グラフィックタブレット

グラフィック タブレット(デジタイザー、デジタル グラフィック タブレット、ペン タブレット、描画タブレット、外部描画パッド、デジタル アート ボードとも呼ばれる) は、 人が鉛筆と紙を使って手で絵を描くのと同じように、特殊なペンのようなスタイラスを使用して、画像、アニメーション、グラフィックスを手描きまたはペイントできるコンピュータ入力デバイスです。

グラフィックタブレットは、データや手書きの署名をキャプチャするためにも使用できます。また、タブレットの表面にテープで貼り付けたり、その他の方法で固定した紙から画像をトレースするためにも使用できます。このように、直線や図形の角をトレースまたは入力してデータを取得することを、デジタイズと呼びます。^[1]

このデバイスは、ユーザーが付属のスタイラス（ペンのような描画装置）を使用して画像を「描画」またはトレースできる粗い表面で構成されています。画像はコンピューターのモニターに表示されますが、一部のグラフィック タブレットには、よりリアルで自然な体験と使いやすさのためにLCD 画面も組み込まれています。

一部のタブレットは、デスクトップ コンピューターの主なポインティングおよびナビゲーション デバイスとして、コンピューター マウスの代わりとなることを目的としています。

最初の電子手書き装置は、 1888年にエリシャ・グレイが特許を取得したテラトグラフでした。 ^[2]

現代のタブレットに似ていて、コンピューターによる手書き認識に使用された最初のグラフィック タブレットは、1957 年のStylatorでした。 ^[3]よりよく知られている (そして最初のデジタイザー タブレットとして誤って説明されることが多い) のは、1964 年に導入されたRAND Tablet ^[4]またはGrafacon ^[5] (Graphic Converter の略) です。RAND Tablet は、パッドの表面の下にワイヤーのグリッドを使用して、小さな静電信号に水平座標と垂直座標をエンコードしました。スタイラスは静電結合によって信号を受信し、それを座標情報としてデコードすることができました。

音響タブレット、またはスパークタブレットは、スパークプラグでクリック音を生成するスタイラスを使用していました。クリック音は一連のマイクで三角測量され、空間内でペンの位置を特定しました。^[6]このシステムはかなり複雑で高価であり、センサーは外部ノイズによる干渉を受けやすかったです。

デジタイザは、1970年代半ばから1980年代初めにかけて、Summagraphics Corp. ^[7]が製造した ID (Intelligent Digitizer) と BitPad の商業的成功によって普及しました。Summagraphicsのデジタイザは同社の名前で販売されていましたが、HP、Tektronix、Apple ^[8] 、Evans and Sutherland、その他のグラフィック システム メーカーのプライベート ブランドとしても販売されていました。ID モデルは、当時の新しいIntel マイクロプロセッサテクノロジを利用した最初のグラフィック タブレットでした。この組み込みの処理能力により、ID モデルは、同じ基本テクノロジを使用しながら、以前のモデルの 2 倍の精度を実現できました。この精度向上の鍵となったのは、Stephen Domyan、Robert Davis、および Edward Snyder に与えられた 2 つの米国特許でした。Bit Pad モデルは、他のグラフィック タブレットが 2,000 ～ 3,000 ドルの価格帯で販売されていたときに、初期販売価格が 555 ドルであった、低コストのグラフィック タブレットの最初の試みでした。この低コストにより、起業家志望者にとって、多数の新しいアプリケーション用のグラフィック ソフトウェアを作成できる機会が開かれました。これらのデジタイザは、多くのハイエンドCAD (Computer Aided Design) システムの入力デバイスとして使用され、PC やAutoCADなどの PC ベースの CAD ソフトウェアにバンドルされました。これらのタブレットは、磁気歪技術を使用していました。これは、固体基板上に張られた特殊合金製のワイヤを使用して、タブレットの表面上のスタイラスの先端またはデジタイザ カーソルの中心を正確に配置するものです。この技術により、近接または「Z」軸の測定も可能になりました。^[9]

1981年、ミュージシャンのトッド・ラングレンがパーソナルコンピュータ用の最初のカラーグラフィックタブレットソフトウェアを開発し、アップル社にUtopia Graphic Tablet Systemとしてライセンス供与した。^[10]

1981年にQuantel Paintboxカラーグラフィックワークステーションが発売されました。このモデルには最初の圧力感知タブレットが搭載されていました。^[11]

最初の家庭用コンピュータグラフィック タブレットは、1983 年にリリースされたKoalaPadでした。当初はApple II用に設計されていましたが、Koala は最終的に、TRS-80 カラー コンピュータ、Commodore 64、Atari 8 ビット コンピュータなど、他の家庭用コンピュータにも適用範囲を広げました。

1980年代には、グラフィックタブレットのベンダー数社が手書き認識やタブレット上のメニューなどの追加機能を搭載し始めました。 ^{[12] [13]}

一般的にタブレットの特徴は、デバイスのサイズ、描画領域、解像度（「アクティブ領域」、lpiで測定される）、筆圧感度（筆圧によってストロークのサイズが変化するレベル）^[14]、ボタンの数、タイプ、インターフェースの数（Bluetooth、USBなど）です。^[15]実際の描画精度はペン先のサイズによって制限されます。^[16]

グラフィック タブレットに使用されているテクノロジを分類する試みは数多く行われてきました。

パッシブタブレット

パッシブ タブレットは電磁誘導技術を利用しており、タブレットの水平および垂直のワイヤは送信コイルと受信コイルの両方として機能します (送信のみを行う RAND タブレットのワイヤとは対照的です)。タブレットは電磁信号を生成し、スタイラスのLC 回路がそれを受信します。次に、タブレットのワイヤは受信モードに切り替わり、スタイラスによって生成された信号を読み取ります。最新の構成では、圧力感度と 1 つ以上のボタンも提供され、この情報用の電子機器はスタイラスにあります。古いタブレットでは、スタイラスのペン先の圧力を変えたり、ボタンを押したりすると、LC 回路の特性が変わり、ペンによって生成される信号に影響を及ぼしました。最新のタブレットでは、この信号がデジタル データ ストリームとして信号にエンコードされることがよくあります。電磁信号を使用することで、タブレットはスタイラスが表面に触れることなくスタイラスの位置を感知でき、この信号でペンに電力を供給するため、タブレットで使用するデバイスにはバッテリーが不要になります。プロメシアンホワイトボードで使用されるモデルであるActivslate 50も、この技術のハイブリッドを使用しています。^[17]

アクティブタブレット

アクティブ タブレットは、使用されるスタイラスに信号を生成してタブレットに送信する自己電源式の電子機器が含まれているという点で異なります。これらのスタイラスは、タブレットではなく内部バッテリーから電力を得るため、スタイラスがかさばります。ペンに電力を供給する必要がないため、このようなタブレットは送信モードと受信モードを切り替える必要がなくなり、ペン信号を常にリッスンできます。その結果、ジッターが少なくなります。

光学タブレット

光学タブレットは、スタイラスペンに内蔵された非常に小さなデジタルカメラによって動作し、紙の画像とパターンマッチングを行います。最も成功した^{[要出典]例は、} Anoto 社が開発した技術です。

音響タブレット

初期のモデルはスパークタブレットと呼ばれ、小さな音響発生器がスタイラスに取り付けられ、音響信号は筆記面の近くに設置された2つのマイクで拾われました。現代のデザインの中には、3次元で位置を読み取ることができるものもあります。^{[18] [19]}

静電容量式タブレット

これらのタブレットは、静電信号または容量信号を使用するようにも設計されています。Scriptelの設計は、静電信号を検出する高性能タブレットの一例です。タッチスクリーンに使用されるタイプの容量設計とは異なり、Scriptelの設計では、ペンがタブレットに近接しているかタブレット上に浮かんでいるときにペンの位置を検出できます。多くのマルチタッチタブレットは静電容量感知を使用しています。^{[20] [21]}

これらすべてのテクノロジーでは、タブレットは受信した信号を使用して、水平位置と垂直位置に加えて、スタイラスのボタンのクリックやスタイラスの回転などの情報に加えて、タブレットの表面からのスタイラスの距離、スタイラスの傾き (垂直からの角度)、その他の情報も判断できます。

タッチスクリーンと比較すると、グラフィック タブレットは一般に精度がはるかに高く、タブレットに触れていないオブジェクトを追跡する機能があり、スタイラスに関するより多くの情報を収集できますが、通常はより高価で、特殊なスタイラスまたはその他のアクセサリでのみ使用できます。

一部のタブレット、特に幼児向けの安価なタブレットには、古いRAND タブレットと同様の技術を使用したコード付きスタイラスが付属しています。

スタイラスに次いで、パックは最も一般的に使用されるタブレット アクセサリです。パックはマウスのようなデバイスで、絶対位置と回転を検出できます。これは、表面上の相対速度しか感知できないマウスとは対照的です (ほとんどのタブレット ドライバーは、パックがマウスをエミュレートできるようにすることができ、多くのパックは「マウス」として販売されています)。

パックのサイズと形状はさまざまです。外見上はマウスと見分けがつかないものもあれば、ボタンやコントロールが数十個付いたかなり大きなデバイスもあります。プロ仕様のパックにはレチクルやルーペが付いていることが多く、ユーザーはこれを使って、詳細なトレースやコンピューター支援設計(CAD) 作業のために、パックが狙うタブレット表面上の正確なポイントを見ることができます。

パックはMicrosoft Surfaceシリーズで使用されており、最近ではDell Canvasでも使用されていました。ただし、ほとんどのメーカーでは物理的なホットキーとダイヤルを 採用したため、パックはほぼ廃止されています。

一部のグラフィック タブレットにはタブレット自体にLCDが組み込まれており、ユーザーは画面に直接描画したりペイントしたりできます。

グラフィックス タブレット/スクリーン ハイブリッドは、標準の PCタッチスクリーンと通常のグラフィックス タブレットの両方よりも優れた利点があります。タッチスクリーンとは異なり、圧力感度があり、入力解像度が一般的に高くなっています。^{[引用が必要]}圧力感度と解像度は通常、通常のタブレットより優れているわけではありませんが、画面上の画像に対する物理的なペン デバイスの位置を直接確認できるという利点もあります。これにより、精度が向上し、デバイスの使用時に触覚的で「リアル」な感覚が得られます。

グラフィックタブレットメーカーのワコムは、グラフィックタブレットの主要技術に関する特許を多数保有しており^[22]、競合他社は他の技術を使用するか、ワコムの特許のライセンスを取得することを余儀なくされています。ディスプレイは数千ドルで販売されることが多く、たとえばワコムCintiqシリーズの価格は1,000ドル弱から2,000ドル以上です。

市販されているグラフィック タブレット/スクリーン ハイブリッドには、次のようなものがあります。

• Monoprice 19インチインタラクティブディスプレイ
• ワコムのCintiq
• Huionの Kamvas (例: Kamvas Studio 22)
• XP-PEN
• ガオモン
• パルブロ
• ウジー
• ゼンスラボ
• ヴェイック

従来の中古LCDモニターとグラフィックタブレットをグラフィックタブレットとスクリーンのハイブリッドに改造するDIYプロジェクトもありました。 ^[23]

グラフィック タブレットは、スタイラス ベースのインターフェイスと、スタイラスの圧力、傾き、その他の属性の一部またはすべて、およびタブレットとの相互作用を検出する機能を備えているため、コンピュータ グラフィックス、特に 2 次元コンピュータ グラフィックスを作成するための非常に自然な方法を提供すると広く考えられています。実際、多くのグラフィック パッケージは、タブレットによって生成された圧力 (および場合によってはスタイラスの傾きや回転) 情報を利用して、グラフィック タブレットから受信したデータに基づいてブラシのサイズ、形状、不透明度、色、その他の属性を変更することができます。

東アジアでは、「ペンタブレット」と呼ばれるグラフィックタブレットが、入力方式エディタソフトウェア ( IME )と組み合わせて、中国語、日本語、韓国語 ( CJK ) の文字を書くために広く使用されています。この技術は普及しており、安価で、キーボードで入力するよりも自然な方法でコンピューターを操作する方法を提供し、ペンタブレットがコンピューターのマウスの役割に取って代わります。アルファベット文字を使用するユーザーの間では、手書き認識の採用が遅れています。

グラフィック タブレットは、芸術の世界でよく使用されています。ペンのようなスタイラスをグラフィック タブレットで使用し、Illustrator、Adobe SystemsのPhotoshop、Corelpainter、Kritaなどのグラフィック編集プログラムと組み合わせると、アーティストはデジタル ドローイングやアートワークを作成するときに高い精度を得ることができます。写真家も、後処理中にグラフィック タブレットを使用すると、詳細なレイヤー マスクの作成や覆い焼きや焼き込みなどのタスクを大幅に高速化できることに気付くでしょう。

教育者は教室でタブレットを使用して、手書きのメモや授業を投影し、生徒にも同じことをさせたり、電子的に提出された生徒の課題にフィードバックを提供したりします。オンライン教師は、特に複雑な視覚情報や数式が必要な場合、生徒の課題を採点したり、ライブチュートリアルや授業にタブレットを使用することもあります。学生がタブレットをメモを取るデバイスとして使用することも増えており、特に大学の講義中に講師の話を聞きながら使用しています。タブレットはスムーズなオンライン教育プロセスを促進し、教室での体験を模倣するためにフェイスカメラと一緒によく使用されます。

タブレットは、機能に支障をきたすことなく紙を置くことができるため、 技術図面やCADでも人気があります。

最後に、タブレットはポインティングデバイスとしてコンピュータマウスの代わりとして人気を集めています。^{[いつ? ]}タブレット上のペンの位置は通常、コンピュータ画面に表示されるGUI上のポインターの位置に対応するため、一部のユーザーにとってはマウスよりも直感的に感じられることがあります。グラフィック作業にペンを使用するアーティストは、利便性のため、ペンを置いてマウスを探すのではなく、タブレットとペンを標準的なコンピュータ操作に使用する場合があります。人気のリズムゲーム osu!では、タブレットをプレイ方法として利用できます。^[24]

グラフィック タブレットにはさまざまなサイズと価格帯のものがあります。A6サイズのタブレットは比較的安価ですが、A3サイズのタブレットははるかに高価です。最近のタブレットは通常、 USBまたはHDMIインターフェイスを介してコンピューターに接続します。

インタラクティブホワイトボードは、最大95インチ（241.3 cm）の壁サイズの高解像度グラフィックタブレットを提供し、圧力と複数の入力オプションを備えています。これらは世界中の学校や会議室で一般的になりつつあります。^[25]

以前の抵抗型タッチスクリーンデバイス（PDA、初期のスマートフォン、タブレットPC、ニンテンドーDSなど）には通常スタイラスが装備されていましたが、スタイラス入力の精度は非常に限られていました。

一部のテーブルコンピュータ、タブレットコンピュータ、ラップトップに搭載されているような最新の静電容量式タッチスクリーンも同様の方法で動作しますが、通常は光学グリッドまたは感圧フィルムを使用するため、特別なポインティングデバイスは必要ありません。静電容量入力を備えた最新モデルの一部には、専用のスタイラスを装備することができ、これらの入力デバイスはフル機能のグラフィックタブレットと同様に使用できます。^{[26] [27] [28]}

グラフィックタブレットは、視覚障害者がグラフィックタブレット上の膨らんだグラフィックに触れて、そこから音声フィードバックを得るオーディオハプティック製品にも使用されます。 ^[29]この技術を使用している製品は、触覚トーキングタブレットまたはT3と呼ばれています。

ウィキメディア・コモンズには、グラフィックス タブレットに関連するメディアがあります。

• 筆跡の動きの分析
• デジタル画像
• ライトペン
• パンタグラフ
• ペンコンピューティング