提起触控笔手写输入，不少人的思想还停留在老手机侧面插的那根塑料小棒上，在电容屏兴起之后，触控笔已经慢慢淡出了我们的视线。近期三星Galaxy Note平板和E人E本大获成功的背后，触控笔功不可没。而且触控笔逐渐成为一股潮流，索尼TAP 11、微软Surface Pro都引入了这一设计，并获得广泛关注。触控笔与平板之间，又有了新的故事。

触控笔的逆袭
曾经沦为鸡肋
　　在很长时间内，触控笔在平板上都是一个可有可无的角色。在平板初生的时代，尽管iPad一开始就用上了电容屏，但当时的电容屏产能低、价格贵，因此不少平板依然使用比较老旧的电阻屏。电阻屏是通过检测屏幕承压位置来定位，因此配套的触控笔，只不过是个再简单不过的塑料棒，甚至随便找根棒子都可以当触控笔使用。这样的触控笔在快速书写时，容易因为触控笔笔触压力不足，造成屏幕识别困难。如果加大书写力度的话，容易划伤屏幕不说，也很容易导致触控笔折断。


电阻屏时代的触控笔
     随着电容屏的普及，触控笔更是被边缘化。电容屏依靠的是触控点与屏幕形成的电容效应来识别触控点，这就要求对触控笔的笔头在够粗的同时，还要能导电。因此电容触控笔普遍较粗，收纳不便，巨大的笔尖，也让其使用体验与我们平时用的笔有很大差别，用的人也更少了。在苹果发布iPad时，曾有人问乔布斯：“帮主，你咋不给iPad配支手写笔？”乔帮主一脸揶揄的说：“手写笔？谁要这玩意？你不得不随身带着它们，你把它们放在一边然后你就弄掉了，真让人讨厌！”


粗壮的电容屏触控笔


现在受到追捧
　　随着越来越多的人开始用平板办公，用手指写字输入，不仅觉得不习惯，还总觉得呆板。同样的操作，如果用触控笔体验就好得多。究其原因要涉及到一个压感的概念，我们知道在写字、画画时，笔迹的宽度和着墨程度，会随着我们用笔力度的不同而有所不同。这样，写字所形成的笔锋、线条粗细不同，才能让书写更灵动。但对于电容屏、电阻屏来说，它只能识别触控的点，无法识别出触控的力度。书写时，所显示出的线条宽度是一样的，自然令字迹变得呆板。而现在的电磁触控笔至少可以实现256级、1024级甚至是2048级的压感。也就是说，根据笔尖压力的不同，其笔迹的线宽可以有256、1024甚至是2048种变化。这样，屏上书画就像是纸上书画一样，呈现出原汁原味的笔迹，这就是不少平板主打的“原笔迹”功能。
　　另一方面，在平板分辨率越来越高的今天，触控笔的优势就更加明显了。屏幕分辨率的增加，使得应用中的菜单，字体都明显变小，特别是在Win8平板上。这时太粗的手指，点击时容易误触，古有削足适履，难道今天要削指适屏？而电磁笔那细细的笔尖，这时候就派上大用场了，点击更精确，不易出错。同时，在这寒冷的冬天，当你戴上手套时，是不是发现已无法触控操作了，虽然现在有了专用的触控手套，可戴上手套，不仅不灵活，手指又粗了不少，这哪有提笔随意挥写来的潇洒和便捷啊。当然了，触控笔还能带来更多的功能，多按键、程序应用对触控笔的优化等等，都给触控笔带来更好的使用感受。


电容手套在指尖处加入了导电纤维

 
平板如何妙笔生花
　　触控笔手写输入这么神奇，它是如何让屏幕识别不同操作信号的呢？简单来说，电磁触控系统主要由电磁屏和触控笔两个部分组成，触控笔其实是一个信号发送装置，无线信号由触控笔的笔尖发射出去。在液晶屏的后部，则设置有电磁接收板，接收板上网格状天线可以接收到电磁笔所发射的电波。这样根据接收信号的天线部位与与电磁强度在经过芯片的处理和计算后，就可以获知触控点的坐标，从而实现定位，触控的目的。

电磁的进化
　　说起来，电磁屏还真不是什么新技术，其发明和应用，甚至比现在普遍使用的电阻屏和电容屏都要早。要知道，早在1964年，电磁屏就已经问世。至于应用，远的不说，早在十几年前，微软推出的Tablet PC就用上了电磁屏。目前市面上支持手写输入的平板屏幕，已经进化为双触控屏。
　　电磁屏实际上是无法用手指触控的，因此支持手写输入的平板屏幕上，是拥有两套触控机制的，即在液晶屏前方是传统的电容触控屏，而在屏幕的后方，则是电磁感应板。两套系统各司其职，才能完成双触控的功能。当然，为避免电磁/电容双触控之间出现冲突，当触控笔靠近屏幕触发电磁屏时，触发电磁屏时，平板将会禁止手指触控。


图：电磁触控屏原理与显示屏后部的电磁感应板结构
　　既然要发射电磁波，触控笔肯定是需要供电的，这也是某些触控笔要装电池的原因。不过大多数触控笔不用安装电池，这并不意味着这些电磁笔是无源的。那些无需安装电池的触控笔，使用的是一种无线供电方式，即在触控屏内部，除了设置有信号接收天线外，还有电源发射天线，以特定频率发射电波。在触控笔的下方，设有线圈，当触控笔靠近屏幕时，线圈接收电波能量，并进行整流后，就可以为电磁笔供电，让其发射电波。


触控笔的奥秘
　　触控笔的功能越来越多，那么它是如何让电磁屏识别不同操作信号的呢？触控笔在执行不同功能时，其发出的电磁波频率是不一样的，触控屏通过识别这些频率不同的电磁波，就可以得知触控笔所需要执行的操作。不过各厂家的触控笔所使用的通讯频率有所不同，所以不同品牌的电磁笔并不能通用，这给触控笔的普及造成了一定的阻碍。
　　至于神奇的压感功能，实际上电磁笔的笔尖并不是完全固定的，而是安装在一片软性硅胶上。根据写字时的受力不同，硅胶会推动后部的导电橡胶片，改变其与电容极板之间的距离，如此一来电容的容量就会改变。电容容量改变后，触控笔会根据电容容量，来调制和改变发射出的电波频率，电磁屏就是通过检测这一频率的变化，来获知压感的力度，这就让电磁屏有了识别多重压感的能力。


触控笔的拆解图


延伸阅读：平板手写的改进
　　高通纸屏同步（Ultra Sound NotePad）技术，用户使用配套的电子笔在普通纸张上绘制自己想要的图案或是书写文字内容。同时，放置在一旁的骁龙805平板则会通过手写笔所发出的声音来同步判断用户的笔尖轨迹，并在屏幕中显示出完全相同的图案和文字，而平板内置的绘图应用还允许用户对着色、笔触进行选择。有了这个技术，用户可以同时创建一份纸质和电子版文件，效率更高。
　　索尼任意工具手写，XPERIA ZU手机拥有任意工具手写功能，即可使用各种笔，直接在屏幕上手写。其特点在于提升电容屏的灵敏度，只需要极小的电容就可以进行触控识别。正因为此，这种任意工具手写，也不是所有笔都可以进行手写的，索尼官方也特地注明，手写笔的笔尖必须为导电的，而且笔尖直径大于1.5毫米。

 

手写识别也是技术活

     有了支持手写的硬件还不够，如何正确识别输入信号，这是一个技术活。早在上世纪50年代，就开始了对于手写字符的研究，到80年代已经进入完全无限制的整句识别技术阶段。而汉字手写识别则起步较晚，1981年IBM公司的Yhap等推出了基于汉字笔划、字根编码的手写汉字识别系统。1988年，中科院则提出了以笔段、笔划、字根、单字和词组五个层次的笔段识别技术。蒙恬是国内最早从事手写识别的公司之一，1991年正式推出了汉字识别系统，到现在已经具备识别自由连笔、无笔顺限制行书汉字的能力。
    平板上的手写识别，主要通过两种途径来实现。一种是结构识别法，也就是说，把汉字分解为最为基本的笔划结构，如点、横、竖、撇、捺等，并在此基础上，加入偏旁、部首。这样，就可以将复杂的汉字分解为简单的笔画。对于笔画的判定，加入基于符号运算的匹配算法，就能识别复杂的汉字。简单来说，就是通过识别书写的笔划和顺序，来确定是哪一个字。这样的识别方式，优点是对于相似的字，识别能力较高。但我们知道，手写时往往不会一笔一画正规的写，导致笔划、架构会出现差别，容易导致识别错误。


　　另一种是统计识别法，就是将汉字看为一个整体，通过对这个整体进行大量的研究、统计，简历数据库，然后按照一定准则进行分类判断。简单的说吧，就是在输入手写汉字的时候，系统会自动将该字的几个关键点与数据库中某字进行比较，从而识别出这个汉字。这样的整体识别，不需要字写的很规范，结构相似就可以了，但对于一些相似字，则识别能力就弱得多了。当然了，统计识别法对于识别算法，标志点提取等等优化都对识别效果有很大的影响。


    两种识别途径各有短长，正因为此如今平板的汉字手写识别，其实是综合了两种识别途径。即在输入时，平板就进行结构识别，以找出符合这一结构的汉字。对于一些无法精确判断的笔划，则用任意笔划代替。这样，就可以大大缩小识别范围。而在输入完成后，再进行统计识别，对汉字整体进行识别，这样，就可以较快，并较精确的找到适配的汉字。当然，不少手写识别还增加了智能识别，即根据输入的上下文是否能精确组词进行判定，以确定并修正一些识别匹配率较低的字，以提高识别正确率。