マルチタッチ

コンピューティングにおいて、マルチタッチとは、タッチパッドやタッチスクリーンなどの表面が同時に複数の接触点の存在を認識できるようにする技術である。マルチタッチは、 1970年代に欧州原子核研究機構（CERN）、^{[1] 、} MIT、トロント大学、カーネギーメロン大学、ベル研究所で始まった。 ^{[2] CERNは、1976年に}スーパープロトンシンクロトロンの制御にマルチタッチスクリーンを使い始めた。^{[3] [4]}静電容量式マルチタッチディスプレイは、2007年にAppleのiPhoneによって普及した。 ^{[5] [6]マルチタッチは、ピンチしてズームするなどの追加機能を実装したり、}ジェスチャ認識を使用して定義済みジェスチャに関連付けられた特定のサブルーチンをアクティブ化したりするために使用されることがある。

マルチタッチという用語が何度も使用されるようになったのは、この分野の急速な発展と、多くの企業がジェスチャー強化シングルタッチなどと呼ばれる古い技術を売り込むためにこの用語を使用しているためです。他の類似または関連する用語は、デバイスがさまざまな接触点の位置を正確に特定できるか、または近似値のみで特定できるかを区別して、さまざまな技術的機能をさらに区別しようとしていますが、マーケティングでは同義語として使用されることがよくあります。

マルチタッチは、一般的に、モバイル デバイスやスマート デバイスで静電容量センシング技術を使用して実装されます。静電容量タッチスクリーンは通常、静電容量タッチセンサー、特定用途向け集積回路(ASIC) コントローラー、およびCMOS (相補型金属酸化膜半導体) 技術で製造されたデジタル信号プロセッサー(DSP)で構成されます。より最近の代替アプローチは、イメージ センサー技術に基づく光学タッチ技術です。

コンピューティングにおいて、マルチタッチとは、タッチパッドやタッチスクリーンが表面との 接触点を1つ以上^{[7] [8]}または2つ以上^{[9]認識できるようにする技術です。Apple} は2007年に「マルチタッチ」という用語を普及させ、ピンチでズームしたり、定義済みのジェスチャに関連付けられた特定のサブルーチンをアクティブにするなどの追加機能を実装しました。

この用語の2つの異なる用法は、この分野の急速な発展と、多くの企業がジェスチャー強化シングルタッチなど他の企業や研究者によって呼ばれる古い技術をマーケティングするためにこの用語を使用していることに起因しています。^{[10] [11]}他のいくつかの類似または関連用語は、デバイスがさまざまな接触点の位置を正確に特定できるか、または近似値のみを決定できるかを区別して、さまざまな技術的機能をさらに区別しようとしていますが、^[11]マーケティングでは同義語として使用されることがよくあります。

タッチスクリーン技術の使用は、マルチタッチ技術やパーソナルコンピュータよりも古くからある。ヒュー・ル・ケインやロバート・モーグのような初期のシンセサイザーや電子楽器メーカーは、タッチセンシティブな静電容量センサーを使用して楽器の音を制御する実験を行った。^[12] IBMは1960年代後半に最初のタッチスクリーンの製造を開始した。1972年、コントロールデータは教育目的で使用される赤外線端末であるPLATO IVコンピュータをリリースした。これは16×16アレイのユーザーインターフェイスで単一のタッチポイントを採用していた。これらの初期のタッチスクリーンは、一度に1つのタッチポイントしか記録しなかった。そのため、オンスクリーンキーボード（今日ではよく知られている機能）は使いにくいものだった。キーロールオーバーやシフトキーを押しながら別のキーを入力することはできなかったからだ。^[13]

例外としては、1970年代初頭にマサチューセッツ工科大学で開発された「クロスワイヤ」マルチタッチ再構成可能タッチスクリーンキーボード/ディスプレイ^{[14]と、1972年に建設中だった}スーパープロトンシンクロトロンの制御用にCERNで開発された16ボタンの静電容量式マルチタッチスクリーンがある^[15]。

1976年、デンマークの電子工学者ベント・スタンペが1972年に開発した静電容量式タッチスクリーンを基にした新しいxy静電容量式スクリーンがCERNで開発された。^{[1] [17]}異なるタッチポイントの正確な位置を特定できるこの技術は、スーパープロトンシンクロトロン粒子加速器の制御室用の新しいタイプのヒューマンマシンインターフェース（HMI）の開発に使用された。 ^{[18] [19] [20]} 1972年3月11日の手書きのメモで、^[21]スタンペは提案した解決策、つまりディスプレイ上に固定数のプログラム可能なボタンを表示する静電容量式タッチスクリーンを示した。このスクリーンはガラス板上の銅のフィルムにエッチングされた一連のコンデンサで構成され、各コンデンサは指の表面などの近くの平らな導体によって静電容量が大幅に増加するように作られていた。コンデンサはガラス板に銅でエッチングされた細い線で構成され、目に見えないほど細く（80μm）、間隔も十分に空いていた（80μm）。^[22]最終的なデバイスでは、単純なラッカーコーティングにより、指が実際にコンデンサに触れるのを防いだ。同年、MITはマルチタッチ検出が可能な可変グラフィックを備えたキーボードを説明した。^[14]

1980年代初頭、トロント大学の入力研究グループは、マルチタッチ入力システムのソフトウェア面を最も早く研究したグループの一つでした。^[23]トロント大学の1982年のシステムでは、ガラスの後ろにカメラを設置したすりガラスパネルを使用していました。1本または数本の指でガラスを押すと、カメラはその動作を白い背景上の1つ以上の黒い点として検出し、入力として登録することができます。点のサイズは圧力（人がガラスを押す強さ）に依存するため、システムはある程度圧力に敏感でもありました。^[12]注目すべきは、このシステムは入力専用であり、グラフィックを表示できなかったことです。

1983年、マレーヒルのベル研究所はタッチスクリーンベースのインターフェースに関する包括的な論文を発表しましたが、複数の指については触れられていませんでした。^{[24]同じ年に、}マイロン・クルーガーのビデオベースのビデオプレイス/ビデオデスクシステムは、ピンチツーズームなどのマルチタッチジェスチャの開発に影響を与えましたが、このシステム自体にはタッチインタラクションはありませんでした。^{[25] [26]}

1984年までに、ベル研究所とカーネギーメロン大学の両校は、複数の指による入力にインタラクティブに反応できる、入力とグラフィックスの両方を備えた実用的なマルチタッチスクリーンのプロトタイプを製作しました。^{[27] [28]}ベル研究所のシステムは指の静電容量結合に基づいていましたが、カーネギーメロン大学のシステムは光学的でした。1985年には、標準的なマルチタッチのピンチツーズームジェスチャが、コーディネートされたグラフィックスとともに、カーネギーメロン大学のシステムで実演されました。^{[29] [30]} 1985年10月、スティーブ・ジョブズは、カーネギーメロン大学のセンサーフレームマルチタッチラボを見学するために秘密保持契約に署名しました。^[31] 1990年、シアーズらは、マルチタッチスクリーンのプロトタイプを開発し、それをカーネギーメロン大学の研究所に持ち込みました。当時のシングルタッチおよびマルチタッチのタッチスクリーンの人間とコンピュータの相互作用に関する学術研究のレビューを発表し、ノブの回転、画面をスワイプしてスイッチをアクティブにする（またはトグルスイッチの場合はU字型のジェスチャー）などのシングルタッチジェスチャーとタッチスクリーンキーボード（タッチスクリーンキーボードでは1分あたり25語、標準キーボードでは1分あたり58語の入力速度を示し、マルチタッチによりデータ入力速度が向上すると仮定した研究を含む）について説明しました。また、線の範囲の選択、オブジェクトの接続、別の指で位置を維持しながら選択する「タップクリック」ジェスチャーなどのマルチタッチジェスチャーについても説明しました。^[32]

1991年、ピエール・ウェルナーは、複数の指とつまむ動作をサポートするマルチタッチの「デジタルデスク」について出版し、この話題を広めました。^{[33] [34]} 21世紀初頭には、さまざまな企業がこれらの発明を拡張しました。

1999年から2005年にかけて、フィンガーワークス社はタッチストリームキーボードやiGesture Padなど、さまざまなマルチタッチ技術を開発しました。2000年代初頭、コーネル大学の人間工学教授アラン・ヘッジ氏がこの技術に関するいくつかの研究を発表しました。^{[35] [36] [37]} 2005年にアップルはフィンガーワークスとそのマルチタッチ技術を買収しました。^[38]

2004年、フランスの新興企業JazzMutantは、音楽コントローラーであるLemur Input Deviceを開発しました。これは、2005年に独自の透明なマルチタッチスクリーンを備えた最初の商用製品となり、ディスプレイ上で10本の指で直接操作できるようになりました。^{[39] [40]}

2007年1月、マルチタッチ技術はiPhoneで主流となり、iPhoneの発表ではAppleが「マルチタッチを発明した」とさえ述べました。^[41]しかし、機能と用語はどちらも発表や特許申請より前のものです。ただし、Fingerworks/Appleの技術以前には存在しなかった静電容量式モバイルスクリーンの分野は例外です（Fingerworksは2001年から2005年に特許を申請し、^[42]その後のマルチタッチの改良はAppleによって特許を取得しました^[43]）。

しかし、米国特許商標庁は、「ピンチ・ツー・ズーム」機能は、2005年にブラン・フェレンとダニエル・ヒリスが出願したタッチスクリーン上のジェスチャーに関する米国特許第7,844,915号^{[44] [45]}で予測されており、慣性スクロールも同様であると宣言し、^[46] Appleの特許の主要な主張を無効にした。

2001 年、Microsoft のテーブルトップ タッチ プラットフォームであるMicrosoft PixelSense (旧称 Surface) の開発が開始されました。これは、ユーザーのタッチと電子デバイスの両方と対話し、2007 年 5 月 29 日に商用化されました。同様に、2001 年に三菱電機研究所 (MERL) は、 DiamondTouchと呼ばれるマルチタッチ、マルチユーザー システムの開発を開始しました。

2008 年には、Diamondtouch が商用製品となり、これも静電容量に基づいていますが、複数の同時ユーザー、つまり各ユーザーが座っている椅子やユーザーが立っているフロアパッドを区別できるようになりました。2007 年には、NORTD labs のオープン ソースシステムがCUBIT (マルチタッチ)を提供しました。

2008年には小型タッチデバイスが急速に普及した。タッチスクリーン電話の出荷台数は2006年の20万台から2012年には2100万台に増加すると予想された。^[47]

2015年5月、Appleは個々の物理キーをマルチタッチボタンに変える「フュージョンキーボード」の特許を取得しました。^[48]

Appleは、マルチタッチ技術を使用した多数の製品を販売および配布しており、最も有名なものとしては、iPhoneスマートフォンとiPadタブレットがある。さらに、Appleは、ユーザーインターフェイスでのマルチタッチの実装に関連するいくつかの特許も保有しているが、 ^[49]一部の特許の正当性は争われている。^[50] Appleはさらに、米国で 「マルチタッチ」を商標として登録しようとしたが、米国特許商標庁は、その用語が一般用語であると判断し、その要求を拒否した。^[51]

マルチタッチの感知と処理は、タッチ サーフェスに取り付けられたASICセンサーによって行われます。通常、タッチ スクリーンを構成する ASIC とスクリーンは別々の会社が製造します。逆に、タッチパッドのサーフェスと ASIC は通常同じ会社が製造します。近年、一般ユーザーから多国籍企業まであらゆる用途向けに設計されたシステムを備え、成長を続けるマルチタッチ業界に進出した大企業があります。

現在では、ラップトップ メーカーがラップトップにマルチタッチタッチパッドを搭載するのが一般的になっており、タブレット コンピューターは従来のスタイラス入力ではなくタッチ入力に応答し、最近の多くのオペレーティング システムでサポートされています。

いくつかの企業は、個人用電子機器ではなく、大型のマルチタッチ テーブルや壁面などの大規模なサーフェス コンピューティングに注力しています。これらのシステムは、一般に政府機関、博物館、企業で情報や展示物の展示手段として使用されています。^[要出典]

マルチタッチは、インターフェイスのサイズとタイプに応じて、さまざまな方法で実装されてきました。最も一般的な形式は、モバイル デバイス、タブレット、タッチテーブル、および壁です。タッチテーブルとタッチ ウォールはどちらも、アクリルまたはガラスを通して画像を投影し、LED で画像をバックライトで照らします。

タッチ面は、圧力に敏感にするために、圧力に敏感なコーティングを追加することもできます。このコーティングは、押された強さに応じて異なる曲がり方をし、反射を変えます。^[52]

ハンドヘルド技術では、電荷を帯びたパネルを使用します。指が画面に触れると、そのタッチによってパネルの電界が乱されます。この乱れはコンピュータイベント（ジェスチャー）として記録され、ソフトウェアに送信され、ジェスチャーイベントへの応答が開始されます。^[53]

ここ数年、いくつかの企業がマルチタッチを採用した製品をリリースしています。高価な技術をより身近なものにするために、愛好家たちはDIYタッチスクリーンの作り方も公開しています。^[54]

静電容量技術には以下のものがある: ^[55]

• 表面静電容量技術または近接場イメージング（NFI）
• 投影型静電容量タッチ(PCT)
  • 相互容量
  • 自己容量
• セル内容量

抵抗技術には以下のものがある: ^[55]

• アナログ抵抗膜方式
• デジタル抵抗型またはセル内抵抗型

光学タッチ技術は、画像センサー技術に基づいています。指または物体が表面に触れると光が散乱し、その反射がセンサーまたはカメラで捉えられ、測定された反射の種類に応じてタッチへの応答を指示するソフトウェアにデータが送信されます。

光学技術には以下のものが含まれる: ^[55]

• 光学イメージングまたは赤外線技術
• 後方拡散照明（DI）^[56]
• 赤外線グリッド技術（オプトマトリックス）またはデジタル導波路タッチ（DWT）または赤外線光導波路
• フラストレート全内部反射（FTIR）
• 拡散表面照明（DSI）
• レーザー光平面 (LLP)
• セル内光学

音響および無線周波数波ベースの技術には以下のものがある: ^[55]

• 表面弾性波（SAW）
• ベンディングウェーブタッチ（BWT）
  • 分散信号タッチ(DST)
  • 音響パルス認識（APR）
• 力覚感知タッチ技術

マルチタッチ タッチスクリーン ジェスチャにより、定義済みのモーションでデバイスやソフトウェアを操作できます。スマートフォン、タブレット コンピューター、ラップトップ、デスクトップ コンピューターなど、マルチタッチ ジェスチャによって起動される機能を備えたデバイスが増えています。

マルチタッチ技術が実用的な消費者向け製品になる何年も前から、大衆文化では、スタートレックシリーズのいくつかの作品など、将来のマルチタッチ技術の潜在的な用途が描かれていました。

1982 年のディズニーSF映画「トロン」では、Microsoft Surface に似たデバイスが登場しました。このデバイスは役員のデスク全体を占め、マスター コントロール コンピューターとの通信に使用されました。

2002年の映画『マイノリティ・リポート』では、トム・クルーズは情報を閲覧するためにマルチタッチインターフェースに似た手袋を使用している。^[57]

2005年の映画『アイランド』では、ショーン・ビーン演じる教授がファイルを整理するために、Microsoft Surface ^{[2]の初期バージョンをベースにしたマルチタッチデスクトップを使用しているという、別の形のマルチタッチコンピュータが紹介されました（現在その名前が付けられている}タブレットコンピュータと混同しないでください）。

2007 年、テレビシリーズ「CSI:マイアミ」の第 6 シーズンで、表面と壁の両方のマルチタッチ ディスプレイが導入されました。

マルチタッチ技術は、2008年のジェームズ・ボンド映画『007 慰めの報酬』で見られ、MI6はタッチインターフェースを使用して犯罪者ドミニク・グリーンに関する情報を閲覧している。^[58]

2008年の映画『地球が静止する日』ではマイクロソフトのSurfaceが使用された。^[59]

2009 年に初放送されたテレビシリーズ「NCIS: Los Angeles」では、デジタル化の取り組みとして、マルチタッチ サーフェスと壁パネルが使用されています。

2008 年のテレビシリーズ『ザ・シンプソンズ』のエピソードでは、リサ・シンプソンがマップルの海底本部を訪れ、大きなタッチウォールで複数のマルチタッチ ハンド ジェスチャーを実行しているスティーブ・モブスを訪ねます。

2009年の映画『第9地区』では、エイリアンの宇宙船を制御するために使用されたインターフェースに同様の技術が採用されている。^[60]

10/GUI は、提案された新しいユーザー インターフェイスパラダイムです。2009 年に R. Clayton Miller によって作成され、マルチタッチ入力と新しいウィンドウ マネージャーを組み合わせています。

タッチ面を画面から分離することで、ユーザーの疲労を軽減し、ユーザーの手がディスプレイを遮らないようにします。^[61]ウィンドウマネージャCon10uumは、画面全体にウィンドウを配置するのではなく、線形パラダイムを使用し、マルチタッチを使用してウィンドウ間を移動して配置します。^[62]タッチスクリーンの右側の領域にはグローバルコンテキストメニューが表示され、左側の同様のストリップにはアプリケーション固有のメニューが表示されます。

Con10uumウィンドウマネージャのオープンソースコミュニティプレビューは2009年11月に公開されました。^[63]

ウィキメディア・コモンズには、マルチタッチに関連するメディアがあります。

無料辞書『ウィクショナリー』で「マルチタッチ」を調べてください。

• 私が知っていて愛用しているマルチタッチ システム – 以前はトロント大学と Xerox PARC に在籍していた Microsoft Research の研究員 Bill Buxton による概要。
• 『ペン コンピューティングの知られざる歴史』には、タッチおよびジェスチャ テクノロジを含む、1917 年から 1992 年頃までのペン コンピューティングの歴史が収められています。
• ペンコンピューティングに関する参考文献の注釈付き書誌
• タブレットおよびタッチ コンピュータに関する参考文献の注釈付き書誌
• ビデオ: YouTubeのペンベース コンピューティングの歴史に関するメモ
• NYU におけるマルチタッチ インタラクション研究
• 壁サイズのディスプレイ向けカメラベースのマルチタッチ
• デビッド・ウェッセル マルチタッチ
• ジェフ・ハンのマルチタッチスクリーンの年表アーカイブ
• 力覚感知、マルチタッチ、ユーザーインタラクションテクノロジー 2013-01-22 にWayback Machineでアーカイブ
• LCD インセル タッチ (Geoff Walker と Mark Fihn 著) 2017-05-01 にWayback Machineでアーカイブ
• 大型アプリケーション向けタッチテクノロジー、Geoff Walker 著、2017-05-01 にWayback Machineでアーカイブ
• ビデオ: YouTubeの表面弾性波タッチ スクリーン
• ビデオ: 3M™ 分散信号技術の仕組み(YouTube)
• ビデオ: YouTubeの mTouch 静電容量式タッチ センシングの紹介