prstem. Běžným plastovým ovládacím perem nelze displej ovládat.
Právě možnost vložení nevodivé vrstvy představuje výhodu všude tam, kde je třeba displej ochránit proti poničení. Technologie funguje například i přes tlusté odolné sklo, nachází tedy uplatnění u interaktivních kiosků a podobných terminálů.
Princip kapacitního displeje
Teprve v roce 2002 uvedla společnost 3M zcela novou metodu detekce dotyku na povrchu skla. Každý dotyk na povrchu vyvolá mechanickou odezvu skla, kterou pak lze prostřednictvím minimálně tří piezoelektrických snímačů a složitých algoritmů interpretovat na místo dotyku. Piezoelektrický materiál mění svůj elektrický odpor v závislosti na mechanickém namáhání. Určení místa dotyku pak funguje podobně jako při lokalizaci uživatele mobilní sítě – triangulací. Jednotlivé snímače poskytnou informaci o čase a velikosti detekované změny svého elektrického odporu (respektive napětí při konstantním proudu), na základě které určí složitý výpočetní algoritmus místo dotyku.
Když zapojíme tělo
V současné době tedy máme dotykové displeje poměrně dobře vyřešeny. Nastává otázka, jak nejlépe detekovat gesta, nebo rovnou pohyb částí těla v rozmezí pár centimetrů až několik metrů před displejem, v ose z.
Začněme nejprve právě pár centimetrů od obrazovky. Existuje několik různých směrů, které se snaží ovládání gesty realizovat. Některé využívají například různě postavené kamery snímající dění před obrazovkou s následným zpracováním a vyhodnocením. Tyto metody však mají řadu nevýhod, především prostorovou náročnost, vysoké finanční náklady nebo nutnost přilepení určitých rozpoznávacích značek na konce prstů. Zkrátka je nelze například jednoduše implementovat do notebooku. Znovu přichází na scénu Technologický Institut v Massachusetts, který vyvíjí speciální duální displej. V zobrazovací ploše monitoru se nachází miniaturní otvory, za nimiž jsou umístěny jednoduché snímací prvky – malé kamery, chcete-li. Ty snímají veškeré dění před displejem, a to z mírně odlišných úhlů. Obraz z každého snímacího prvku se tedy mírně liší a jejich opětovným sestavením dokáže program snímat reálný pohyb ve všech třech osách. Systém umožňuje virtuálně manipulovat s předměty na monitoru bez nutnosti jakýchkoli zvýrazňujících bodů na prstech ruky. Vzhledem k integraci snímačů přímo do panelu je toto řešení prostorově velmi nenáročné a přisuzujeme mu zářivou budoucnost.
Zábava jako hlavní tahoun
Ovládání z dálky v podstatě přinesly již první optické automatové pistole, zmíněné v úvodu článku. Evoluci tohoto řešení přinesla v listopadu roku 2006 konzole Nintendo Vii, která se na rozdíl od největších konkurentů zaměřila na ovládání prostřednictvím pohybů těla a nikoli jen nudného mačkání tlačítek na ovladači. Její ovladače jsou schopné snímat vlastní polohu, natočení i akceleraci pohybu.
Průkopník ovládání pohybovými gesty - Nintendo Wii
Detekce probíhá ve dvou úrovních: akcelerometr uvnitř ovladače detekuje polohu ovladače a jeho změnu. Míření ovladače směrem k obrazovce pak zajišťuje panel s infračervenými diodami, který se instaluje například pod televizi, a snímač v přední části dálkového ovladače. Panel obsahuje celkem deset diod, vždy po pěti na každém konci. Vnitřní jsou orientovány mírně do středu, vnější naopak ven. Snímač pak změří vzdálenost obrazu na své ploše a současně zná vzdálenost diod na panelu. Díky tomu může procesor vypočíst vzdálenost ovladače od plochy a především jeho změnu. Nicméně prudké změny polohy, například při hře boxování, již měří akcelerometr. A to není vše, záhy se na trhu objevily další ovladače, například připojitelný Nunchuk nebo volant, do kterého se základní ovladač jednoduše vloží. Revoluce by se ale nekonala bez skvěle propracovaných her, které v plné míře ovládání pohyby využívají.
Wii ale stále nutí hráče držet v rukou ovladač. Skutečné ovládání jen a pouze pohybem těla přináší až Microsoft v podobě systému Kinect. O detekci pohybu se stará malá krabička připojitelná ke všem stávajícím herním konzolím Xbox 360. Uvnitř této 23 centimetrů široké tyčinky se nachází infračervený projektor a černobílá snímací CMOS kamera. Právě práce v infračerveném spektru umožní činnost v různých světelných podmínkách. Systém si při snímání vytvoří kostru hráče s celkem 48 body a jeho pohyb snímá s frekvencí 30 snímků za vteřinu. Ukázková videa vypadají fantasticky a nyní nezbývá, než vytrvat do letošních Vánoc, kdy Kinect oficiálně dorazí na trh.
Skutečně je potřebujeme?
Ovládání doteky nachází jednoznačně uplatnění především u různých internetových či informačních kiosků. Pomalu se dostává i do domácí sféry, monitorů s detekcí pohybu existuje na trhu již celá řada a jejich cena nebývá o mnoho vyšší. Hlavním tahounem technologického vývoje však zůstávají hry a zábava. Kinect od Microsoftu slibuje nevšední herní zážitky, a pokud se vše podaří, k ovládání počítače jako v Minority Report zbývá už jen krůček.
Takové pěkné články najdete v každém čísle časopisu Computer, tento konkrétní je ukázkou z letošního osmého čísla.
