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14

4月

工欲善其事:数位板

  • By iangoo

The Digital Way

数位板,可以说是是让每个设计师又爱又恨。

它让数字绘图变得前所未有地简单和方便,同时也让冷冰冰的电脑带上了一丝纸笔的感觉。但是,说到底,这玩意儿的手感还是无法和真正的纸笔相提并论。

但是,爱也好,恨也好,现实就是设计师已经无法离开数位板了。

今天就看看数位板这个东西,究竟是怎么一回事。

那时候,电脑都还不存在

嗯,确实离电子计算机的历史有些忒远了——1888年!那会儿大清都还没亡。最原始的“数位板”是由美国电子工程师Elisha Gray发明的。

Elisha Gray的知名度并不算很低,但是他闻名于世并不是因为数位板,而是另外一项伟大的发明——电话。

今天我们所熟知的电话发明者是Alexander G. Bell——美国电报电话公司(AT&T)的创始人。不过,比较少人知道的是,就在Bell提交关于电话的专利之后仅仅两个小时,Elisha Gray也在伊利诺伊州提交了关于电话的专利文件。就为了争夺电话的专利,Gray和Bell还曾经对簿公堂。最终,Gray败诉。但是他也成立了自己的公司——西部电子(Western Electric),然而很不幸,商业上也没能干过Bell,西部电子在1996年关张。 今天我们讨论的当然不是电话,而是数位板。Elisha Gray发明的东西叫做“Telautograph”。Telautograph是世界上第一个电子化的书画工具。

Teleautograph的专利文件

可以看出来,“Telautograph”的原理是利用一对电子元件来探测笔尖的X、Y位置,然后将相应的电信号转换为音频信号,而在电话已经发明的前提下,音频信号已经可以通过电话线来传播,这样就实现了直接通过电话线来传递图像的目的。而且效果还颇为不错。

Teleautograph的工作样张

听着有些耳熟?

对头,Telautograph在日后结合光点扫描技术,将纸质文件扫描后转换为音频信号,在电话网络当中传播,这就是今天的传真技术(Fax)。

但是传真已经不具备任何“书写”或者“绘画”的属性,Telautograph当中那个利用两个电阻器探测笔尖位置的设计却提出了一个极有意义的问题——如何将笔尖的位置转换为电讯号?而这个问题,也就成为了数位板技术进化的主线。

数字黎明

1957年,距离世界上第一台电子计算机ENIAC面世刚刚过去11年。世界仍然在数字时代的黎明。 就在这样的黎明时代,已经有一批先锋者开始考虑如何让电子计算机识别手写笔迹的问题了。最终的结果,就是1957年面世的Stylator。不少人误认为Stylator是世界上第一台平板电脑&iPad的老祖宗——当然这是不准的。因为Stylator只是一个输入设备,而不是一台全功能的计算机。

在Stylator之后,是1964年面世的RAND Tablet。之所以被叫成“RAND Tablet”,是因为开发这台设备的公司就是RAND,也就是著名的兰德公司。除了进行一些战略预测研究,兰德也会进行一些不知道啥时候才会成功商业化的前瞻项目,RAND Tablet就是其中之一。

RAND Tablet配合当时的IBM计算机,能够实现很多今天看来非常领先时代的功能,搭配IBM 360上的汇编程序,Stylator可以实现手写识别,即将手写输入的字符转换为计算机文字,而且尤其强大的是,它竟然还可以识别汉字字符!并且可以通过字典程序将其翻译成英文字符!

在笔尖位置的识别上,RAND使用的技术其实也很容易理解。它的核心是一块10×10英寸的PCB板,在这块电路板上密密麻麻地印刷着导线,导线之间的距离仅有0.1英寸,导线之间垂直交叉,就构成了一块100线×100线分辨率的网格。每个线都通上了按照特定信号调制的电流,这样,当特制的笔尖与之接触的时候,就会接收到这些调制的信号,通过解析就能知道笔尖具体在哪个位置接触到了PCB板。

除了这种比较“温和”的输入设备,还有一类早期的数位板,那就比较暴力一些了。这就是一类被称为“Acoustic Tablet”的数位板。这类数位板还有一个名字,叫“Spark Tablet”。它的笔非常暴力——实际上就是一支火花塞。火花塞在点火的时候,会发出一声“啪”的脆响。这就是为什么这种数位板叫做“Acoustic” Tablet,当火花塞发出脆响的时候,会有固定位置的几个麦克风接收这声音。声速是已知的。通过各个不同的麦克风接收到的声音的时间差,就可以计算出火花是在什么地方点燃的。

Acoustic Tablet的专利是由Science Accessories Corporation在1971年提交的,与其他的数位板相比,这类火花数位板最大的特点是可以应用在相当大的尺寸内。因为在一个标准大气压下,声速怎么也有340m/s,但是和所有的仪器一样,量程大了之后,往往精度就不高,火花数位板的精度完全无法满足今天设计师的绘画要求。

商用化

20世纪70年代中期到80年代,数位板——这个曾经在实验室里的高端科技终于开始走向了商业化。商业化数位板的先驱并不是今天占据数位板绝大多数市场份额的Wacom,而是另外一家早已消失的公司——Summagraphics。Summagraphics Intelligent Digitizer和BitPad是最早在商业市场上取得成功的数位输入设备。

Summagraphics的产品除了以自己的品牌销售之外,还贴牌给其他很多厂商,包括HP、Textronix、Evans & Sutherland(嗯……又是这家CGI老祖宗级的公司),其中也包括——看看上面那张图里的BitPad,最顶上的Logo正是彩色苹果。苹果在发布Mac II的时候,就以这块笔式书画输入设备作为最大的卖点之一。

Summagraphics在商业上取得巨大成功的王牌武器——是价格。在当时,一块数位板往往可以卖到2000-3000美元的天价,相比之下,售价仅为555美元的BitPad简直是良心大放送,这也为Summagraphics打开了市场。数位板在CAD领域很快便展现出了自己的价值。

今天,Summagraphics已经不复存在,它已经被另一家数位制图设备厂商GTCO收购。 除了相对专业的BitPad,Apple II上还有另一种更加亲民的数位板外设——Koala Pad,这是由Koala在1983年推出的。

也许有人注意到右边的说明书写的是“Commodore 64”,而不是Apple II。那就对了,因为Koala Pad不仅仅可以在Apple II上用,而是能够支持Apple II、TRS-80、Atari全系、Commodore 64和IBM PC的全能设备。图中左起第二个东西,就是装着Koala Pad专属绘画软件——Koala Painter的Commodore 64卡带。

Commodore 64版本的Koala Painter

Koala Painter是由Audio Light为Koala开发的配套位图编辑软件,在当时的KB级内存里,它可以存储两张位图,并且对比两张位图之间的区别。这大概也算是当时的硬件杀手级应用了。

除了专属的Koala Painter,一些其他的软件也能支持Koala Pad,如Dazzle Draw。

行业巨擘

如果让今天的设计师去购买一块数位板,基本上他们只会认一个品牌——

Wacom在数位板领域,是一个相当霸道的存在,在日本国内,Wacom的市场占有率基本从没跌下过90%,放眼全球,也几乎从不掉下80%,可以说,Wacom在数位板领域,拥有极为强大的经验积累,是每一个职业设计师的首选。

Wacom成立于1983年7月12日,它的口号是“For a creative world”。事实也确实如此,Wacom通常情况下是创意职业的首选。在座的各位设计师,哪家公司采购的不是Wacom的,说来听听,我很想开开眼界。

用过Wacom以外品牌的数位板可能会知道Wacom的数位板有一个很有意思的特点——笔里不需要装电池。这其实是Wacom的立足之本。上面介绍早期的数位板的时候,都不难发现在笔的笔尾处,常常拖着一根辫子,不拖鞭子的如BitPad真的就只是一根塑料棍,能实现的功能极为有限。现代数位板的笔那是相当复杂精细的电子器件,高端Wacom数位板的笔可以检测到4096级的压感,同时可以检测笔的倾斜方向,笔尾还可以倒过来,让画图软件立即切换到橡皮擦。但是如此精密的装置竟然不用装电池——这年头连无线鼠标都要装电池喂…… 事实上,就在Wacom成立的第二年,他们就推出了以“无源”为卖点的数位板。相比之下,基友啊不友基、绘王等数位板,要么需要换电池,要么得在笔里内置锂电池,隔三差五就得充电。无线无源技术在1988年取得了专利。

Wacom的专利文件

等等,充电?这听着有点耳熟嘿……

是的,无源笔这一条就可以让微软和苹果这样的大佬都默默低头。

与有源技术相比,无源技术的难度颇高而且存在专利壁垒,但是,无源技术的优势却完全让人无法忽视。从一开始接触数位板就泡在Wacom温柔乡里的壕们可能感觉不到,但是在当年,一支快没电的友基足够让赶图的设计师投笔骂街,画起来感觉神似钢笔漏墨,而Wacom完全不存在这样的问题。另外,加上电池之后,笔的重量也是相当可以的,不输全金属制图铅笔,画多了手腕真疼。Wacom的笔别看不细——那也主要是为了握感,重量其实并不重。这也是得益于无源技术。

OK,这就划分出了现代数位板的两大阵营——有源阵营和无源阵营。有源阵营厂商众多,价格实惠,选择面宽广。然而无源阵营只靠Wacom一家,便无条件碾压了——真的,技术过硬真的可以为所欲为。

80年代以来,数位板的磁定位技术基本成熟,此后,主流的数位板均采用电磁场来进行笔尖定位。

笔会发出特定频谱的电磁场,板子通过检测磁场的位置,就可以侦测笔尖的位置,在大清还没亡的时候,电源来自笔的小辫子,但是后来用户纷纷觉得这根鞭子太碍事,纷纷要求剪辫子。为了解决用电问题,就只能在笔内装电池。这就是无线有源技术。 无线无源乃是最高境界。除了Wacom,国内的汉王也已经成功杀入了无线无源阵营。但是与在创意领域已经耕耘多年树大根深的Wacom相比,设计经验和产品线的成熟度都无法相提并论。在Wacom的历史上,它曾经支持过迪士尼完成《美女与野兽》动画电影,而在1996年2月8日,克林顿签署《电子通信法案》的时候,签字也颇为应景——他使用的就是Wacom,以电子化的签字方法来签署电子通信相关的法规。

一直以来,Wacom的产品线都很清晰,分成消费级、专业级(数位板)、数位屏,这三个是设计师常用到的,除了这些独立产品,还有大量的行业解决方案,如电子签单系统。这些行业方案不在今天的讨论范围之内。此外,还有一些很有趣的产品。 Wacom的消费级数位板是它的第一个量产产品,叫Art Pad。1994年推出。

1999年,消费级产品线更名为Favo(非凡)和Graphire(贵凡),2007年则换成了很多人更熟悉的名字——Bamboo。应该不少设计师在学生时代用的就是Bamboo。2015年,Bamboo停产,接替Bamboo的,是Intuos。

等等……Intuos?影拓?

那不是Wacom的专业级产品吗?

╮(╯▽╰)╭……天知道他们是怎么想的了。要知道,Intuos这个名字,从1998年面世以来,就一直是Wacom数位板的拳头产品,在绘图方面提供了最完善的功能,倾斜感知这种听起来就很黑科技的东西,一向是Intuos独享,在PS里,透过倾斜数位笔,便可以享受到很多笔刷细腻的笔迹。然而在发展了四代、将近20年之后,Intuos这个名字降级了。

其实也没啥影响,从Wacom的战略来考虑,板子和板子之间的差别也没那么大。就算是消费级Wacom,在绘图的效果方面也颇为不俗。就叫它Intuos得了,至于当年的拳头——专业级数位板,那就加个Pro吧。 这就是今天的Intuos Pro。

对于初用数位板的设计师而言,有一件事是挺不习惯的——手眼不同步。在纸上画,所见即所得,笔尖在哪儿,笔迹就在哪儿。而数位板却让人不得不放弃这一习惯,笔尖在手上,笔迹却在屏幕上。

其实呢,多画画习惯就好了。而且,手眼同步要求很高的一般是在打线稿阶段,上色渲染在这方面其实无所谓——这就牵扯出一个问题了,用电脑打线稿,其实不是个好习惯。(逃) 当然,另外一个解决方案,就是将屏幕与数位板结合起来。这就是数位屏。Wacom在2001年推出了第一款数位屏,命名至今都没有动,叫Cintiq(新帝)。


Photo by Norbert Levajsics on Unsplash

Cintiq有一个众所周知的特点——死贵。

Cintiq还有一个用过的人才知道的特点——死沉(特别是大尺寸的)。想挪个窝?受累再叫一个,搬的时候小心别闪着腰。

Cintiq还有一个众所周知的特点——离开主机就死球了。

于是,挂着Cintiq的名字,Cintiq Companion面世了。它很好地克服了传统Cintiq没法走到哪儿画到哪儿的问题,同时很好地继承了Cintiq死贵的优良传统……

我一直以为以Windows平板的价格来说,Surface已经够坑的了,直到我发现同样配置的Cintiq Companion 2的价格,可以买三台Surface Pro…… 但是!创意是无价的!趁手的兵器也是无价的!搞设计就是要烧钱的!(捂口袋逃)

初代Cintiq Companion有两种:第一种是装备了完整Windows 8的Cintiq Companion,第二种叫Cintiq Companion Hybrid,装的系统……是……Android。

嗯,我知道Android上也有绘图的App。但是告诉我,离了PS还能活?能活?

今天的Cintiq Companion 2是全系Windows 10了,当然是可以运行PS的。不过,Cintiq Companion这个名字也不会存在太久,Mobile Studio已经开始接替它的位置了。

对于初学者来说,数位屏算是很友好的了。然而画多了之后就会发现——眼睛好酸……还不如用数位板……因为用数位屏的时候,眼睛离屏幕太近,很容易疲劳。数位板就没这么累眼睛了。

Wacom除了这些相对专业的解决方案,也不乏一些有意思的小产品(小是相对的)。这里得提一下Inkling。2011年8月发布的一个很有意思的小玩意。

Inkling——不包括上图里的本子,那个得自备。Inkling包括一个控制盒和一支笔。这支笔除了常见数位笔的功能,还有更重要的一个功能——当普通笔来用。嗯……

当控制盒连接到电脑之后,在纸上的笔迹就会被同步传输到电脑上。看起来这是一个完美的解决方案——设计师都喜欢纸笔,但是无疑电脑更加方便。这样一来是不是可以解决这一矛盾了?

以我的试用并不是这样。

Inkling的定位其实是比较准的。但是在压感的处理上有很大的问题——下笔轻了,根本识别不出来。等到识别出来之后,笔迹已经相当重了,根本做不到和纸上一样的程度。而设计师在起笔的时候,经常会用到“勉强能把纸压弯”的那种极为轻微的压力,Inkling的笔无法识别。

另外,Inkling显然无法使用Wacom看家的无线无源技术,笔里得装电池——一夜回到解放前。

还是Intuos Pro最方便。

说了这么多,以后再买数位板知道怎么买了嘛?

无脑Wacom就行了。


工作站、数位板,都只是硬件。缺乏软件的支撑便毫无用处。 下一期,我们来看看一个让设计师为之动容的软件,它已有近30年历史了。