• Thứ Hai, 04/07/2011 14:11 (GMT+7)

    Màn hình cảm ứng Những khúc biến tấu

    Hồng Vy
    Màn hình cảm ứng trong tương lai được kỳ vọng sẽ có thể ghi nhận chính xác hướng và lực của hành vi tiếp xúc, hay cung cấp các nút nhấn/trình đơn dạng ngữ cảnh.

    Mô phỏng nút ấn "thực" trên màn hình cảm ứng tại đại học Carnegie Mellon.
    Có thể khẳng định, màn hình cảm ứng (touchscreen) đã trở nên phổ biến, chí ít trên thiết bị di động nói chung và điện thoại thông minh (smartphone), máy tính bảng (tablet) nói riêng. Tuy nhiên, phàn nàn thường gặp từ người dùng là bề mặt nhẵn mịn của màn hình cảm ứng chưa mang lại cảm giác "thật" như khi sử dụng bàn phím hay nút điều khiển vật lý. Cạnh đó, thế hệ màn hình cảm ứng hiện nay chỉ có khả năng ghi nhận vị trí tiếp xúc, chứ chưa thể "định lượng" được lực cũng như hướng của thao tác "chạm". 

    Do vậy, nhiều hãng đang "vắt óc" để tìm lời giải cho bài toán kể trên. Tháng 4/2011, hãng Peratech giới thiệu một công nghệ hoàn toàn mới cho màn hình cảm ứng, cho phép thiết bị/phần mềm dễ dàng tính toán được áp lực cũng như vị trí của ngón tay vừa tác động lên bề mặt của màn hình cảm ứng - giải pháp này cơ bản mở ra một hướng đi mới cho sự tương tác với các ứng dụng trên màn hình cảm ứng. 

    "Lai hóa" điện trở và điện dung

    Theo Peratech, thế hệ màn hình cảm ứng mới mà hãng đang nghiên cứu là "cầu nối" giữa 2 công nghệ màn hình cảm ứng thông dụng hiện nay là cảm ứng điện trở (resistive) và cảm ứng điện dung (capacitive) - tham khảo thêm bài viết "Màn hình cảm ứng - Đằng sau những cú chạm" (ID: A0907_110). 

    Màn hình cảm ứng điện dung - thường thấy trên điện thoại di động và máy tính bảng - có khả năng phản hồi gần như tức thời nhiều tương tác chạm tại cùng một thời điểm, tuy nhiên loại màn hình này hoạt động dựa trên một lưới các điện cực liên tục được cấp nguồn khi màn hình ở trạng thái mở/hoạt động. Do đó, màn hình điện dung càng lớn thì các cảm biến điện dung cũng "ngốn" điện nhiều hơn.

    Trong khi đó, màn hình cảm ứng điện trở - thường được sử dụng trên các thiết bị cầm tay và màn hình máy ATM, máy POS - lại tiêu thụ ít điện năng hơn, do đó các hãng dễ dàng tạo ra các màn hình kích thước lớn hơn mà không lo ngại về vấn đề nguồn điện cung cấp. Dẫu thế, độ nhạy cũng như độ bền của màn hình điện trở không thể sánh với màn hình điện dung. Bên cạnh đó, màn hình cảm ứng điện trở không thể hỗ trợ các thao tác "đa chạm" (multitouch) và kể cả các thao tác có áp lực mạnh. 

    Giải pháp của Peratech, với công nghệ QTC (Quantum Tunneling Composite) Clear giúp màn hình mỏng hơn, có độ bám hơn và hiệu quả hơn về điện năng tiêu thụ, được quảng cáo là có khả năng khai thác ưu điểm của 2 công nghệ màn hình (điện dung và điện trở) cũng như giảm thiểu nhược điểm của chúng. Công nghệ của Peratech sử dụng một lớp vật liệu tổng hợp từ các mảnh điều khiển điện, được "kẹp" giữa các phiến (sheet) vật liệu cứng chẳng hạn như thủy tinh. Khi ngón tay hay bút trâm (stylus) tác động lên phiến thủy tinh trên cùng thì các mảnh điều khiển điện trong lớp vật liệu tổng hợp sẽ "dẫn" dòng điện đến vị trí tiếp xúc. Không giống màn hình điện dung thuần túy, giải pháp này chỉ "vẽ" lưới điện khi ghi nhận được thao tác chạm, do đó giảm thiểu điện năng "nuôi" lưới điện từ. 

    Sau đó, một mạch điện tử tích hợp trong thiết bị (hay firmware của màn hình) sẽ có nhiệm vụ "định lượng" độ mạnh của dòng điện (hiệu điện thế hay cường độ tùy giải pháp của từng hãng) và từ đó "nội suy" ra áp lực của tác động chạm tay mà người dùng vừa thực hiện.

    Còn để xác định hướng của thao tác chạm, nhiều hãng đang nghiên cứu giải pháp sử dụng hệ thống đèn hồng ngoại được bố trí ở mặt dưới và 4 cạnh màn hình, kèm theo đó là các camera ghi nhận sự hiện diện của đầu ngón tay. Tính đến thời điểm này, tất cả vẫn còn trong giai đoạn "trứng nước" và "nút thắt" của vấn đề không gì khác nằm ở bài toán cân đối kích thước màn hình, tính năng và điện năng tiêu thụ của trọn bộ giải pháp.

    "Nhận" cảm ứng, "trả" xúc giác

    Không chỉ "ghi nhận" lệnh điều khiển bằng tay của người dùng, màn hình cảm ứng còn đóng vai trò "phản hồi" các đáp ứng từ thiết bị/ứng dụng đến người dùng và câu hỏi đặt ra là làm thế nào để màn hình và người dùng có được sự tương tác hoàn hảo nhất?

    Và công nghệ điện toán xúc giác đã phần nào giải tỏa được nhu cầu đó - tham khảo thêm bài viết "Điện toán xúc giác - Giấc mơ công nghệ" (ID: A1101_75). Sự tương tác có liên quan đến xúc giác không chỉ dừng lại ở khả năng chạm, hay thậm chí đa chạm, thay vào đó là những phản hồi "đa chiều" giữa màn hình cảm ứng và chính người sử dụng như rung, lắc màn hình hay thậm chí thay đổi giao diện, trình đơn và cả tính năng.

    Cạnh đó, một nhóm nhà nghiên cứu tại đại học Carnegie Mellon (Mỹ) đã phát triển thành công các nút nhấn "vật lý" có khả năng "hiện hình" trên bề mặt của màn hình cảm ứng.

    Hơn thế, vài giải pháp cảm ứng xúc giác mới - như của hãng Immersion - thậm chí còn có thể làm được nhiều thứ hơn thay vì chỉ là rung (vibration) và thay đổi tính năng đáp ứng, chẳng hạn chúng có thể làm cho một màn hình trở nên xù xì như giấy nháp, hay bóng bẩy và ướt át như mặt kiếng dính nước.

    Thậm chí, chúng có thể tạo ra "cảm giác" như có thứ gì đó đang chuyển động dưới ngón tay người dùng. Về cơ bản, phản hồi mà người dùng nhận được chính là sự kết hợp giữa sự rung (của màn hình) và sự ma sát giữa ngón tay với bề mặt ghi nhận cảm ứng chạm. 

    "Lõi" của các giải pháp cảm ứng xúc giác chính là ghi nhận thao tác điều khiển, sau đó gửi trả phản hồi dựa trên thư viện hành vi lập trình sẵn và trong tình huống này thì chính màn hình cảm ứng sẽ là nơi tương tác với người dùng.

    Một lần nữa, độ nhạy trong khả năng nhận lẫn trả tín hiệu của màn hình cảm ứng là "chìa khóa" cho tính linh hoạt của giải pháp cảm ứng xúc giác. Lưới cảm biến càng khít cũng đồng nghĩa với việc điện năng tiêu thụ tăng, và con số này cũng sẽ tăng theo cấp số khi kích thước màn hình được mở rộng tương ứng.

    Quay trở lại với giải pháp nút nhấn "pop-up" trên màn hình cảm ứng tại đại học Carnegie Mellon, có thể xem đây là những nút nhấn dạng ngữ cảnh. Với màn hình cảm ứng thông thường, bạn phải luôn "dán mắt" vào giao diện khi chạm tay để đảm bảo rằng sẽ chọn đúng nút nhấn "ảo", tuy nhiên khi màn hình cảm ứng trở nên phổ biến hơn trong các lĩnh vực khác như thiết bị định vị/dẫn đường dùng trên xe hơi và hệ thống giải trí thì việc thiếu khả năng phản hồi có thể trở thành một lãng phí nghiêm trọng.

    Giải pháp của nhóm nghiên cứu đại học Carnegie Mellon sử dụng các màn hình được tráng nhựa bán trong suốt (semitransparent latex) được đặt phía trên một tấm (plate) nhựa acrylic với các lỗ có hình dáng chuẩn và một khoảng trống được kết nối với máy bơm hơi (pump) siêu nhỏ.

    Khi máy bơm tắt, màn hình sẽ có trạng thái dẹt/phẳng; nhưng khi có "lệnh" từ phần mềm thì máy bơm sẽ mở và làm cho các nút nhấn được thổi phình lên theo khuôn tạo sẵn trước đó. Để chiếu sáng màn hình và cung cấp các khả năng đa chạm cho màn hình này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng máy chiếu, đèn hồng ngoại và máy quay (camera) được bố trí bên dưới bề mặt màn hình. Projector có nhiệm vụ "cast" (hiển thị) hình ảnh/giao diện lên màn hình trong khi camera sẽ giải mã (sense) nguồn sáng hồng ngoại bị phát tán bởi tay người dùng khi thao tác trên màn hình cảm ứng. 

    Ở góc độ kỹ thuật, ý tưởng của giải pháp giao diện vật lý động (physically dynamic interface) này không có gì mới bởi trong vài năm trở lại đây các nhà khoa học đang nghiên cứu việc sử dụng các loại màn hình được làm từ vật liệu cao phân tử (polymer) có khả năng thay đổi hình dáng khi gặp lửa, ánh sáng hay từ trường. Tuy nhiên, những vật liệu này vẫn còn đang trong giai đoạn thí nghiệm và rõ ràng là rất đắt đỏ để ứng dụng đại trà.

    Từ khóa: Hồng Vy
    ID: A1106_78