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000 写在前面
去年ic曾写过一篇关于手写笔的帖子，粗略介绍了几款平板和可拆卸笔记本的手写笔。近些天在MIIX720（5Pro）的QQ群里有一场关于是否支持4096级压感的争论，并有联想官方技术人员出面澄清。ic在讨论过程中受益匪浅，趁此机会将心得体会记录一二以供备忘，并与众位机友分享。
001 手写笔技术简介
目前在手写笔市场居于垄断地位的就是大名鼎鼎的Wacom公司了。提到手写笔，其实和前些年功能手机市场的联发科的Turnkey方案类似，Wacom也是提供了包括手写笔的一整套手写技术方案。整套手写方案包括屏幕层和手写笔两端，二者不可分割。每一端都内置芯片，二者合作以实现压感信号的发射和检测。所以接下来要讨论的2048级压感和4096级压感，与手写笔和屏幕层都是相关的。
手写技术大概分为三类。第一类就是电磁技术。大家熟知的三星Note系列，就是采用的此类电磁感应技术。这种技术方案需要在显示屏下方额外安装一层电路板（电磁层）。这个电磁层上有大量的感应线圈，每个都产生一个电磁场分布在显示屏表面。当电磁手写笔划过这些电磁场时，手写笔作为负载，会被电路板上的感应线圈检测到。通过计算哪些位置的感应线圈检测到了负载的变化，就可以知道手写笔的运动轨迹了。这些电磁场分布高度大概有1.5厘米左右，所以电磁笔是可以支持悬浮操作的。电磁技术的压感，是通过调整手写笔内部的负载实现的。负载用阻抗衡量，可以分解成多种频率成分，通过把笔尖的压力转换成阻抗的特定频率成分，然后这种特定阻抗的负载切割感应线圈的电磁场，就可以被感应线圈分辨出来。从而实现压力和按键的信息传递。需要格外引起注意的是，电磁技术所需的这层电路板和普通电容触摸层是独立的。触摸层通常在显示屏的上方，而电磁层在显示屏的下方。这增加了屏幕的整体厚度，相应的也带了更高的成本。当然它的优势也是很明显的，例如更好的Palm Rejection能力，手写笔不需要电池，更高的精度和可靠性。
（电磁笔技术原理示意图，来自Wacom网站）
第二类就是被动电容技术。说白了就是用一个带有导电橡胶的笔头模拟人的手指。这类技术实现简单，屏幕不需要增加额外的感应层，用显示层上方的电容触摸层和相关触摸芯片就可以实现。电容层纵横分布有很多条导电线，当“手指”接触到这些导电线的时候，这些导电线所连接的检测电路会被触发，计算出触发的位置，然后软件生成轨迹。被动电容技术的优势就是成本低，笔的成本也低。缺点也是显而易见的，例如Palm Rejection不太好做，无法精确的区分触摸到屏幕的到底是手指还是笔。这种被动电容笔最早见于早期iPAD的第三方开发厂家。
最后一类就是MIIX700和MIIX500系列采用的Wacom的主动电容技术。它的工作原理和被动电容笔是很接近的。屏幕端也是利用触摸层。不同的是主动电容笔，会发射出静电信号，以供触摸层采集。触摸层检测到哪里的信号最强，哪里就是手写笔接触屏幕的位置。可以想象，通过调整发射信号的频率和强度，就可以实现各种按键、压感的识别。从这个原理也可以看出，主动电容笔的技术也是屏幕端和手写笔端配合工作的结果。这点是和被动电容笔最大的不同。
（主动电容笔技术原理示意图，来自Wacom网站）
010 手写笔的技术要点
手写笔的市场是很大的，各种潜在消费者的需求也不同，所以才有多种手写技术出现，以迎合不同市场的需求。但是各种技术放在一起比较的时候，也会有一些共同的技术特征来作为比较的出发点。
用户都倾向于把数字化的手写笔和传统的笔来做比较。书写自然不自然、笔尖和屏幕的贴合程度、笔迹产生的延迟大不大、笔迹的线性度如何、屏幕各处的书写表现是否一致，甚至书写产生的摩擦感和摩擦声是否自然，都是用户关注的焦点。
然后是手写笔的重量、价格，如果需要电池，那么手写笔的功耗控制也会引人关注。还有手写笔上的各种按键、开关是否方便易用，例如橡皮擦功能、模拟鼠标左右键点击等等。还有就是上文提到的Palm Rejection，当用笔书写的时候，接触到屏幕的手掌会不会形成干扰。
作为采用手写技术的厂商，还需要关注选用的手写技术的集成度如何，是否影响整机的工业设计，以及最重要的成本。
从上面列举的一些做比较的技术点可以看出，被动电容笔相对其它两种技术来说，完全是处于下风的。事实上被动电容笔也是电容屏出现初期的一种书写工具，这种工具是各个技术要点都妥协于成本的产物。下面我们只关注电磁技术和主动电容技术的比较。
011 电磁技术和主动电容技术的比较
从精度来说，电磁技术无疑是最好的，主动电容技术经过近些年的发展取得了长足的进步，但仍然处于追随的位置。但是从实现难度来说，高精度的电磁技术无疑也是高成本的，例如为了克服屏幕边缘的非线性问题，需要电磁层比显示层更大一些。金属或者磁性物体如果靠近也会对电测层产生干扰，这限制了包括屏幕边框和手写笔在内的整机的材料选择。
视觉误差二者不分伯仲，因为这个主要取决于屏幕玻璃的厚度。检测误差方面，因为电磁层在屏幕的下面，所以电磁技术的实现更难更复杂些。
书写线性度这方面电磁笔差一些，据说拿尺子比住画直线一般是画不直的。大家有兴趣的可以实际尝试。
笔的重量和材质方面，因为电磁笔不需要电池，所以占优。而且不能是金属材质，所以各种造型、大小的塑料笔都可以做，选择很多。主动电容笔因为通过笔尖发射电信号，所以笔的主体可以选择用漂亮的铝制品。但因为使用电池，重量会大不少。但同时功能也会更多，比如发射一个特定的电信号来唤醒系统的某个功能。
笔迹的延迟上，主动电容笔略差，尤其是悬浮状态下。Palm Rejection方面，二者也是不分伯仲，但都比被动电容技术强不少。
集成度上，电磁技术需要单独的电磁层和控制芯片，这增加了屏幕的整体厚度和重量。而且受限于电磁信号的传导，整机材料的选择也受到限制。主动电容笔不需要额外的电容层，并且其控制功能通常是集成在触摸屏集成电路的内部，优点很明显。材料方面也是选择范围更大。例如MIIX系列随机附送的键盘，可以以一定角度吸附在屏幕上，这要是换了电磁技术是不可想象的。
100 MIIX700的2048级压感实测
感谢联想技术人员推荐的一款Windows消息检测软件Digi Info。用它可以实时捕获手写笔传递给Windows的一些消息，包括位置坐标参数和压感参数。从消息序列中，也可以看出手写笔识别算法的一些端倪。需要注意的是，使用这款软件时，需要使用管理员身份运行。并且需要在View菜单中打开Pressure选项以显示每条消息的压感参数。
（Digi Info的About界面。估计是来自微软Touch Test套装的一个小程序）
（使用前需要选中Pressure参数的显示设置）
（用手写笔点击屏幕参数的消息序列及参数。注意Pressure一栏中的数值范围）
（用手写笔画矩形框的消息序列及参数。注意Pressure一栏中的数值范围）
（悬浮状态下的手写笔消息序列及参数，注意压感参数为0）
（手指触摸的消息序列及参数，注意压感参数为固定的512）
101 MIIX510、720的4096级压感实测
这两款MIIX机型均采用了4096级压感识别技术。据联想技术人员介绍，这两款的手写笔和MIIX700的手写笔在硬件上是相同的，只不过手写笔内置芯片的配置参数有所调整。而屏幕端的控制芯片是更换了新一代的产品。如果用MIIX 700随机附送的手写笔，在MIIX510/720的屏幕上书写，也是有4096级压感的。同样的，用MIIX510/720的手写笔，在MIIX700的屏幕上书写，也是兼容可以实现2048级压感的。所以广大机友们，如果你的MIIX510/720的手写笔不幸丢失了，就去买一只目前在售的MIIX 700的手写笔就好，完全是可以实现4096级书写压感的。
好吧，不过这个实测只能作为将来有机会再补充的章节了。因为ic手里现在没有510和720的机器，前几天漂流评测的720本周刚刚寄走，那个时候还不知道可以用软件来观测压感参数。。。或者哪位热心机友来补一些截图就太好了，比如MIIX三大机型搜集完毕可以召唤神龙的星日？
END