Mỗi cử chỉ trên bàn di chuột đều đi qua ít nhất bốn lớp riêng biệt trước khi kích hoạt một hành động trên màn hình — và mỗi lớp có thể thay đổi ý nghĩa của cử chỉ đó. Việc hiểu sai các lớp này là lý do tại sao một số bàn di chuột cảm thấy chậm chạp, tại sao cử chỉ biến mất sau khi cập nhật trình điều khiển, và tại sao một ứng dụng web có thể phát hiện cuộn nhưng không nhận được cử chỉ chụm. Hiểu rõ quy trình này sẽ giải mã tất cả.
Lớp 1: phần cứng cảm biến và firmware
Bề mặt bàn di chuột được phủ một lưới điện cực cảm ứng dung dịch. Khi ngón tay gần lại, nó làm nhiễu trường điện giữa các hàng và cột của lưới đó, và chip điều khiển bàn di chuột đo những nhiễu loạn này nhiều lần mỗi giây — ít nhất 100 lần mỗi giây theo tiêu chuẩn Windows Precision Touchpad, tăng lên 125 Hz cho một điểm tiếp xúc đơn lẻ. Chip chuyển đổi các giá trị điện dung thô thành danh sách các đối tượng tiếp xúc: mỗi đối tượng có một cặp tọa độ (x, y), diện tích tiếp xúc ước tính, và một ID tiếp xúc tồn tại miễn là ngón tay đó vẫn trên bề mặt.
Giai đoạn firmware này hoàn toàn là chuyển đổi tương tự sang số. Chip không biết "vuốt" hay "chạm" là gì. Nó chỉ biết ID tiếp xúc 2 hiện tại ở (381, 204) và trước đó ở (376, 204) trong lần quét trước. Dòng dữ liệu thô này được truyền qua bus USB hoặc I2C lên hệ điều hành.
Lớp 2: báo cáo HID và bộ nhận diện cử chỉ của hệ điều hành
Trên Windows Precision Touchpad (PTP), firmware đóng gói danh sách tiếp xúc mỗi lần quét thành một báo cáo HID (Human Interface Device) chuẩn và gửi đến Windows. Windows nhận các điểm tiếp xúc thô — không phải sự kiện đã được giải thích — và bộ nhận diện cử chỉ của nó (thuộc ngăn xếp đầu vào trong hidclass.sys và trình điều khiển bàn di chuột chính xác) thực hiện toàn bộ công việc nhận dạng. Đây là sự phân chia kiến trúc giúp bàn di chuột Precision Touchpad hoạt động nhất quán trên các thương hiệu: việc giải thích nằm ở hệ điều hành, không phải firmware nhà sản xuất.
Trên bàn di chuột tiêu chuẩn (cũ), sự phân chia này không tồn tại. Trình điều khiển nhà sản xuất — Synaptics, Elan hoặc ALPS — tự xử lý dữ liệu điện dung thô và chỉ gửi đến Windows các sự kiện kiểu chuột đã hoàn chỉnh: di chuyển con trỏ, nhấn nút, thay đổi cuộn. Windows không bao giờ thấy các điểm tiếp xúc riêng lẻ.
Bộ nhận diện cử chỉ của hệ điều hành áp dụng các quy tắc phân loại trên các điểm tiếp xúc thô nhận được:
- Phát hiện chạm — một điểm tiếp xúc xuất hiện, di chuyển dưới ngưỡng khoảng cách nhất định, và biến mất nhanh chóng được phân loại là chạm. Khoảng cách di chuyển tối đa trước khi điểm tiếp xúc bị loại khỏi chạm, vuốt hoặc nhấn giữ là một khoảng cách nhỏ tính theo đơn vị vật lý; hệ điều hành chuyển đổi sang pixel màn hình dựa trên kích thước bàn di chuột báo cáo.
- Cuộn hai ngón tay — hai điểm tiếp xúc di chuyển cùng hướng với tốc độ tương đương tạo ra sự kiện thay đổi cuộn, không phải di chuyển con trỏ. Hệ điều hành chuyển tiếp các sự kiện này dưới dạng sự kiện bánh xe đến cửa sổ đang được tập trung.
- Cử chỉ ba và bốn ngón tay — được chuyển trực tiếp đến các hành động của giao diện Windows (tương đương Mission Control, màn hình ảo) hoặc bị chặn bởi các ứng dụng đăng ký qua Windows Gesture API.
- Loại bỏ lòng bàn tay — các điểm tiếp xúc đến từ vùng cạnh bàn di chuột, hoặc trùng với hoạt động bàn phím, bị loại bỏ trước khi logic cử chỉ chạy (được đề cập riêng trong phần loại bỏ lòng bàn tay).
Lớp 3: mô hình sự kiện của trình duyệt
Khi cử chỉ đến trang web, nó đã được xử lý hai lần — một lần bởi firmware và một lần bởi hệ điều hành. Trình duyệt chỉ nhận các sự kiện mà Windows chọn chuyển tiếp. Với Precision Touchpad, đó là các PointerEvents với pointerType là "mouse" cho di chuyển một điểm tiếp xúc, cùng với WheelEvents cho cuộn hai ngón tay và chụm để phóng to. Trình duyệt không bao giờ thấy các điểm tiếp xúc ngón tay riêng lẻ từ bàn di chuột máy tính để bàn — dữ liệu thô đó chỉ nằm trong lớp hệ điều hành.
Điều này có nghĩa các cử chỉ mà trang web có thể phát hiện từ bàn di chuột khác về cấu trúc so với cảm ứng màn hình. Cảm ứng màn hình gửi các điểm tiếp xúc ngón tay riêng lẻ dưới dạng sự kiện pointerType: "touch", và trang web có thể tự triển khai logic chụm bằng cách theo dõi khoảng cách giữa hai con trỏ đồng thời. Bàn di chuột gửi một giá trị thay đổi phóng to đã tính toán sẵn dưới dạng WheelEvent với ctrlKey: true — không cần tính toán hai con trỏ ở phía web.
Lớp 4: ngưỡng riêng của ứng dụng
Ứng dụng — bao gồm JavaScript chạy trong trình duyệt — áp dụng một lớp phân loại cuối cùng trên các sự kiện nhận được. Công cụ thử nghiệm ở trên minh họa điều này cụ thể: bộ nhận diện cử chỉ của nó định nghĩa NGƯỠNG_CHẠM (TAP_THRESHOLD) là 10 px — nếu con trỏ di chuyển hơn 10 pixel giữa pointerdown và pointerup, nó không được tính là chạm. NGƯỠNG_NHẤN_GIỮ (LONG_PRESS_THRESHOLD) là 500 ms kích hoạt nếu điểm tiếp xúc giữ lâu như vậy mà không vượt quá giới hạn 10 px. NGƯỠNG_CHẠM_ĐÔI (DOUBLE_TAP_THRESHOLD) là 300 ms nghĩa là hai lần chạm phải xảy ra trong vòng 300 mili giây để được tính là chạm đôi. Vuốt yêu cầu cả khoảng cách tối thiểu 50 px và vận tốc tối thiểu 0.5 px/ms, nên kéo chậm không bị nhầm là vuốt.
Các ngưỡng này tồn tại ở mọi lớp trong quy trình. Một cử chỉ vượt qua bộ lọc diện tích tiếp xúc của firmware, qua kiểm tra khoảng cách di chuyển của hệ điều hành, và vẫn tạo ra chuỗi sự kiện đúng ở trình duyệt có thể vẫn bị ứng dụng từ chối nếu không thỏa mãn thời gian hoặc khoảng cách riêng của ứng dụng. Điều chỉnh một lớp mà không xem xét các lớp khác là lý do khiến độ nhạy cử chỉ có thể bị sai ngay cả khi cập nhật trình điều khiển không thay đổi gì nhìn thấy được với người dùng.
Tại sao mô hình phân lớp quan trọng cho chẩn đoán
Khi một cử chỉ ngừng hoạt động, mô hình phân lớp giúp bạn xác định đúng nguyên nhân. Nếu không có cử chỉ nào hoạt động — ngay cả chạm đơn — vấn đề nằm ở lớp 1 (phần cứng) hoặc đầu lớp 2 (trình điều khiển chưa tải). Nếu cuộn hai ngón tay hoạt động nhưng vuốt ba ngón không, bộ nhận diện cử chỉ của hệ điều hành nhận được điểm tiếp xúc nhưng một quy tắc cử chỉ cụ thể đã thay đổi — kiểm tra Cài đặt Windows xem cử chỉ có bị tắt không. Nếu cuộn hoạt động trong ứng dụng gốc nhưng không trên một trang web cụ thể, vấn đề là bộ xử lý sự kiện của ứng dụng, không phải trình điều khiển. Tài liệu Hướng dẫn điều chỉnh Precision Touchpad của Microsoft ghi lại các giá trị registry điều khiển ngưỡng của lớp hệ điều hành, giúp điều chỉnh độ nhạy mà không cần chạm vào firmware.
Kiểm tra bản thân: công cụ trên ghi lại mọi sự kiện con trỏ và bánh xe mà trình duyệt nhận được, và bảng Phát hiện Cử chỉ của nó áp dụng các quy tắc ngưỡng riêng trên các sự kiện đó. Nếu lớp hệ điều hành chuyển tiếp điểm tiếp xúc đúng, bạn sẽ thấy các chạm, chạm đôi và nhấn giữ được ghi nhận trong bảng — mỗi cái đại diện cho một cử chỉ đã vượt qua mọi lớp trong quy trình từ lưới điện dung đến ứng dụng trình duyệt.