Travaux Personnels Encadrés : Les écrans tactiles. Problématique : Comment fonctionne un écran tactile? Session :

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1 Page 1/27 Travaux Personnels Encadrés : Les écrans tactiles Problématique : Comment fonctionne un écran tactile? Session : Lycée Hoche, 1ère S9, groupe n 8 : DUBOIS Alexis HUYNH Quang Nghi MILETIC Nikolas Professeurs encadrants : M. CROS, professeur de Sciences de l'ingénieur Mme. TALEB, professeur de mathématiques

2 Page 2/27 Introduction Les écrans (numériques) sont un moyen très utile pour communiquer visuellement avec l'ordinateur. Il peut être une sortie : il peut donner une information Ou une entrée : il capte une action de l'utilisateur, c'est le cas des écrans tactiles. Les écrans tactiles jouent donc un double rôle : ce sont des afficheurs d'informations et des capteurs tactiles. Ils sont devenus indispensables au quotidien, on le voit surtout avec l'augmentation de l'utilisation de "smartphones" qui dépendent d'une technologie tactile. Mais concrètement, comment fonctionne un écran tactile? Nous allons donc différencier deux choses : - Avant tout l'écran tactile est d'abord un écran, et la fonction commune à tous les écrans est l'affichage d'une image. Donc nous verrons tout d'abord le fonctionnement d'un écran numérique quelconque (c'est à dire tactile ou non). - Mais l'écran tactile n'est pas un écran comme un autre, il peut communiquer avec la partie commande de l'appareil dans les deux sens : il reçoit l'image (le plus souvent de la carte graphique) mais il envoie des informations vers la partie commande de l'appareil par le toucher : d'où le mot "tactile". Nous allons donc répondre à cette problématique en distinguant : La fonction d'affichage d'un écran La fonction "capteur" de l'écran tactile, il devient une entrée pour l'appareil après le toucher. L'écran tactile est donc une INTERFACE HOMME-MACHINE, il lui transmet des informations (visuelles) et en reçoit (appuis).

3 Page 3/27 Sommaire I. La fonction d'affichage d'un écran 1. Affichage d'une image sur un écran 2. Historique des différentes technologies d'affichage II. La fonction tactile d'un écran 1. Présentation et historique a. Présentation générale b. Historique des écrans tactiles 2. Les différentes technologies tactiles a. La technologie capacitive b. La technologie résistive c. La technologie infrarouge d. Les autres technologies 3. Contraintes, limites et avenir du tactile

4 Page 4/27 I. La fonction d'affichage d'un écran 1. Affichage d'une image sur un écran LCD : Un écran d'ordinateur est un périphérique de sortie vidéo d'un ordinateur. Il affiche sous forme de pixels les images générées par la carte graphique de l'ordinateur. Un pixel (de l'anglais "PICTure ELement") est donc un "élément d'image", il a la forme d'un carré et a une couleur. Le type d'image d'un écran numérique : Les images sur un écran d'ordinateur sont très généralement des images dites matricielles ou bitmap : elles reposent sur une grille de plusieurs pixels formant une image avec une définition bien précise. La définition (aussi appelée résolution) d'une image est son nombre de pixels, elle est exprimée non pas avec le nombre total de pixels mais avec le nombre de pixels en hauteur multiplié par le nombre en largeur. Les formats et définitions d'affichages numériques courants:

5 Page 5/27 La qualité de l'image : Lorsqu'on les agrandit trop, on perd de la qualité («pixellisation»). Donc plus la résolution de l'écran est grande et plus l œil humain fait la synthèse additive de chaque couleur. C'est ainsi que l'on voit une image se former. Exemple : Une branche d'arbre représentée "zoomée" Assez difficile à voir que cela est une branche d'arbre non? Maintenant laissons les yeux faire la synthèse additive de ces pixels si on voit l'image de plus loin (on "dé-zoom") : Notre branche est entourée sur l'image. On comprend bien que c'est une branche, premièrement par le contexte... Mais aussi car on a l'impression que la branche est de meilleure qualité alors que le nombre de pixels la représentant n'a pas changé. C'est l œil qui fait la synthèse additive des couleurs des différents pixels et nous donne alors une image plus compréhensible que de simples carrés colorés. Le taux de rafraîchissement : Le taux de rafraîchissement est la vitesse à laquelle l'écran affiche une nouvelle image. Grâce au taux de rafraîchissement élevé (généralement 60 Hz) les suites d'images permettent de voir un mouvement. Comme on le voit dans une vidéo : Une vidéo n'est qu'un assemblage d'images diffusées à une vitesse suffisamment rapide pour qu'on voie un mouvement.

6 Page 6/27 La couleur du pixel : Le pixel est décomposé en 3 couleurs (rouge, vert et bleu). La couleur du pixel est donné par un code binaire. Le binaire est un langage informatique, un système de numérotation utilisant la base 2. On nomme «bit» un chiffre de la numérotation binaire. Il ne peut prendre que deux valeurs, 0 ou 1. Un code binaire est une suite de n bits. Une suite de 8 bits est appelé un octet. Comme dit plus haut, un pixel est codé avec un code binaire. Le nombre de possibilité de codes distincts est obtenu par la relation : 2 n 2 car il y a le choix entre 0 ou 1, et n est le nombre de bits du code. Exemple : Si on veut coder un système avec seulement 4 bits, il y aura 2x2x2x2 = 24 = 16 possibilités de codes. Les images peuvent être codées en 8 bits / pixel (Codage RVB 8 bits). Cela signifie que chaque pixel pouvait avoir Ce qui laissait 256 couleurs possibles par pixel et donc une palette restreinte à 256 couleurs par image. Exemple : Étudions ensemble la palette de couleur utilisée par cette image : Ici la palette couleur utilisée est composée essentiellement de nuances d'orange et de bleu. Nous pouvons le voir ici-même dans le ciel : Ici on voit que le dégradé n'est pas naturel :

7 Page 7/27 Le codage RVB 24 bits : Pour remédier à ce problème, on peut coder une image avec 8 bits par couche. C'est à dire 8 bits par couleur d'un pixel. Donc 24 bits par pixel. Chaque couche utilise 8bit (1 octet), soit 256 nuances possibles: 8Bits pour le Rouge, 8bit pour le Vert et 8bits pour le Bleu. Donc utilisation de 3 x 8bits = 24 bits utilisées au total par pixel. On a donc : 256 x 256 x 256 = 224 = 16,7 millions. Par conséquent, chaque pixel peut prendre 16,7 Millions de couleurs possibles, ce qui est un très large choix de couleurs comparé au 8 bits. Ainsi, on voit la différence entre un codage 8 bits et 24 bits par pixel comme le montre l'image suivante : Comparaison couleurs indexées 8bits et RVB 24bits

8 Page 8/27 b. Historique & différentes technologies d'écran : La naissance des premiers écrans : Dès 1880, ce sont plusieurs chercheurs : Constantin Senlecq en France, Adriano de Paiva à Porto George R. Carey à Boston, qui, à peu près dans le même temps, découvrent que l on pourrait diffuser une image en la projetant sur une surface photosensible composée de points de sélénium du fait des propriétés photoélectriques de ce matériau. Ce principe sera la base de tout système de transmission d images animées. En 1884, Paul Nipkow, ingénieur allemand, invente «le disque de Nipkow», dispositif à base de disque en mouvement, précurseur de la télévision mécanique. De son côté, Hertz découvre en 1886 la photoélectricité : une plaque de métal soumise à une lumière émet des électrons. L ensemble de ces découvertes concourent à la naissance des écrans devant lesquels nous passons de plus en plus de temps chaque jour! Le tube cathodique : Entre temps, en 1892, Karl Ferdinand Braun invente le tube cathodique, ou CRT pour Cathode Ray Tube. Le premier écran à tube cathodique fonctionnait à partir d une diode à cathode froide. La cathode, qui donne son nom au tube cathodique, est la source de production des électrons, c est-à-dire une électrode métallique chargée négativement, d une ou plusieurs anodes. Le premier tube utilisant une cathode chaude revient à J. B. Johnson et H. W. Weinhart. Il sera commercialisé à partir de 1922 par la société Western Electric. Le tube cathodique se compose d un filament chauffé, de cathodes et d anodes soumises à une différence de tension. C est cette différence de tension qui crée un fort champ électrique capable d arracher les électrons de la cathode et de les projeter à très grande vitesse (comme un canon) vers l écran, sous la forme d un faisceau extrêmement fin. Un vide d air occupe l espace entre le «canon à électrons» et l écran pour que rien ne freine leur trajectoire. C est un champ magnétique qui est chargé de dévier les électrons de gauche à droite et de bas en haut vers l écran. Autrement dit, deux déflecteurs, bobines X et Y mises sous tension, dévient le flux horizontalement et verticalement. C est ce balayage qui se fait de gauche à droite puis vers le bas une fois arrivé en bout de ligne, fait croire à l œil humain que seuls certains points éclairent l écran pour afficher l image. À l origine, les moniteurs d ordinateurs sont des tubes cathodiques. Ils le sont restés pour la plupart des ordinateurs jusqu aux années Pour autant, il faut se souvenir que même si les tubes cathodiques existaient déjà, les tout premiers ordinateurs n étaient pas pourvus d écrans! Il faudra attendre 1976, à l initiative de Steve Jobs la sortie de «l Apple I», qui fut le premier ordinateur que l on pouvait équiper d un clavier et d un écran «ce qui le distinguait des machines de l époque programmées pour fonctionner avec des interrupteurs et des lumières clignotantes pour l affichage».

9 Page 9/27 L écran plasma : Bien que les écrans cathodiques aient survécu jusque vers les années 2000, la technologie de l écran plasma est apparue dès Pour fonctionner, l écran plasma a besoin d un courant électrique qui illumine un mélange de gaz constitué à 90% d argon et 10% de xénon. Ces gaz sont inoffensifs. Le courant électrique les transforme en plasma. La lumière ainsi produite est ultraviolette, invisible pour l humain. Des luminophores rouges, verts et bleus répartis sur les cellules de l écran, la convertissent en lumière colorée visible sous forme de pixels. Le principe du plasma permet de réaliser des écrans de grande dimension, et surtout ayant besoin de très peu de profondeur, à peine quelques centimètres, contrairement aux tubes cathodiques. De plus, il offre de très bonnes valeurs de contrastes y compris sous un angle de 160 degrés et génèrent un large spectre de couleurs. On doit cette technologie à deux professeurs de l université de l Illinois, Donald L. Bitzer et H. Gene Slottow qui souhaitaient développer une formule d enseignement assistée par ordinateur. Leur écran plasma était monochrome. Si l écran plasma n était pas à l époque en mesure de rivaliser avec les tubes cathodiques bien implantés sur le marché des écrans, sa grande taille lui permet par contre de trouver place dans les grands espaces : gares, salles de Bourse et certains milieux industriels. En 1992, Fujitsu reprend les travaux de Donald L. Bitzer et présente le premier écran plasma couleur. Il sera mis sur le marché en 1997 sous la marque Pioneer. Un effort est fait sur la qualité de l image pour supprimer les temps de latence dans l affichage et optimiser l intensité des contrastes. La technologie de l écran plasma est particulièrement minutieuse, elle s apparente à la microélectronique, ce qui explique son prix et une implantation quelque peu élitiste. L écran à cristaux liquides : C est également en 1964 que George Harry Heilmeier, ingénieur et homme d affaires américain, en découvrant dans les cristaux liquides de nouvelles propriétés électro-optiques, invente l affichage à cristaux liquides. Il faudra plusieurs années pour produire des écrans à cristaux liquides stables. L écran à cristaux liquides utilise la polarisation de la lumière via des filtres polarisants et par la biréfringence de certains cristaux liquides. L écran LCD en tant que tel n émet pas de lumière, il doit la recevoir. Ces premiers affichages, LCD en anglais, ont été présentés en En 1984, Thomson développe dans son laboratoire le premier écran à cristaux liquides en couleur. Il faudra attendre de nouveau quelques années pour que cette technologie s implante. En effet, c est dans les années 90 que l on commencera à voir équiper des téléphones portables, des ordinateurs, des téléviseurs, mais aussi des ordinateurs de bord dans les avions mais avec des écrans LCD noir et blanc. Les écrans couleurs arriveront sur ces marchés dans les années 2000.

10 Page 10/27 II. La fonction tactile d'un écran 1. Présentation et historique : a. Présentation générale : Le tactile est maintenant omniprésent dans notre vie. C'est un principe simple qui permet d'effectuer une action sur un appareil numérique simplement en touchant un écran : la partie qui nous affiche les informations, cela fait de l'écran un capteur et un actionneur. Nous l'utilisons dans beaucoup de nos appareils au quotidien : on s'en sert lorsqu'on manie un «smartphone», un pavé tactile d'ordinateur, un appareil photo, un ordinateur à écran tactile, une console de jeu, et même maintenant une caisse de supermarché. Toutes ces applications du tactile ne sont pas arrivées en même temps, ce qui nous amène à poser la question suivante : Quand a été inventé le tactile et comment a-t-il évolué? D'ailleurs toutes ces différentes utilisations ne fonctionnent pas de la même façon. Nous allons donc d'abord faire un historique du tactile, de sa création à nos jours, puis nous essaierons de comprendre et expliquer les différentes technologies tactiles qui peuvent exister. Les plus courantes sont la technologie capacitive, la technologie résistive et la technologie infrarouge. Nous verrons ensuite les contraintes, les limites, et l'avenir (les hypothèses sur le futur) du tactile. Nous avons fait un schéma simplifié pour montrer l interaction entre l'utilisateur et l'écran tactile. C'est une interface HOMME-MACHINE :

11 Page 11/27 b. Historique des écrans tactiles : Les premières découvertes : Les premiers systèmes qui ont permis la découverte de l'écran tactile ont été découverts en 1953 par Hugh le Caine. En effet, il développe les premiers capteurs capacitifs pour son synthétiseur électronique, baptisé la saqueboute. Ces capteurs capacitifs permettent le contrôle du timbre et du volume de l'instrument par la main gauche, chaque doigt actionnant une commande distincte, sensible à la pression. Cette invention est reconnue comme le premier dispositif tactile de l'histoire. Dans les années 60, un universitaire de l'illinois imagine un écran tactile à technologie infrarouge pour permettre aux étudiants de l'université de répondre à des questions directement en touchant l'écran d'un ordinateur. Le projet est baptisé "PLATO" (Programmed Logic for Automated Teaching Operations). Le résultat de ce projet est la commercialisation par IBM du prototype PLATO IV en 1972 (zones en 16x16). C'est le premier écran tactile mis sur le marché. Le premier écran à technologie résistive apparaît en Sam Hurst, un chercheur à ONRL (Oak Ridge National Laboratory), découvre et conçoit cet écran. Cette découverte fut très utile, car elle permettait (ce qui était l'objectif du chercheur) de rentrer des coordonnées de graphiques sur l'ordinateur, et d'en obtenir ainsi la représentation graphique. En 1973, on assiste à la création de l'entreprise d'elo TouchSystems. Le chercheur ayant découvert et conçu l'écran à technologie résistive crée sa propre entreprise. C'est une entreprise pionnière dans le domaine des énergies tactiles (Il s'agit, même aujourd'hui, de l'entreprise leader des écrans tactiles).

12 Page 12/27 Les récentes découvertes : En 1982, le premier support à technologie capacitive est élaboré à l'université de Toronto, par Nimish Mehta. Cette technologie permet au système tactile d'interpréter plusieurs points de contact simultanément et de traiter leur(s) information(s). Le premier support doté de cette technologie est un touchpad. La société Bell Labs crée le premier écran multi-touch. Même si Nimish Mehta invente ce système, le système de Bell Labs lie le support tactile multi-touch à un dispositif d'affichage. En 1986, encore dans l'université de Toronto, le premier écran bi-manual est crée. Il s'agit d'un dispositif permettant de contrôler le dispositif d'affichage à l'aide de deux outils différents. La main gauche permet le contrôle de la disposition et de la mise à l'échelle. La main droite permet la navigation et la sélection. La technologie bi-directionnelle apparaît en Cette technologie consiste à confondre le dispositif de pointage tactile et le dispositif d'affichage. Jusqu'à présent, tous les systèmes avaient deux couches bien distinctes, une pour recevoir les événements tactiles, et une seconde pour afficher les résultats. Aujourd'hui : La société Mitsubishi Research Labs introduit son écran Diamond Touch et par la même occasion les gestes complexes. L'écran est maintenant capable d'interpréter une suite de touchés comme un seul et même geste complexe et non pas comme une succession de coordonnées. Cela permet d'apporter de nouvelles possibilités comme la prise en compte de l'angle d'approche, la direction ou la vitesse des doigts sur l'écran.

13 Page 13/27 Le premier écran multi-utilisateur fait son apparition. L'université de Toronto invente un dispositif qui peut analyser et interpréter les actions de différents utilisateurs simultanément sur un seul et unique écran. En 2005, Jefferson Han, chercheur à l'université de New-york, développe une nouvelle technologie pour interpréter les événements tactiles FTIR. Cela lui permet de créer un "mur" tactile multi-utilisateurs à faible coût. Il fonde en 2006 Perceptive Pixel, ce qui lui permet de commercialiser son produit. En 2007, c'est l'apparition de nouveaux systèmes : l'iphone d'apple et Surface de Microsoft. Cela permet au plus grand nombre d'utilisateurs de bénéficier de la technologie tactile, et d'apprécier les nouvelles interfaces homme-machine. Une société israélienne, N-Trig, développe à grand échelle des écrans tactiles pour des Tablet-PCs commercialisés notamment par Dell. Ces écrans ont la particularité de pouvoir interpréter les touchés de pointeurs conducteurs ou non, grâce à des stylets spéciaux. L'année 2007, celle de la sortie de l'apple iphone, marque l'avènement des technologies tactiles qui sont maintenant prêtes à apparaître sur le marché du grand public à large échelle. Pour résumer, voici les grandes étapes de l'évolution du tactile :

14 Page 14/27 2. Les différentes technologies tactiles : a. La technologie capacitive : L'appareil conçu par Hugh Le Caine en 1953 fut non seulement le premier dispositif tactile mais aussi le premier appareil utilisant la technologie capacitive que nous retrouvons dans nos smartphones actuels. C'est cette technologie que nous allons étudier dans cette partie. La technologie capacitive est la plus ancienne des technologies d'écran tactile, cependant, elle reste la technologie la plus utilisée de nos jours. L'écran tactile capacitif est constitué d'une plaque de verre recouverte d'un revêtement conducteur. Une tension est alors soumise sur ce revêtement. Lorsque cette plaque n'est pas sollicitée, un champ électrique uniforme recouvre toute la surface conductrice du verre. Lorsque l'utilisateur touche la plaque de verre (la surface du doigt étant conductrice), les charges électriques sont attirées vers le doigt de l'utilisateur ce qui créé un «vide» au point de contact dans le champ. Ce vide est calculé grâce aux différentes valeurs obtenues par les quatre capteurs disposés à chaque coin de la plaque. Le traitement de l'information se fait grâce aux résultats obtenus et à un algorithme de calcul intégré directement dans le périphérique.

15 Page 15/27 L'écran tactile de type capacitif est beaucoup plus répandu de nos jours en raison de la luminosité importante apportée par l'écran (90% de la lumière contre 75% pour l'écran de type résistif), de la réactivité (en effet, il suffit juste d'un effleurement sur l'écran pour que l'action soit détectée), de la possibilité de traitement du verre afin qu'il résiste mieux aux rayures et aux chocs (verres de type Gorilla Glass) mais aussi de la possibilité d'utilisation du «multi-touch» (utiliser plusieurs doigts à la fois afin d'exécuter une action, exemple : faire un pincement avec deux doigts pour exécuter l'ordre d'action :«zoomer»). Cependant, l'écran tactile capacitif est soumis à des contraintes : en effet, la fabrication de ces écrans restent assez coûteux (ce qui explique le prix des smartphones actuellement en vente sur le marché) et ne restent pas insensibles face aux multiples chutes (on a pour preuve le nombre considérable d'écrans fissurés ou brisés), à l'humidité (évitez de nettoyer vos appareils avec une éponge mouillée!) ou aux rayures. De plus, la technologie capacitive nécessitant une surface conductrice, nous ne pouvons donc pas utiliser nos appareils avec des gants ou des stylets «normaux» (qui sont utilisés pour des écrans résistifs). Voici un tableau regroupant les principaux avantages et inconvénients de cette technologie : Avantages : Inconvénients : Excellente luminosité Coûts de fabrication élevés Bonne réactivité Fragilité de l'écran Écrans plus résistants Sensibilité à l'humidité Utilisation du multi-touch Utilisation impossible avec des gants (sauf spéciaux)

16 Page 16/27 b. La technologie résistive : Comment ça marche? La dalle tactile résistive est constituée de deux couches parcourues par un courant électrique. La première couche est un support en verre, au-dessus de laquelle se trouve une seconde épaisseur en plastique souple, qui est à la surface de l'appareil. Ces membranes sont conductrices par l ajout d une couche d oxyde métallique, elles sont maintenues séparées par des minuscules patins isolants. Lorsque l utilisateur exerce une pression sur un point précis de l écran, la surface en plastique souple entre en contact avec l écran en verre. Les deux surfaces entrent en contact, ce qui entraîne une variation dans les champs électriques des deux faces, qui sera retransmis en information et traitée par l algorithme de calcul intégré dans l appareil. Une fois cette information traitée, la partie commande de l'appareil va déterminer les coordonnées du point de contact, et ainsi agir en fonction de l'endroit touché. La conductivité électrique de ces deux faces s use un peu lors de chaque contact entre elles (à cause des décharges électriques : micro étincelles). C est pourquoi la précision de la détection des coordonnées du point touché se réduit avec l usage. Cette technique oblige l utilisateur à recalibrer le pavé tactile. Ce recalibrage consiste à masquer l usure du tactile en répartissant, sur toute sa surface, les erreurs des régions tactiles les plus usagées.

17 Page 17/27 De nombreux capteurs électriques comme ceux-ci se trouvent sur la grille Quelle est l utilisation faite des écrans résistifs? Les écrans résistifs font partie de notre quotidien depuis plus d une dizaine d années. On en croise tous les jours dans la rue : distributeur de billets de banque, bornes interactives caisses automatiques dans les supermarchés. Les écrans tactiles résistifs connaissent également un grand succès dans le domaine de l informatique, notamment les tablettes graphiques qui nécessitent une grande précision et l utilisation d un stylet. Une dalle résistive équipe également les fameuses consoles portables Nintendo DS. La téléphonie mobile n est pas en reste, bien que depuis l avènement de l iphone les écrans tactiles capacitifs soient à la mode. Bon nombre de fabricants de téléphones portables continuent de mettre en avant la technologie résistive tout de même. Avantages et inconvénients du résistif Avantages : Inconvénients : Précision (stylet plus précis qu'un doigt) Sensible aux rayures (objets pointus) Multitouch possible Moins de luminosité (entre 20 et 25% de luminosité de l'écran est absorbée) Coût très faible Durée de vie limitée N'importe quelle surface de pointage (doigt, stylet, ongle) Moyenne réactivité (il faut appuyer fort en fonction de l'âge de la dalle) Résistance à l'eau, la poussière et la graisse L'accumulation de couches cause parfois des reflets et limite l'angle de vision

18 Page 18/27 c. La technologie infrarouge : La technologie infrarouge existe sous deux formes différentes : La première utilise une surface thermorésistante. Mais trop lente et nécessitant un point de contact chaud, cette technologie est trop contraignante. La deuxième consiste en un simple cadre posé par-dessus l écran et équipé d émetteurs et de récepteurs infrarouges sur les côtés. Il est très utilisé car il présente les avantages de ne pas baisser la luminosité de l écran, de marcher avec n importe quel type d outil, d être très résistant (la vitre peut être blindée), de s adapter très bien à de grands écrans, et d être assez bon marché. Par contre, la précision est son point faible car le contact est détecté un peu avant que le doigt ne touche l écran. Comment ça marche? Le principe est très simple. Il s agit d un cadre équipé d émetteurs qui composent une grille de rayons infrarouges transparents verticaux et horizontaux au dessus de l écran. Chaque émetteur (Ir-LED) est doublé d un récepteur (photo-transistor) sur le côté opposé du cadre. Lorsqu on pose un doigt sur l écran, on coupe alors deux faisceaux infrarouges perpendiculaires qui se croisent à la position du point de contact. Ainsi le récepteur infrarouge sur le côté droit du cadre, qui ne reçoit plus de lumière va donner l ordonnée (y) du point de contact. Et celui situé en bas du cadre va donner l abscisse (x) de ce dernier.

19 Page 19/27 À l instant où le doigt s approche du quadrillage, à deux millimètres de ce dernier, les coordonnées de la position du point de contact sont déjà enregistrées. Les faisceaux positionnés en [xx'] et [yy'] (avec x: la position de l émetteur situé sur le côté horizontal du cadre, y: la position de l émetteur situé sur le côté vertical du cadre et x et y les positions des récepteurs : voir le schéma), se coupent en (x,y) ou en (x,y ) -, point qui est automatiquement enregistré. Voici les avantages et inconvénients de cette technologie : Avantages : Inconvénients : Résistant et fiable Faible précision Longévité Doigt détecté à 2 mm au-dessus de l écran. Ne baisse pas la luminosité de l écran Au soleil, les capteurs infrarouges peuvent être «éblouis». Marche avec tous les outils : doigts, stylets, gants Adapté aux grands écrans Peu sensible aux saletés, à la poussière, au gras Peu cher

20 Page 20/27 d. Les autres technologies Technologie optique des écrans interactifs C'est une récente technologie dans laquelle sont placées deux caméras au bord de l'écran. Chaque caméra est équipée d'une diode infrarouge et l'écran est doté de rétro-réflecteurs. La diode infrarouge émet de la lumière, qui est réfléchie par les rétro-réflecteurs. Une ombre due au doigt est alors formée sur l'écran, et cette ombre est captée par les caméras qui peuvent définir la position de cette pression. Cette technologie est beaucoup utilisée aujourd'hui. De plus, elle s'adapte très bien aux écrans haut format. Technologie à jauges de contrainte Quatre jauges de contraintes sont installées dans les quatre coins de l'écran et sont utilisées pour déterminer la déflexion qu'induit la pression d'un doigt ou d'un stylet sur l'écran. Cette technologie peut également déterminer le déplacement (généralement assez faible) qu'induit la pression sur l'écran. L'utilisation des jauges de contrainte permet entre autres des applications tactiles sur des bornes de réservation de billets, celles-ci étant fortement exposées au vandalisme.

21 Page 21/27 Technologie FTIR La réflexion totale est à la base de la technologie FTIR (frustrated total internal reflection). L'angle d'incidence des rayons infrarouges doit être plus petit que l'angle critique pour qu'il y ait réfraction. S'il est supérieur à l'angle critique on n'observe plus de rayons réfractés et toute la lumière est réfléchie. C'est le phénomène de réflexion totale. Cette réflexion totale a lieu dans toute la surface tactile. Des diodes placées sur le bord d'une plaque de plexiglas émettent de manière continue un rayonnement dans l'infrarouge. La plaque de plexiglas joue alors le rôle de guide d'onde, et les rayons infrarouges sont émis avec un angle légèrement supérieur à l'angle critique. Cet angle amène les rayons à se réfléchir totalement tout le long de la plaque. Quand le doigt vient se poser sur la plaque, il va diffuser le rayonnement dans toutes les directions. Certains des rayons déviés par le doigt vont donc arriver sur la surface inférieure de la plaque avec un angle inférieur à l'angle critique, et vont donc pouvoir en sortir. Ces rayons forment un point lumineux infrarouge sur la surface inférieure de la plaque. Ceux-ci sont vus par une caméra spéciale située en dessous du dispositif. Un écran tactile FTIR est composé des éléments suivants: Une plaque de plexiglas; Des DEL infra-rouge, qui sont chargées d'émettre le rayonnement; Des résistances pour alimenter les DEL; Un écran de projection, qui va recueillir l'image du projecteur; Un projecteur ; Du silicone, qui sert de pont entre la plaque et le doigt; Une caméra infrarouge, spécifiquement conçue pour capter les rayons; Un filtre lumière visible, spécifiquement conçu pour ne laisser passer qu'une certaine longueur d'onde; Un ordinateur, qui traitera l'image envoyé par la caméra.

22 Page 22/27 3. Contraintes, limites et avenir du tactile : Les contraintes liées aux écrans tactiles : Taille de l'écran (de manière à être le plus lisible possible (au moins 5cm de diagonale) Résistance du verre (variable selon les modèles) Luminance (limiter l'absorption de la lumière par les dalles tactiles) Le reflet (utilisation d'un certain type de matériau comme support tactile pour permettre une visibilité pour le plus grand angle de vision) La précision (le nombre important de capteurs pouvant donner la position exacte du toucher) Format (formats usuels voir I,1) sur les types de format) Température (entre -20 et 50 C pour la plupart des diapositifs) Ergonomie (Pouvoir appuyer, voir et tenir l'écran en même temps, adapté à la main) Forme (surface plane) Les limitations : Les interfaces d aujourd hui ne conviennent pas au tactile Le clavier reste indispensable La couche logicielle n exploite pas toujours les possibilités qu offrent les écrans avec clavier et souris Peu de normes existent Quel avenir? Oublier la souris car le tactile est très facile d'utilisation et ergonomique Créer un standard pour la gestuelle (mouvements universels) Séparer distinctement les couches matérielle et logicielle Repenser entièrement les interfaces homme / machine Penser les applications de façon «multi-touch» : plus utile Ordinateurs hybrides (tactile + clavier)

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