Манипуляторы «мышь»

   Манипуляторы «мышь» остаются одними из самых консервативных, несмотря на то, что они , наряду с клавиатурами –наиболее  задействованые  переферийные устройства. Тем не менее, попытки сделать революцию в «мышином царстве» предпринимаются уже не первый год. Компьютерная мышь, она же «индикатор позиций x и y», она же манипулятор, «увидела свет» в 1964 году. Ее изобрел Дуглас Карл Энгельбарт из Стэнфордского исследовательского института. Прототип устройства представлял собой небольшую деревянную коробочку, с двумя дисками. Один из дисков поворачивался, когда устройством двигали вперед, второй отвечал за движение мыши вправо и влево. Энгельбарт говорит, что он назвал устройство мышью из-за его небольшого размера и провода, похожего на хвост. Мышь Энгельбарта была продемонстрирована в 1968 году группе инженеров. Позже разработка Энгельбарта попала в исследовательский центр компании Xerox, которая впервые представила мышь как часть персонального компью-тера Alto в начале 70-х. Дальнейшее развитие компьютерной мыши происходило в ком-пании Apple, после того, как Стив Джобс, исполнительный директор, заказал разработку упрощенной и более дешевой модификации мыши в исследовательском центре Пало Альто, планируя использовать манипулятор в персональных компьютерах Lisa. С тех пор манипулятор мышь стал одним из самых массовых устройств ввода, а его изобретателю, Дугласу Энгельбарту, в 2000 году была вручена золотая медаль за особый вклад в науку и технику  Все существующие сегодня мыши можно условно разделить на две группы по принципу действия. Первую из них, наиболее обширную и популярную, представляют механические мыши (кстати, правильнее их называть оптикомехани-ческими). В таких манипуляторах информация о перемещении по коврику преобразуется в электрические импульсы с помощью двух инфракрасных оптопар. Каждая из них представляет собой излучатель и приемник ИК-излучения, расположенные по разные стороны от специального диска с прорезями. Диски надеты на координатные валы, приводимые в движение шариком – тем самым, что каждый может видеть посередине мышиного «брюшка». Основным достоинством оптико-механических манипуляторов является их низкая стоимость. Недостаток таких мышей есть следствие физического контакта шарика с рабочей поверхностью: постепенно грязь с нее переносится на шарик, затем на координатные валы. Вторую группу составляют так называемые оптические мыши, в которых отсутствуют механические элементы: валы, диски, шарик. Информацию об изменении позиции такой манипулятор получает по принципу «летучая мышь» – после приема луча, отраженного от рабочей поверхности. Несомненным достоинством устройств этой группы является высокая на-дежность: если нет механических частей, значит, нечему загрязняться и изнашиваться. Ограничивающий фактор при покупке оптических манипуляторов – высокая стоимость и повышенные требования к рабочим поверхностям (коврикам). Рабочие возможности мышей определяются главным образом количеством функциональных клавишей и качест-вом фирменных драйверов. Хотя существует ряд экзотических моделей с различными звуковыми и световыми эффектами, возможностью оповещения о получении электронной почты и прочими усовершенствованиями. Но, это уже избыточная функциональность, связанная скорее с маркетинговыми ходами производителей, нежели с реальными запросами пользователей. Технология современных оптических мышей была разработана Agilent Technologies в конце 1999 года. Для сканирования поверхности используется миниатюрная камера, которая работает со скоростью 1500 снимков в секунду. Так как камера мало что увидит в темноте, мыши обычно оснащены небольшим красным светодиодом, который подсвечивает поверхность. Световые лучи отражаются от поверхности, попадают на CMOS-сенсор и превращаются в электрический сигнал. Сигнал с сенсора передается на цифровой сигнальный процессор (DSP), который выполняет его анализ. Процессор мощностью около 18 MIPS (могут применяться процессоры как с большей, так и с меньшей производительностью) выделяет отдельные участки изображения и определяет их перемещение относительно предыдущего снимка. Таким образом, принцип работы заключается в анализе последовательности изображений. Процессор находит, как далеко передвинулась мышь и посылает информацию компьютеру. Компьютер передвигает курсор на экране в соответствии с информацией, полученной от мыши. Благодаря большой частоте опроса, движения курсора выглядят плавными. Оптическая мышь имеет явные преимущества перед обычной

• отсутствуют движущиеся части в плоскости соприкосновения с поверхностью, что уменьшает износ и понижаетшанс поломки механики, ответственной за передвижение курсора;
• грязь не забивается во внутреннюю плоскость устройства и не мешает работе сенсоров;
• увеличенное разрешение мыши приводит к лучшей работе – особенно это критично в графических приложениях и программах, где требуется точное введение данных при помощи мыши;
• мышь не требует специальной поверхности, коврика;
• теоретически не нужно проводить гигиеническую протирку коврика, шарика и роликов.

 

 Недостатком оптических мышей является неспособность отрабатывать очень быстрые перемещения манипулятора. Источник этой проблемы - используемый принцип «привязки к местности»: если манипулятор быстро переместили так, что все точки разом выпали из поля зрения, то возникает ошибка. Правда, оптические мыши последнего поколения уже разрабатываются с учетом описанного эффекта. В их конструкции используется либо датчик с увеличенным углом обзора, либо несколько обычных, сориентированных так, чтобы общее «поле зрения» оказалось достаточно велико. Еще один способ решить эту проблему – увеличить чувствительность мыши, тогда она сможет реагировать на более быстрые перемещения.

Первые  беспроводные мыши появились в середине 90-х, но только недавно они стали по-настоящему популярны. И это неудивительно, ведь почему мышь должна быть связана с системным блоком именно проводом?

  Беспроводные модели используют  для передачи информации инфракрасный луч или радиосигнал. В случае использования инфракрасного сигнала необходимо наличие визуального контакта между манипулятором и приемником излучения – точно так же, как для пульта дистанционного управления. Приемники сигналов в беспроводных моделях подключаются опять же к портам PS/2, USB или COM. Ну а в самой мышке на том месте, откуда должен выходить провод, устанавливается ИК-передатчик, который и транслирует сигналы «грызуна» через приемник на компьютер. Предметом дополнительного внимания при эксплуатации подобных мышей становится состояние заряда их аккумуляторов: они имеют тенденцию окончательно разряжаться в самый неподходящий момент.

  Есть у беспроводных мышей  и еще одно свойство, которое нельзя назвать ни достоинством, ни недостатком – это увеличенная масса. Элементы питания и инфракрасный передатчик тоже что-то весят, и эту массу вы будете вынуждены толкать рукой. Некоторым пользователям это не нравится, они привыкли двигать мышкой столь же быстро, как и своей кистью. Но многим, особенно новичкам, тяжелая, инертная мышка будет большим подспорьем – она стабильна, и осуществлять точное позиционирование с ее помощью проще. Еще один потенциальный недостаток беспроводных мышей – более низкая частота опроса по сравнению с их проводными собратьями (порядка 50-90 Гц), что может быть недостаточным для быстрых игр.

Рассмотрим более подробно особенности  хвоста мыши – с помощью него мышь связывается с компьютером. На настоящее время имеется три их типа (основных, естественно).

Первый, самый старый тип – COM – применяется  в старых корпусах, типа АТ. Более  новый – PS/2 – круглый шестиконтактный разъем, который впервые появился в одноименных компьютерах IBM – оттуда и название разъема. Разъем PS/2 ОЧЕНЬ не любит, когда мышь выдергивают при включенном компьютере – может при обратном включении пожечь порт компьютера.

И последний, самый новый тип – USB – плоский разъем с 4-мя контактами. Совершенно безразлично относится  ко включению/отключеню мышей (и не только) на ходу. Знаменит тем, что если мышей COM к одному компьютеру можно подключить парочку, мышей типа PS/2 – одну, то этих – аж до 127-ми! :-)

тип подключения мыши к компьютеру. Если компьютер старый то выбора никакого нет – только COM. Если же компьютер новый и есть и COM и PS/2 и USB разъемы, то можете выбирть любой, исходя из цены и прочих параметров. Правда имеется одно «но» в этом выборе: если вы играете мышью в реальном времени, то в этом случае начинает влиять частота выдачи мышью своих данных. Мышь типа COM самая медленная. Мышь типа PS/2 выдает 40 отсчетов в секунду (60 с Windows NT). Мышь типа USB – 125 (!) отсчетов в секунду. При этом и PS/2 и USB мыши позволяют регулировать refresh rate до 200 (!) отсчетов, что вполне достаточно даже для самого тяжелого случая.

Также нужно определиться – нужна  ли вам оптическая мышь или можно  обойтись механической? В подавляющем большинстве случаев оптимальным выбором будет оптико-механическая модель с двумя клавишами и колесиком-скроллером. К тому же, если она износится, то можно и еще одну купить – по цене одной оптической мыши можно купить 4-6 обычных. Ну, а тем, кто любит повышенный комфорт в работе, нужно обратить пристальное внимание на современные высокотехнологичные модели.

Об эргономике. Изгибы корпуса мышки  должны быть такими, чтобы рука сама «сползала» на то место, где ей положено находиться. Материал хорошей мышки – приятный на ощупь шероховатый пластик. Кнопки мышки не должны быть слишком жесткие, они должны придавать уверенность нажатия, которое должно сопровождаться тихим щелчком и специфическим тактильным ощущением. Масса мышки с точки зрения эргономики должна быть очень небольшой. Но, сверхлегкие мышки – это орудие экспертов, а от новичков она будет «убегать». Поэтому тем, кто не любит или не умеет крепко сжимать мышку и предпочитает, скорее, толкать, чем тянуть ее, можно порекомендовать массивные модели.

В состав стандартного оснащения  современного персонального компьютера входитмышь – устройство ввода и управления. Конструктивно это коробочка с выступающим внизу шариком (у механической мыши), который, поворачиваясь, вращает взаимно перпендикулярные колесики. Благодаря наличию в них специальных прорезей оптическая система мыши способна отслеживать и преобразовывать движение шарика в перемещение курсора на экране компьютера. Две или три клавиши на верхней стороне мыши позволяют отдавать многочисленные команды, определяемые текущей программой. Поначалу на рынке PC-совместимых  компьютеров мышь не пользовалась особым спросом, но с появлением Windows и OS/2 стала почти обязательной принадлежностью всех систем. Сейчас мышь входит в комплект практически каждого компьютера. Эти устройства выпускаются различными производителями, имеют самые разнообразные конструкции и размеры. Некоторые фирмы, взяв за основу стандартную мышь и перевернув ее, создали Trackball. При его использовании вы двигаете рукой шарик, а не все устройство. IBM производит очень "крутое" устройство, называемое Tracpoint, которое может использоваться и как мышь (шариком вниз), и как Trackball (шариком вверх). В большинстве случаев в Trackball установлен шарик гораздо большего размера, чем в стандартной мыши. С точки зрения дизайна Trackball идентичен мыши по базовым функциям и электрической "начинке", но отличается ориентацией и размером шарика.Среди фирм - производителей этого устройства наиболее крупными являются Microsoft и Logitech. Несмотря на внешнее разнообразие, все устройства работают одинаково. Основными компонентами мыши являются: корпус, который вы держите в руке и передвигаете по рабочему столу; шарик - датчик перемещения мыши; несколько кнопок (обычно две) для подачи (или выбора) команд; кабель для соединения мыши с компьютером; разъем для подключения к компьютеру. Устройство механической мыши Корпус мыши сделан из пластмассы, и в нем практически нет движущихся компонентов. В верхней части корпуса, под пальцами, располагаются кнопки. Количество кнопок может быть разным, но обычно их только две. Для работы дополнительных кнопок нужны специальные программы. Внизу располагается небольшой покрытый резиной металлический шарик, который вращается при перемещении мыши по столу. Вращение шарика преобразуется в электрические сигналы, которые по кабелю передаются в компьютер. В некоторых конструкциях мыши устанавливается оптический датчик, с помощью которого регистрируются перемещения устройства относительно нарисованной координатной сетки. Есть еще ряд манипуляторов, служащих для ввода информации: световое перо, джойстик и т.д. Они второстепенны, решают некоторые ограниченные задачи.

Манипуляторы курсора

 

Эти устройства не относятся  напрямую к устройствам отображения  информации, однако активно используются при работе с мониторами, выполняя функции фиксации (или перемещения) на экране курсора и выбора той  или иной опции. Впервые эти устройства появились в 1968 году - это была мышь.

В настоящее время  различают следующие виды манипуляторов  курсора:

1) джойстик (рычаг) - стержень, связанный с механизмом, способным  независимо перемещаться в двух  вертикальных плоскостях. Наклоняя рычаг в нужном направлении, можно передавать в ЭВМ закодированные данные о перемещении в каждой из плоскостей, а ЭВМ может преобразовывать эти данные в перемещения курсора на экране по каждой из осей;

2) шар (track ball или шаровый  манипулятор) - выполняется в виде выступающей над поверхностью стола сферы, которая может независимо вращаться в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Вращение шара осуществляется пальцами, что способствует более точному позиционированию курсора и более мягкому его перемещению. Возможно наличие кнопок;

3) сенсорные подушечки  (touch pads) - не имеют специального  устройства для контакта с  поверхностью, а контактируют всей  своей рабочей поверхностью;

4) мыши. Являются самыми  распространенными не сегодняшний  день. Различаются: по способу передачи перемещения мыши в перемещение курсора - механические и оптические; по способу соединения с системным блоком - проводные и беспроводные.

 

Механическая  мышь

 

Подошвой эти мыши взаимодействуют с поверхностью, по которой движутся. При таком взаимодействии движение самой мыши преобразуется в ее alter ego - курсор на экране. 

Этот класс мышей  может иметь контактный и оптический датчики. Схема проводной механической мыши с оптическим датчиком показана на рисунке 1:

 

Здесь 1 - резиновый шар; 2 - ролики, прижимаются к шару и передают его движение на круги с прорезями 3 - по горизонтали и вертикали, соответственно; 4 - фотодатчик, принимает луч ; 5 - светодиод, излучает луч; 6 - провод; 7 - кнопки. 

                                              Рисунок 1

 

Порядок, в котором  освещаются фоточувствительные элементы 4, определяет направление перемещения  мыши; частота освещения - скорость перемещения. Совокупность элементов 3, 4, 5 образует датчик. 

Современные мыши могут  иметь от 2 до 3 кнопок (на рисунке 1 показаны только 2): левая кнопка связана собственно с фиксацией курсора на экране или выбором какой-либо опции, правая - с выводом на экран контекстного меню, а треть (необязательная) применяется для создания игр или для игры.  Иногда мыши снабжаются колесиком для скроллинга (движения изображения на экране). которое располагается между двумя кнопками.

 

Помимо оптического, может  быть контактный датчик. Тогда на схеме, показанной на рисунке 1, элементы с  номерами от 3 до 5 заменяются другими, которые в совокупности образуют новый вид датчика (его фронтальный  вид и вид сбоку показаны на рисунке 2) :

1 - контакты (выступающие  ребра), изготавливаются печатным  способом;

2 - неподвижный контакт;

3 - ролик (аналогичен  ролику с рисунка 1). 

               

                      Рисунок 2

 

Оптическая  мышь

 

Не использует механического  контакта с поверхностью, хотя также  катается по ней, как механическая. Основное преимущество этой технологии в том, что в таких мышах  отсутствуют движущиеся части. Вместо датчиков в такие мыши встроена миниатюрная видеокамера, которая "смотрит" на поверхность и по ее изменению "вычисляет", куда мышь направилась и с какой скоростью.

 

Беспроводные  мыши 

 

Осуществляют связь  с компьютером через инфракрасный порт. Их недостаток - необходим "визуальный" контакт между приемопередатчиком и самим устройством. Свобода перемещения, таким образом, также ограничена, как и у проводной мыши. 

Возможно использование  и радиоканала. Таким устройствам  не страшно, если чем-то закрыт приемопередатчик. Однако в этом случае велико влияние помех на устойчивость работы устройства.

 

Еще один забавный факт, который касается мышей. Введена  единица измерения их перемещения - микки. Пропорция с обычными линейными  мерами такова: 2,54 см = 200 микки. Мышь преобразует свое перемещение в  сигналы микки и передает накопленную информацию драйверу через определенные промежутки времени. Драйвер, в свою очередь, преобразует сигналы микки в  в пикселы экрана монитора.