На обратной стороне стекла смартфона нанесена сетка из оксида индия и олова — прозрачного проводника, невидимого глазу. Контроллер непрерывно подает переменное напряжение на горизонтальные электроды и одновременно «слушает» вертикальные: в точках пересечения образуются слабые электрические поля. Когда палец касается стекла, между ним и электродом под стеклом возникает электрическая емкость — контроллер отслеживает ее изменение. Кожа служит одной обкладкой, электрод под стеклом другой, а само стекло — диэлектриком между ними. Сформированный конденсатор локально поглощает часть поля: напряжение на электроде-приемнике падает, контроллер фиксирует провал и записывает координаты касания.
Принципиальное слово здесь — «локально». Экрану нужна четкая точка, где что-то меняется, а не размытый сигнал по всей площади. Именно здесь вода становится проблемой.
Чем вода хуже пальца
Водопроводная вода проводит электричество в десятки и сотни раз лучше сухой кожи: в ней растворены соли и минералы, которые легко переносят заряд. Но высокая проводимость в данном случае — недостаток, а не достоинство.
Хороший проводник не удерживает заряд в одном месте: он мгновенно выравнивает его по всей доступной поверхности. Тонкая пленка воды на стекле стирает границы между независимыми точками сетки. Вместо четкого провала в конкретной точке контроллер получает повышенный фон по всей мокрой области — и не может вычленить из него сигнал.
Сухой палец работает именно потому, что сопротивление кожи достаточно велико: заряд под ним сосредоточен на небольшом пятне и не растекается. Если провести маркером точку на мокром листе бумаги, чернила расплывутся в пятно. С мокрым экраном та же история: четкое событие размывается в шум.
Почему мокрый экран «живет своей жизнью»
Отдельная неприятность — капли, лежащие на поверхности. Вода обладает высокой диэлектрической проницаемостью: около 80 единиц против 5–7 у стекла. Диэлектрическая проницаемость описывает, насколько охотно вещество поляризуется в электрическом поле — то есть насколько активно оно с этим полем взаимодействует. Капля на поверхности изменяет распределение поля примерно так же, как подушечка пальца, — и контроллер регистрирует касание, которого нет.
Именно поэтому телефон под дождем начинает «жить своей жизнью»: набирает случайные номера, запускает приложения, листает галерею. Ни один палец к экрану не прикасался — сигналы генерируют капли. В режиме взаимной емкости, который используют большинство современных флагманских смартфонов, ошибка выглядит иначе, но фоновый шум все равно заглушает сигнал от пальца.
Что происходит с мокрым пальцем
Когда мокрый палец касается стекла, проблемы накапливаются с двух сторон одновременно.
Первая: пленка воды под пальцем расширяет зону контакта. Вместо аккуратного пятна диаметром 8–10 мм контроллер видит размытую область значительно большего размера — точность определения координат падает, промахи по мелким элементам интерфейса учащаются.
Вторая: мокрый палец электрически связан со всей влагой на экране вокруг него. Вода замыкает пространство между пальцем и фоном — сигнал от реального касания тонет в шуме от окружающей пленки. Чем выше проводимость воды, тем эффективнее она выравнивает потенциал по всей мокрой площади — и тем хуже контроллер различает, где именно находится источник сигнала.
Что придумали производители
Производители сенсорных контроллеров решают задачу несколькими способами. Один ключевой прием — экранирующий электрод, который повторяет напряжение сенсора и меняет полярность отклика. В такой схеме капля воды уменьшает сигнал, а палец его увеличивает. Противоположные знаки реакции позволяют алгоритму надежнее разделять два события. По данным разработчиков, такая схема делает сигнал от пальца примерно в десять раз сильнее, чем от капли воды.
Современные контроллеры одновременно задействуют оба режима — самоемкостной и режим взаимной емкости, а затем сравнивают картины: вода ведет себя по-разному в каждом из них, палец — предсказуемо. Дополнительно работает анализ формы «события»: капля дает симметричное круглое пятно, палец — продолговатое с характерным градиентом давления. Флагманы Apple и Samsung, как и другие современные смартфоны, используют алгоритмы «мокрого режима» на уровне прошивки.
Однако физику не обойти без аппаратных изменений: такие алгоритмы справляются с тонкой пленкой влаги, а не с залитым экраном. Полностью мокрая поверхность перегружает сенсор фоновым шумом и даже самый умный алгоритм не вытащит четкий сигнал из равномерного поля. Мокрый палец не работает именно потому, что вода слишком хорошо проводит ток, чтобы оставить сигнал там, где он нужен, и нигде больше.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
