# 手写笔的不完全发展史\[触屏系列 Vol.3] *这是与触屏交互相关的第三篇文章，让我们看看手写笔们是怎么工作的* 乔布斯介绍iPhone的时候说过，“谁想要一个手写笔呢？（谁都不想）”。然而现在Apple Pencil 都出两代了（狗头。在需要办公、艺术创作的环境中，手写笔还是真香——那么你有没有想过，这玩意儿跟普通的有什么不同，是如何工作的呢？ #### 一句话总结手写笔的历史可以追溯到1950年代，它的发展也历经了从被动测光到压力传感，再到现在主动检测的阶段。 #### 目录 * 手写笔祖宗：光笔⚡ * 压力 * 电容 * 主动检测 * 硬核时刻：手掌误触检测 #### 手写笔祖宗：光笔⚡ 其实手写笔这玩意儿不是什么新鲜东西，早在1955年人们就想到用笔来直接和屏幕交互，毕竟笔要比手指精确地多。第一个手写笔原型诞生于麻省理工学院为美国军方开发的计算机"whirwind", 后者是用来模拟飞行数据的。

后来人们看到了这种交互的商用价值，开始设计对用户更加友好的光笔，引入到个人电脑以及游戏主机上：

（游戏机上的光笔，可以用来画画，图来自Youtube The 8-Bit Guy [3]）

那么光笔是如何工作的呢？它的工作原理需要依赖当时老式的CRT显示器。CRT显示器在显示图片的时候会快速地刷新它的像素，每次刷新一个像素，从屏幕左上角开始一直刷新到右下角。因为速度很快，所以人眼是看不出来的，但是用相机拍摄就会看到有时候屏幕上会有一个条形带一直在动。

动图封面 — （CRT显示器工作的原理模拟，每次显示图片的时候屏幕都会快速连续的刷新像素点，每次扫描一个[3]）

而在光笔中有一个感光器件，当把光笔贴在屏幕上，屏幕的像素点扫描过笔头时，笔会记录下这个时间点然后发送给电脑，电脑就可以根据时间推算出光笔在屏幕上的坐标，从而显示光笔的笔迹。所以光笔并不能发光，而是检测屏幕的光。 ### 压力光笔只能用于老式的屏幕，所以当商务PDA出现时，想要用笔就得发明新的方法。不知道有没有人用过这种PDA：

这种PDA的手写笔是通过压力感应来工作的，配合电阻屏幕来使用。当笔尖按压屏幕的时候，电阻屏幕会有轻微的变形，按压位置与底层的电路接触从而触发点击效果。因为需要让屏幕变形，所以在用这种笔的时候往往要笔尖够细，而且要大力出奇迹。

由于只要压力足够大就可以书写的缘故，你也可以用牙签和钢丝自制一款PDA手写笔（狗头：

#### 电容电阻屏用多了手会很酸，于是电容屏的出现让交互更加自然——不用按压，只需要轻碰就可以点击。电容屏工作的原理，我在第一期文章里也有介绍。与电容屏配套的手写笔，和文中介绍手指点击的原理是一样的，它们往往长这个样子：

笔尖是用导电材料制成的，比如橡胶，来模拟手指的功能，因此在书写的时候软黏黏的，并不是很舒服。而且在书写的时候，手指是不能放在屏幕上的，因为屏幕并不能分清笔和手的区别，必须提着笔写，还是很累（于是有人做了手掌误触检测的技术，详情移步 *硬核时刻* ）。 ### 主动检测最后说一下我们现在用的手写笔，例如iPad Pencil 或者 Surface Pen。这些都需要充电，因为它们不依赖于屏幕，而是靠自己主动发送给屏幕信息来完成书写识别。我们拿ipad举例，在ipad屏幕下方会有一层专门感应笔头的传感器。当笔头与屏幕接触时，除了其位置信息被屏幕捕捉到以外，笔会将压力和自己旋转的信息同时发送给设备。这样一来，可以实现更自然的书写体验，比如控制笔画粗细。这些都在苹果的广告里有所展示：

### 硬核时刻：手掌误触检测 *这里是硬核一点的知识，面向想要进一步了解的同学们：）* 如前文所说，当手和笔一起放在屏幕上时（比如写字的时候会自然地把手掌靠在平板上），屏幕会分不清到底哪个是手掌，哪个是笔，从而会在二者间来回乱跳。于是有人通过分析二者在触屏上的图案特性，来区分手掌的触碰和笔尖的触碰 \[7]。具体来说，手掌在屏幕上的图案半径更大，并且移动更慢；而笔尖则与之相反。通过建立决策树的模型，就可以实现手掌误触的检测。

（可以看到，在使用手写笔时，手掌按压的触屏图案比较大并且不怎么移动。图摘自[7]）

以上就是手写笔的不完全历史！当然除了文中介绍的这些手写笔外，还有许多，但是工作原理大同小异。我非常喜欢用笔写东西，甚至为了好的手写体验而买了Surface。读完这篇文章，下次你在ipad上写字时，会不会惊叹一个小小笔划后面，也隐藏着这么多历史和技术呢！