交互式電子白板精確定位測試技術

2007-01-31 中科院軟件所人機交互實驗室李俊峰博士 INFOAV CHINA

隨著科技的發展，以往單一的教學方式逐步被改善。多媒體教室以多渠道的教學內容呈現方式，將理論教學和直觀教學有機的結合在一起，調動學生的多種感官參與學習，提升了教學的質量、提高了教學效率、擴大了教學規模。

目前，在多媒體教室的應用中，常用的解決方案以投影機、實物展臺、計算機等為主。這樣的解決方案能方便的將實物、計算機教學課件、視頻、音頻等教學內容呈現在學生面前，然而在絕大部分教學實踐中，傳統的“板書”依然是最常用的教學手段，因為通過板書，教師可以即興地插入教學內容，可以有效地控制教學進程。于是，多媒體教室和板書相結合的方式成為許多教師喜歡的教學模式。交互式電子白板正是在這種需求背景下進入到教師和學生中間，逐漸成為不可或缺的教學工具。

交互式電子白板是一種先進的教育或會議輔助人機交互設備，它可以配合投影機、電腦等工具，實現無塵書寫、隨意書寫、遠程交流等功能。從硬件原理上來說，交互式電子白板融合了大屏幕投影技術、精確定位的測試技術等。現階段的國際或國內市場上，有多種技術可以實現電子白板精確定位，具有代表性的是電磁感應、紅外線、電阻、超聲波、CCD等技術。每種技術都有不同的特點和優勢，在電子白板市場上占有一定的份額。國際權威市場調查機構的分析報告中表明，在2006年1-3季度的國際市場上，電磁感應技術占31.87%，紅外技術占17.4%，其它技術占51%。

本文主要從實現技術角度對目前不同的電子白板精確定位測試技術進行簡要的介紹。

一、電阻膜技術
電阻膜技術原理是：電子白板基本結構是由多層膜組成，包括水平線電阻膜、絕緣網格、導電膜、絕緣網格、垂直電阻膜等，組合膜與使用區域大小相同。工作原理是在電阻膜上加一個固定的電壓，在沒有外力作用下，導電膜不接觸電阻膜，沒有電壓被測得，不會有定位的信息反應。當用硬物壓在電阻膜的某一點時，電流通過導電膜被測試電路讀取，就像從一個電位器中點測試到一個變動的電壓，這個電壓與觸摸點的位置有關，根據從水平和垂直方向讀取的電壓，可以換算為觸摸點的X，Y方向位置。電阻式觸摸屏是一種網格掃描實現方式，特點是有物體壓住膜的表面時，可以反應出物體壓住的位置。

    技術的優劣勢分析
    優勢：定位相對準確；無需專用筆，可做觸摸操作
    劣勢：書寫較吃力，力度不夠字跡顯示不出來；怕劃傷，一旦有劃傷，就不能使用；反應速度較慢；無法做超大面積。
    主要使用廠家：Polyvison、Interactive Tech，目前此技術的產品市場占有率呈快速下滑趨勢，國內較少廠家采用此技術。

二、電磁感應
電磁感應式的工作原理是：電磁波是可以通過空氣和絕緣物體進行傳播，電磁感應式是采用一支可以發射電磁波的筆，水平垂直兩個方向排列的接收線圈膜組成，膜的大小與顯示區域相同。定位原理是，發射電磁波的筆按間歇方式發射電磁波，當筆靠近接收線圈的膜時，線圈上會感應到筆發射的電磁波。離筆最近的線圈組感應到的電動勢越高，根據水平方向和垂直方向感應到的電動勢，通過計算可以獲得筆所在的X、Y坐標位置。

    技術的優劣勢分析
    優勢：定位相對準確；書寫過程中有壓感，即根據書寫的輕重不同，筆跡的粗細會不同；顯示區域的均勻度較好。
    劣勢：必須使用專用筆才能書寫，不能做觸摸操作，不方便教學管理；反應速度不夠快，即書寫的筆過去之后筆跡才出現；怕劃傷，一旦中間出現劃傷整塊板就可能不能用了；難以實現超大面積的版面制作。[Page]
    采用此項技術的主要廠家：英國的Promethean和GTCO；加拿大的SMART；美國的Numonics和中國的巨龍、天士博等。這是一項早期電子白板常用的技術，目前市場份額相對穩定。