交互式電子白板:技術(shù)原理分析
來源:中國數(shù)字音視網(wǎng) 作者:Magret 編輯:數(shù)字音視工程 2009-12-28 00:00:00 加入收藏
隨著科技的發(fā)展,以往單一的教學(xué)方式逐步被改善。多媒體教室以多渠道的教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)方式,將理論教學(xué)和直觀教學(xué)有機(jī)的結(jié)合在一起,調(diào)動(dòng)學(xué)生的多種感官參與學(xué)習(xí),提升了教學(xué)的質(zhì)量、提高了教學(xué)效率、擴(kuò)大了教學(xué)規(guī)模。
目前,在多媒體教室的應(yīng)用中,常用的解決方案以投影機(jī)、實(shí)物展臺(tái)、計(jì)算機(jī)等為主。這樣的解決方案能方便的將實(shí)物、計(jì)算機(jī)教學(xué)課件、視頻、音頻等教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)在學(xué)生面前,然而在絕大部分教學(xué)實(shí)踐中,傳統(tǒng)的“板書”依然是最常用的教學(xué)手段,因?yàn)橥ㄟ^板書,教師可以隨時(shí)插入教學(xué)內(nèi)容,可以有效地控制教學(xué)進(jìn)程。于是,多媒體教室和板書相結(jié)合的方式被許多教師所喜歡。交互式電子白板正是在這種需求背景下進(jìn)入到教師和學(xué)生中間,逐漸成為不可或缺的教學(xué)工具。
交互式電子白板是一種教育或會(huì)議輔助人機(jī)交互設(shè)備,它可以配合投影機(jī)、電腦等工具,實(shí)現(xiàn)無塵書寫、隨意書寫、遠(yuǎn)程交流等功能。從硬件原理上來說,交互式電子白板融合了大屏幕投影技術(shù)、精確定位的測(cè)試技術(shù)等?,F(xiàn)階段的國際或國內(nèi)市場(chǎng)上,有多種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電子白板精確定位,具有代表性的是電磁感應(yīng)、紅外線、電阻、超聲波、CCD光掃描等技術(shù)。每種技術(shù)都有不同的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),在電子白板市場(chǎng)上占有一定的份額。國際權(quán)威市場(chǎng)調(diào)查機(jī)構(gòu)的分析報(bào)告中表明,在2006年1~3季度國際市場(chǎng)上,電磁感應(yīng)技術(shù)占31.87%,紅外技術(shù)占17.4%,其它技術(shù)占51%。
本文主要從實(shí)現(xiàn)技術(shù)角度對(duì)目前不同的電子白板精確定位測(cè)試技術(shù)進(jìn)行詳解。
一、電阻膜(壓感式)
電阻膜技術(shù)原理是:電子白板基本結(jié)構(gòu)是由多層膜組成,包括水平線電阻膜、絕緣網(wǎng)格、導(dǎo)電膜、絕緣網(wǎng)格、垂直電阻膜等,組合膜與使用區(qū)域大小相同。在電阻膜上加一個(gè)固定的電壓,在沒有外力作用下,導(dǎo)電膜不接觸電阻膜,沒有電壓被測(cè)得,不會(huì)有定位的信息反應(yīng)。當(dāng)用硬物壓在電阻膜的某一點(diǎn)時(shí),電流通過導(dǎo)電膜被測(cè)試電路讀取,這個(gè)電壓與觸摸點(diǎn)的位置有關(guān),根據(jù)從水平和垂直方向讀取的電壓,可以換算為觸摸點(diǎn)的X、Y方向位置。電阻式觸摸屏是一種網(wǎng)格掃描實(shí)現(xiàn)方式,特點(diǎn)是有物體壓住膜的表面時(shí),可以反應(yīng)出物體壓住的位置。
優(yōu)勢(shì):定位相對(duì)準(zhǔn)確;無需專用筆,可做觸摸操作。
劣勢(shì):書寫較吃力,力度不夠字跡顯示不出來;板面相對(duì)較軟,容易劃傷,怕劃傷,一旦有劃傷,就不能使用;反應(yīng)速度較慢;無法做超大面積。
主要使用廠家:美國:Polyvision、Interactive Tech
目前此技術(shù)的產(chǎn)品市場(chǎng)占有率呈快速下滑趨勢(shì),國內(nèi)較少廠家采用此技術(shù)。
二、電磁感應(yīng)
其工作原理是:電磁波可以通過空氣和絕緣物體進(jìn)行傳播,電磁感應(yīng)式是采用一支可以發(fā)射電磁波的筆,水平垂直兩個(gè)方向排列的接收線圈膜組成,膜的大小與顯示區(qū)域相同。定位原理是發(fā)射電磁波的筆按間歇方式發(fā)射電磁波,當(dāng)筆靠近接收線圈的膜時(shí),線圈上會(huì)感應(yīng)到筆發(fā)射的電磁波。離筆最近的線圈組感應(yīng)到的電動(dòng)勢(shì)越高,根據(jù)水平方向和垂直方向感應(yīng)到的電動(dòng)勢(shì),通過計(jì)算可以獲得筆所在的X、Y坐標(biāo)位置。
電磁感應(yīng)技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)分析:
優(yōu)勢(shì):定位相對(duì)準(zhǔn)確;書寫過程中有壓感,即根據(jù)書寫的輕重不同,筆跡的粗細(xì)會(huì)不同;顯示區(qū)域的均勻度較好。國內(nèi)個(gè)別廠家筆尖設(shè)置行程開關(guān),實(shí)現(xiàn)觸摸操作。國內(nèi)個(gè)別廠家掌握核心技術(shù),反應(yīng)速度很快。板面采用硬質(zhì)木制材質(zhì),面板壽命10年以上。
劣勢(shì):必須使用專用筆才能書寫,不能做觸摸操作;不方便教學(xué)管理;反應(yīng)速度不夠快,即書寫的筆過去之后筆跡才出現(xiàn)。
采用此項(xiàng)技術(shù)的主要廠家:
英國:Promethean和GTCO
加拿大:SMART
美國:Numonics
中國:盛興利合、巨龍、天士博等
這是一項(xiàng)早期電子白板常用的技術(shù),目前市場(chǎng)份額相對(duì)穩(wěn)定。
三、紅外
紅外技術(shù)的原理是:由密布在顯示區(qū)四周紅外接收和發(fā)射對(duì)管形成水平和垂直方向的掃描網(wǎng)格,形成一個(gè)掃描平面網(wǎng),當(dāng)有可以阻擋紅外光的物體阻擋住網(wǎng)格中的某對(duì)水平和垂直紅外掃描線時(shí),就可以通過被阻擋的水平和垂直方向的紅外線位置確定X,Y坐標(biāo)。
紅外技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)分析
優(yōu)勢(shì):定位準(zhǔn)確、精度較高;無需專用筆、可用手指、教鞭等進(jìn)行書寫或觸摸操作;不怕劃傷,即便板中有任何劃傷也不影響操作使用;使用壽命較長;反應(yīng)速度較快;造價(jià)較低。
劣勢(shì):無壓感反應(yīng)(可用軟件彌補(bǔ));可能受強(qiáng)紅外光的影響;受環(huán)境影響比較大。
采用此項(xiàng)技術(shù)的主要廠家:
美國:3M
英國:Sahara 和Luidia
日本:HITACHI
中國:鴻合
根據(jù)國際權(quán)威市場(chǎng)調(diào)查機(jī)構(gòu)的分析報(bào)告,在世界市場(chǎng)上紅外技術(shù)的交互式電子白板技術(shù)的產(chǎn)品2005年占9%,2006年占世界市場(chǎng)份額的17.4%,應(yīng)用呈快速增長的勢(shì)頭。被越來越多的用戶所接受,成為教育行業(yè)喜歡的產(chǎn)品。
四、超聲波
超聲波技術(shù)的原理是:利用超聲波的傳輸速度較慢的特性,根據(jù)超聲波發(fā)射到接收時(shí)間計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到接收點(diǎn)的距離。使用在平面定位上的原理采用的是在屏幕的一邊放置兩個(gè)按固定距離分布的超聲接收裝置,用于定位的筆是一個(gè)超聲波發(fā)射器,當(dāng)筆移動(dòng)在屏幕的表面時(shí),所發(fā)射的超聲波沿屏幕表面被接收器檢測(cè)到,由收到超聲波的時(shí)間可以換算出筆與兩個(gè)接收器的距離。采用三點(diǎn)定位的原理,即根據(jù)三角形已知三個(gè)邊長可以確定筆所在的頂點(diǎn)原理,計(jì)算出筆所在的位置坐標(biāo)。
優(yōu)勢(shì):定位相對(duì)準(zhǔn)確;適應(yīng)性強(qiáng),可在不同面積的設(shè)備上使用。
劣勢(shì):定位精度不均勻;受溫度影響較大;需用專用筆書寫。
采用此技術(shù)的主要廠家: HITACHI、IBEAM等
此技術(shù)目前市場(chǎng)份額呈下降趨勢(shì)。
五、CCD光掃描
CCD光掃描原理是:在顯示區(qū)域的一邊設(shè)置兩個(gè)固定距離的CCD線陣探測(cè)器和紅外發(fā)射器,對(duì)準(zhǔn)顯示區(qū)域。在顯示區(qū)域的另外三邊設(shè)置可以反射光線的反射膜,在沒有物體阻擋時(shí),線陣CCD檢測(cè)到的是一條完整的光帶。當(dāng)有物體在顯示區(qū)域中擋住光線傳播路徑時(shí),在線陣CCD檢測(cè)到的光帶中會(huì)出現(xiàn)無反光區(qū)域,分布在兩個(gè)角的CCD分別檢測(cè)到的遮擋區(qū)域反應(yīng)在線陣CCD的對(duì)應(yīng)區(qū)域,根據(jù)對(duì)應(yīng)的區(qū)域計(jì)算出物體在顯示區(qū)域的位置,是一種交叉點(diǎn)測(cè)試定位方式。
此技術(shù)為較新的技術(shù),未完全成熟,其最大的優(yōu)點(diǎn)是可做多點(diǎn)同時(shí)觸摸,除少數(shù)廠家在嘗試性使用外,還未完全普及,可用資料不多。
綜上所述,交互式電子白板采用不同的定位方式,則會(huì)有不同的特點(diǎn)和性能。消費(fèi)者在選購時(shí)應(yīng)按照各自的需求,分清各種技術(shù)的差異,選擇一款適合自己的產(chǎn)品。
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