Grazie alla disponibilità di controllori come quelli della linea TrueTouch di Cypress Semiconductor qualificati per applicazioni automobilistiche, i touchscreen capacitivi con riconoscimento dei gesti potrebbero vedere la luce nel giro di poco tempo
Con la standardizzazione dei touchscreen nel segmento dei telefoni mobili, molti utenti sono ora impazienti di assistere alla diffusione di questa tecnologia nel settore automobilistico. Alcuni potrebbero obiettare che i touchscreen sono già presenti sulle odierne automobili, ma l’aspettativa degli utenti è poter disporre di touchscreen in grado di interpretare i gesti. I guidatori vorrebbero entrare nella loro auto, dare un colpetto a un menu per far scorrere la loro lista di file mp3 preferiti, mettersi in marcia e mediante semplici gesti di ingrandimento o riduzione, spostamento verso sinistra e rotazione, essere in grado di navigare attraverso una mappa, evitando la complessità delle strutture a menù degli odierni sistemi di infotainment.
Le interfacce uomo-macchina (HMI – Human Machine Interface) utilizzate in ambiente automobilistico pongono problematiche nuove rispetto a quelle impiegate in applicazioni consumer. Le problematiche sono in larga misura collegate alla sicurezza durante la guida. In considerazione del crescente numero di funzionalità disponibili, è necessario valutare il loro effetto su quella che è la responsabilità principale di guidatore: mantenere gli occhi il più possibile fissi sulla strada. E chiaro che un guidatore meno tempo impiega a navigare all’interno di un menu, tanto più ne ha a disposizione per guardare la strada che sta percorrendo.
Due tecnologie a confronto
Un primo luogo è utile un raffronto tra le due tipologie di touchscreen che vengono utilizzati per la realizzazione dei sistemi di infotainment destinati al settore automobilistico:
– Touchscreen resistivi: si tratta sicuramente della tecnologia attualmente dominante in campo automobilistico. Si tratta della tecnologia più economica e largamente utilizzata, oltre che nel settore automotive, in numerosi altri comparti come quelli consumer e industriale. A causa della loro implementazione, che ricorda molto da vicino quella meccanica, è necessario applicare una pressione sul pannello per rilevare un tocco. Sono due le caratteristiche dei touchscreen resistivi che li rendono sempre meno idonei all’utilizzo in diverse applicazioni, in particolari quelle automobilistiche: la nitidezza, compresa solitamente tra il 70 e l’80% e la necessità di calibrare su base regolare il pannello a sfioramento per l’allineamento con l’LCD.
– Touchscreen capacitivi: i touchscreen di questo tipo, soprattutto quelli che utilizzano la tecnologia capacitiva a proiezione (projected capacitive) garantiscono rispetto a quelli resistivi un livello di nitidezza maggiore (90% o superiore) e un grado di accuratezza più elevata senza dover ricorrere alla ricalibrazione. I touchscreen di questo tipo, inoltre, sono in grado di rilevare contemporaneamente tocchi multipli.
Riconoscimento dei gesti: una nuova opportunità
Se si effettua un confronto tra le interfacce HMI odierne basate su touchscreen resistivi con quelle basate su touchscreen capacitivi con riconoscimento dei gesti, è possibile identificare alcune aree nelle quali si ottengono significativi miglioramenti in termini di maggior attenzione del guidatore sulla strada. Il riconoscimento dei gesti possibile grazie ai touchscreen capacitivi non rappresenta solamente una nuova modalità di immissione di comandi, ma si propone come un’evoluzione di notevole portata del comportamento del guidatore.
Con un touchscreen capacitivo esso può ancora navigare attraverso le strutture dei menu con un semplice click, far scorrere le sue dita per incrementare il volume o variale la velocità della ventola del sistema HVAC: ciò che è realmente importante è la facilità di controllo di funzioni standard come la navigazione, indispensabile soprattutto durante la guida. L’utente può effettuare un’operazione di zoom out con un semplice gesto, senza necessariamente osservare lo schermo.
I gesti possono essere effettuati in qualsiasi area dello schermo, per cui il guidatore non deve posizionare le sue dita in una determinata posizione prima di compiere il gesto. Nella figura 1 viene riportato l’esempio di un gesto su uno schermo di un navigatore.
Il medesimo concetto può essere applicato per far scorrere la mappa verso destra o verso sinistra: in questo caso è sufficiente il semplice gesto di un dito senza dover navigare attraverso un menu, con tutti i vantaggi che ciò comporta.
Fig. 1 – Esempio di zoom-out eseguito sullo schermo di un navigatore
Come accade per ogni nuova tecnologia che si affaccia alla ribalta, la sua accettazione da parte dei consumatori è un fattore particolarmente critico. Nel settore dei sistemi di infotainment per applicazioni automobilistiche, gli utilizzatori sono inclini all’adozione di nuove tecnologie nel momento in cui queste ultime sono simili, in termini di modalità di utilizzo, con quelle che utilizzano quotidianamente. I touchscreen sono impiegati ormai da parecchi anni in ambito automobilistico. I touchscreen di tipo capacitivo, dal canto loro, non modificano le modalità di interazione dei guidatori con i loro veicoli, semplicemente le migliorano.
Quando si parla di interfaccia uomo/macchina, un’altra tecnologia emergente è quella dei sistemi a comando vocale. I consumatori, guidatori inclusi, sono abituati ad utilizzare il tocco oppure i gesti. Tutti gli odierni dispositivi di largo impiego – laptop con touchpad, telefonini, lettori Mp3 e via dicendo – adottano infatti queste modalità. I sistemi a comando vocale, benché implementati su alcuni degli odierni veicoli, necessitano di un certo periodo di addestramento.
Dal punto di vista dei consumatori si tratta di una nuova tecnologia e non di un’evoluzione di una già esistente. È infatti necessario l’apprendimento delle strutture di comando e non sono disponibili di serie da tutti i costruttori. Le decisioni relative all’interfaccia HMI da adottare sono prese dai singoli costruttori: alcuni addirittura propendono per offrire entrambe le tecnologie da scegliere come opzione. Trattandosi comunque di tecnologie emergenti, attualmente è troppo presto per una scelta definitiva.
Principio di funzionamento
A questo punto è utile comprendere la modalità di funzionamento dei touchscreen capacitivi. Innanzitutto val la pena porre l’attenzione sul fatto che, grazie alla disponibilità di controllori come quelli della linea TrueTouch di Cypress Semiconductor qualificati per applicazioni automobilistiche, i touchscreen capacitivi con riconoscimento dei gesti potrebbero vedere la luce nel giro di un paio d’anni. Poiché nel settore auto il ciclo di progettazione ha una durata di due o tre anni, gli utilizzatori possono aspettarsi di vedere i sistemi di infotainment di prossima generazione a bordo delle auto che verranno commercializzate a partire dal 2012. Con i controllori di Cypress, per esempio, gli OEM e i principali produttori di componentistica per auto (Tier-1) possono iniziare lo sviluppo di sistemi di infotainment basati sui gesti che sono già pronti all’uso.
Questi controllori integrano le seguenti funzionalità (evidenziate nella Fig. 2):
Fig. 2 – Rilevamento di un dito in un touchscreen di tipo capacitivo
– scansione del pannello di ITO (Indium Tin Oxide – ossido di stagno-indio) capacitivo utilizzando tecnologie di rilevamento capacitivo come ad esempio CSD (misure basate sulla sul modulatore Sigma-Delta). L’intensità del segnale misurato è proporzionale alla posizione del dito relativamente al pattern a forma di diamante del pannello
di ITO nella matrice del sensore – maggiore è la sovrapposizione, più grande sarà l’intensità del segnale. Si tenga presente che il pannello di ITO è stato progettato in modo da consentire a un dito di sovrapporre più pattern a forma di diamante per garantire un calcolo accurato della posizione;
– Possibilità di determinare in maniera accurata la posizione di una o più dita sul pannello mediante il riconoscimento della sovrapposizione di un tocco sul pattern a forma di diamante. Nell’esempio riportato in figura 2, il dito si sovrappone con i sensori 3 e 4 nella direzione dell’asse Y con una intensità del segnale pari rispettivamente a 15 e 7;
– Decodifica dei gesti sulla base del movimento relativo di queste dita.
I gesti vengono decodificati all’interno del controllore e trasmessi al sistema host come semplici identificatori del gesto per essere poi implementati sotto forma di risposta sulla schermo.
Le migliorie apportate ai touchscreen possono essere ulteriormente potenziate con i controllori multi-touch all-point, che consentono di rilevare la posizione di un singolo dito fino a un massimo di 10 dita. Una caratteristica di questo tipo di rivela utile in applicazioni quali schermi di tipo dual view, che consentono al passeggero e al guidatore di interfacciarsi contemporaneamente con il sistema di infotainment.
Con l’introduzione dei primi schemi di questo tipo nelle odierne automobili, un controllore per touchscreen di tipo multi-touch all-point consente ad esempio al guidatore di ingrandire una mappa mentre il passeggero regola il volume dell’audio. In ogni caso, qualunque sia il tipo di touchscreen, un risultato è certo. Il miglioramento delle interfacce HMI per i sistemi di infotainment non significa assolutamente “complicare la vita” agli utilizzatori. Si tratta molto più semplicemente dell’introduzione di nuove tecnologie a bordo dei veicoli che sono già familiari al guidatore grazie alla loro larga diffusione nel mercato consumer.