Novi vid interaktivnih ekrana i uređaja

Tako ih danas koristimo prilikom naručivanja u barovima i restoranima, zabave u casino-ima, bankarskih transakcija ili podizanja gotovine na ATM aparatima, automatizacije i kontrole procesa u industriji, u info-kioscima u muzejima ili megamarketima i tržnim centrima, u obrazovnim centrima i sl.

Neke od njihovih prednosti u odnosu na standardni interfejs korisnik-uređaj (tastatura) jesu lakoća korišćenja, višak slobodnog prostora, kao i daleko veća mehanička otpornost i trajnost. Pa ipak, da li su karakteristike i funkcionalnost postojećih interaktivnih ekrana zadovoljavajuće? U zavisnosti od osnovnog principa rada, većinu današnjih interaktivnih ekrana moguće je svrstati u četiri klase:

„Rezistivni“ ekrani: Sastoje se od dve blisko postavljene rezistivne ravni pod odgovarajućim naponom koje su presvučene tankim slojem transparentnog provodnog materijala. Prilikom dodira prednje, elastične ravni stvara se mehanički kontakt između dve ravni, a odgovarajuća elektronika određuje koordinate mesta na kome je „zatvoren kontakt“.

„Kapacitivni“ ekrani: Osnovna ravan ekrana je presvučena tankim slojem transparentnog metal-oxida, a na ćetiri kontakta u uglovima ravni je doveden napon koji stvara el. polje odgovarajuće simetrije. Prilikom dodira ravni prstom ili nekim drugim provodnim materijalom, dolazi to transfera dela nalektrisanja sa ravni ekrana i indukcije odgovarajuće struje kroz četiri kontakta. Kontrolna elektronika potom proračunava koordinate dodira.

„Infracrveni“ (IR)  ekrani: Ravan ekrana je okružena pravougaonim ramom na kome se nalaze naspramno postavljene IR LED diode i IR senzori. Prilikom dodira ravni dolazi do prekidanja snopa IR zraka i gubitka signala na odgovarajućim fotosenzorima što detektuje i procesira odgovarajuća elektronika.

„Akustički“ (SAW) ekrani: U jednom uglu ravni ekrana nalaze se dva emitera ultrazvučnih talasa koji emituju talase duž dve susedne stranice ekrana. Akustički reflektori postavljeni duž ovih stranica usmeravaju talase ka senzorima na naspramnoj strani ekrana. Dodir prstom ili nekim mekim predmetom absorbuje deo mehaničke energije talasa što odgovarajući senzori i elektronika detektuju.

Svaki od ovih principa, u zavisnosti od oblasti primene, ima svojih prednosti i mana. Međutim, i pored prihvatljive funkcionalnosti u određenim oblastima, karakteristike uređaja baziranih na ovim principima su, generalno, daleko od zadovoljavajućih (pre svega u smislu njihove kompleksnosti, nedovoljne fleksibilnosti, tolerantnosti na uslove sredine, trajnosti i sl.), pa prema tome i daleko od željenih osobina koje bi jedan napredan čovek-kompjuter interfejs trebalo da poseduje. To je razlog što u okviru velikog broja timova istraživača koji rade na različitim projektima novih tehnologija za čovek-kompjuter interakciju, jedan broj timova radi na novim principima na kojima bi mogli biti bazirani uređaji „touchscreen“ tipa.

Tako je jedan od timova koji se bavi ovom problematikom, baziran na Univerzitetu Paris VII u Francuskoj, početkom novembra ove godine objavio da je razvio i uspešno testirao novu „touchscreen“ tehnologiju zasnovanu takođe na detekciji zvučnih talasa. Međutim, za razliku od standardnih SAW ekrana gde dodir služi kao absorber unapred generisanih ultrazvučnih talasa, u novoj tehnologiji je upravo dodir (udar u objekat) izvor zvučnih talasa čijom se detekcijom i obradom određuju koordinate tačke dodira.

Naime, svaki udar u površinu nekog objekta generiše određene akustičke talase koji se potom prostiru kroz taj objekat. Pokazuje se da ovi talasi, u superpoziciji sa talasima nastalim usled refleksije polaznih na graničnim površima objekta, čine jedinstven zvučni „otisak“ svake tačke na površini tog objekta. Pri tome, s obzirom na osobinu reverzibilnosti jednačina koje opisuju prostiranje ovakvih talasa, svaki akustički talas poseduje kompletnu informaciju o prostornom položaju svog izvora. Ako bismo, recimo, u određenom vremenskom periodu senzorom detektovali/snimali zvučni talas nastao udarom u površinu objekta i potom u tački detekcije generisali talas koji odgovara vremenski invertovanom detektovanom signalu, maksimum amplitude talasa nastalih na površini objekta bi se nalazio upravo u tački udara

Tim francuskih naučnika je novu tehnologiju bazirao upravo na ovim činjenicama, pri čemu je određivanje koordinate dodira vremenskom inverzijom detektovanih talasa izveo simulacijom ovog procesa u odgovarajućem softveru. Funkcionalnost nove tehnologije demostrirana je u staklenoj ploči površine 40 cm x 30 cm i debljine 5mm uz pomoć jednog ili više zvučnih senzora. Interesantan je rezultat da je, zbog „zvučnog efekta ogledala“ na graničnim površima ploče, samo jedan senzor dovoljan za detekciju tačke dodira (rezolucija ~2.5cm), a da povećanje broja senzora ne povećava rezoluciju tehnologije već samo kontrast signala u odnosu na okolne tačke. U opštem slučaju rezolucija ove metode je približno jednaka polovini talasne dužine Lamb-ovih antisimetričnih talasa koji se razvijaju u datom materijalu i zavisi od spektralne raspodele i brzine prostiranja akustičkih talasa u tom materijalu. Rad je objavljen u Applied Physics Letters 87, 204104, 2005.

Ono što ovu tehnologiju izdvaja od prethodnih i čini posebnom jeste pre svega njena izuzetna jednostavnost. Naime, potrebni su samo jedan (ili dva) zvučna senzora i procesor koji će izvršiti neophodne i ne preterano zahtevne simulacije i izračunavanja (vremena procesiranja su u toku demonstracije iznosila ~20ms) – i površina virtuelno svakog objekta može postati interaktivna! Šta više, nije neophodno da u pitanju bude objekat sa ravnom ili posebno pripremljenom površinom. Jedini zahtev koji mora biti ispunjen jeste da zvuk može da se prostire kroz ovaj objekat!

Primene ove nove, u suštini vrlo jeftine „touchscreen“ tehnologije mogle bi biti mnogobrojne: unapređenje interaktivnosti izloga i usluga u radnjama (npr. pokretanje izloženih uređaja dodirom određenog dela izloga), uvođenje veće interaktivnosti i automatizacije funkcija u domovima (npr. uključivanje osvetljenja ili pokretanje filmova/muzike dodirom određenog dela stola/namestaja), u kompjuterskim igrama i poslovima (projektovanje i proizvoljno definisanje tastature na površini radnog stola, multimedijalnim prezentacijama), u muzejima (promena osvetljenja izloženih objekata na osnovu prostornog položaja koraka posetilaca), u bezbednosti i verovatno mnogim drugim oblastima.Naravno, mnoge vidove primene nove tehnologije, koje sada nismo u stanju da zamislimo, ćemo otkriti tek kada ona bude zaista ušla u upotrebu. Ko zna, možda već početkom sledeće godine za kada su najavljeni prvi proizvodi bazirani na novoj „touchscreen“ tehnologiji.