请给我一支电容触控笔

OverLord

触控因何而生？

以往的触屏手机标配手写笔，是因为其采用的电阻屏设计需要对电阻膜施加一定的压力才能产生相应的坐标数据，进而达到触控的效果，并且因为精度不足，也更适于使用手写笔或者任意比较尖锐的物体进行精确触控操作。而电容屏无需按压即可操作，主要使用人体触碰操作，甚至为了避免误触，还专门设计为除了手指以外的其他人体部分触碰也大都不起作用。

在精度和操作舒适性方面都远不如现在普遍使用的电容屏。以前的触控屏幕，由于采用电阻式设计，点击屏幕的时候需要稍微使点力压下去才会有响应（图1），并且，你可以使用而现在的触控屏，由于采用电容式设计，同时，它的反应变得更为灵敏，只要有些许的接触，屏幕就会响应，而且支持多点触控，不像电阻式触控屏非常难实现这一点。

这就是电阻式触控屏与电容式触控屏的本质差异：电阻式触控屏的核心结构是两层相隔很近的导电层，当有物体“压住”屏幕上的某一个点时，两个导电层会接触导通，在屏幕的横向和竖向检测得到特定的电信号，从而分辨出该接触点的位置坐標，完成一次触发操作;而与之不同的电容式触控屏，同样具备多层结构，不同之处在于电容屏是在一层透明导电薄膜上面盖有透明的绝缘层，当具备导电能力的物体（或手指）触控到电容屏表面时，静电场发生了扭曲，绝缘层之间的电容发生了改变，通过这个电容信号的改变得到一个坐标位置，从而实现了触控操作（图2）。

显然，尽管都叫做“触控”，但是他们的实现原理、使用方式是截然不同的，电容屏的原理决定了绝缘物体不能实现物体触控——最简单的例子就是冬季戴上传统手套无法触控操作。所以早年的电阻屏触控笔（图3）就是个尖锐物体而已，可用很多其他物品，甚至是一根牙签来替代，但现在的电容屏触控笔要复杂得多。

电容触控笔是这样的

说到电容触控笔，说白了就是要模拟人体的电学特征，是利用导体材料制作的具有导电特性、用来触控电容式屏幕完成人机对话操作用的笔（图4）。电容笔的笔尖是具有导电特性，能够和屏幕之间形成一个暂时的电容，对这个电容充电产生电流，从而识别触控坐标。而且，电容式触控笔其实也是个统称，具体细分下来，还分为EMR电感笔（Electro Magnetic Resonance，电磁感应输入技术）、AES主动电容笔（Active Electrostatic Solution，主动式静电感应技术）和被动电容笔三种不同的类型。其中，被动电容电容笔因为精度控制差，功能有限已经被市场淘汰，主要的竞争就存在于电感笔和主动电容笔之间了，尤其是后者优势特别明显。

我们都知道电和磁有许多相似之处：带电体周围有电场，磁体周围也有磁场;同种电荷相斥，同名磁极也相斥;异种电荷相吸，异名磁极也相吸;变化的电场能激发磁场，变化的磁场也能激发电场;用摩擦的方法能使物体带上电，如果用磁铁的一极在一根铁棒上沿同：6向摩擦几次，也能使铁棒磁化。笼统的讲，电流周围都存在磁场。无论是通电直导线，通电环形线圈还是通电螺线管，通电螺绕环等，它们都能产生磁场，即所谓电磁感应。

电感笔就是将电磁技术应用于触控笔之上，随着触控笔的移动，屏幕内的感应板随之产生磁场，触控笔的共振回路就会产生微弱的电，这个电流在经过反馈过程行成“震荡”产生的磁，再反馈回来，通过往复循环（笔的移动触控），在屏幕上完成信号坐标的精确计算（图5）。

要实现压感，EMR式的电感笔就要在内部添加电容器，通过施加压力时笔尖位置的变化产生的电容器正负极之间距离的差距，从而改变电容实现压力感应（图6）。

EMR电感笔实际上几乎不需要供电（电池），所以可以做得非常细，适合制作成嵌入机身可插拔的方式（图7），但是它需要在触控屏下方带有一层电磁感应层，这就导致设备的厚度很难进一步做得轻薄，而且大屏边缘处识别精度不高。因此它更多地应用在手机这类小屏幕以及部分入门级产品上。而后来居上的AES主动电容笔就几乎没有EMR电感笔的缺点，在使用时，AES主动电容笔会在移动时不停发送低频信号，这些信号包含的信息有诸如笔尖压力、按键状态等等。相应的，触控屏内带有传感器，用多个相互呈直角排列的静电网格同时负责一般触摸和AES主动电容笔的定位（图8）。

与一般的触摸感应类似，屏幕内的一个网格都会和AES触控笔形成电场，笔的位置就是根据在每个传感器网格接收单元上检测到的电荷量差异来识别的。而的压感测试则是使用内置的光学组件，测得快门对光线的阻挡程度，即可得到压力等级，因此识别更准确快速（图9）。苹果等厂商还通过内置陀螺仪芯片（图10）感应触控笔的倾斜程度，让绘出的线条呈现出粗细差异，得到犹如真笔一般的使用体验。AES的这些特点使其特别适合绘画等应用。

同時，AES主动电容笔不需要屏幕内置专门的触控笔感应层，可以让屏幕进一步减少厚度，也减轻重量，因此这几年已然成为市场主流。当然了，AES也不是完美的，它需要供电这一点还是会让不少人觉得有些许麻烦，这恐怕是AES主动电容笔的“阿喀琉斯之踵”吧。

典型产品

苹果Pencil 2

苹果的触控笔目前是市场上无出其右的存在。它的压感和倾斜感应非常好，而且笔触感、延迟问题都得到了完善的解决。不过，它的价格也是最贵的，2代Apple Pencil的价格接近千元，着实令人咋舌。

微软Surface Pen

微软Surface Pen是少有的可与Apple Pencil 2直面竞争的产品，这款为自家Surface系列打造的触控笔具备4096级压感，侧倾感应也很出色。在功能性上，Surface Pen无疑是更好的那个，其笔身带有两个按钮，可以实现更加快捷的操作，基本可以做到操作不离笔，非常好用。

华为MPencil

华为的MPencil也是为自家旗下设备推出的一款产品，支持4096级压力感应，拥有一流的“跟手性”，可根据笔尖的力度不同而变换绘线的粗细，还支持智能擦除，十分方便高效。作为和国际大厂对标的产品，华为MPencil价格并不便宜，但是其功能已与其他高端产品非常接近，一分钱一分货还是很有道理的。

罗技Crayon

作为著名的外设厂商，罗技产品非常强悍，而且兼容性出色，这款Crayon就是苹果官方认证的第三方触控笔产品。作为苹果与罗技合作的一款重要产品，它承担的使命是在低端教育市场填补苹果Pencil过于高价而留下的空白。从书写及日常简单绘画的使用操作来看，罗技Crayon非常舒适，操控也很精确，除了没有压感之外，其他方面一点也不输于苹果Pencil系列产品，是一款非常好的替代品，而它的价格可比苹果自家产品便宜多了。

除了以上这些还有不少第三方的触控笔，限于篇幅就不过多介绍了。这里要特别说明的是三星触控笔用户虽多，但都是随机附带，没有单独销售，所以在这里也就略过了，有兴趣的读者不妨实际体验以后再做决定。