Как выглядит компьютерная мышь изнутри
Менее чем за сто лет компьютеры проделали путь от гигантских устройств больше квартиры до ноутбуков размером с книгу. Мышь возникла в ходе естественной эволюции — пользователю нужен был удобный манипулятор, чтобы работать с объектами на экране и отдавать команды компьютеру.
Первую компьютерную мышь представил Дуглас Энгельбарт из Стэнфордского исследовательского института на выставке интерактивных устройств в Калифорнии. Вместе с группой коллег 9 декабря 1968 года он показал, как будет выглядеть работа на персональном компьютере будущего. На презентации он не только набирал текст с помощью привычной клавиатуры, но и мог выделить и переместить любое слово на экране с помощью мыши.
Она сильно отличалась от современных устройств — контроллер состоял из массивного деревянного корпуса с единственной кнопкой в углу. А внизу были два перпендикулярных диска. Это позволяло курсору двигаться в четырёх направлениях по осям X и Y. Сам курсор на экране выглядел как световое пятно и ничем не напоминал стрелку.
Энгельбарт запатентовал изобретение в 1970 году. Тогда у контроллера и появилось привычное название — провод, который соединял устройство с компьютером, напоминал хвост мыши.
В 1981 году компания Xerox выпустила персональный мини-компьютер Xerox Alto, в комплект которого впервые вошла мышь. Она стала легче и удобнее — корпус был изготовлен из пластика, количество кнопок увеличилось до трёх. Курсор приводился в движение с помощью шара и двух роликов, расположенных внутри. В СССР аналогичные устройства называли «Колобок» — из-за вращающегося опорного шарика.
У конструкции был минус — пыль скапливалась на шаре и со временем засоряла ролики. Из-за этого курсор становился неточным или полностью «залипал», что затрудняло работу вдвое. Поэтому использовать такую мышь можно было только на специальном коврике.
Чтобы мышка работала исправно, нужно было открутить нижнюю пластиковую панель, достать ролики и шарик и почистить их. Инженеры поняли, что следующий шаг — предусмотреть возможность для лёгкой разборки и чистки устройства.
Первая мышь стоила $400 (26 680 рублей). Сегодня такой контроллер обошёлся бы в $1100 (73 370 рублей) с учётом инфляций и изменений на валютном рынке за это время. Из-за высокой цены прототип Xerox не стал массовым и популярным.
В декабре 1979 года 24-летний Стив Джобс в музее компьютерных технологий познакомился с графическим интерфейсом, который разработала компания Xerox. Идея управлять компьютером с помощью контроллера сильно впечатлила предпринимателя, и тот решил выпустить собственную модель.
Если бы тогда Xerox понимала потенциальные возможности своего изобретения, то компания превратилась бы в промышленного гиганта, превосходящего масштабы IBM, Microsoft и самой Xerox вместе взятых.
Джобс захотел сделать мышь массовым продуктом, поэтому дал дизайнерам несколько установок: себестоимость устройства не может превышать $15, оно должно быть долговечным, и чтобы им можно было пользоваться на любой поверхности, даже водя по джинсам. Только так получилось бы избежать ошибок Xerox.
В 1983 году Apple купила лицензию Xerox и выпустила первую собственную мышь в комплекте к компьютеру Lisa. А прототип Lisa Mouse нашли спустя 30 лет в «Капсуле времени» Джобса с шестью банками пива.
За счёт развития технологий компании удалось сократить расходы на производство, поэтому цена одного устройства уменьшилась до $25.
Инженеры Apple не стали копировать модель Xerox даже в дизайне — вместо трёх кнопок оставили одну, но широкую. Эта кнопка выполняла одну опцию. Пользователи могли нажимать её двумя пальцами.
Корпус мыши получил более гладкие линии и скруглённые края.
Изначально полоса прокрутки считалась одним из элементов экранного интерфейса, как кнопка или поле ввода — чтобы перемещаться по документу, нужно было кликать по полосе. Чуть позже инженеры поняли необходимость создания отдельного инструмента, который бы отвечал за прокрутку страниц.
Над разработкой технологии scroll-wheel независимо друг от друга трудились сразу несколько изобретателей, не подозревая о работе друг друга. На конференции ACM SIGCHI в 1989 году Джина Даниэль Венолия из Apple представила прототип мыши с горизонтальным колёсиком для прокрутки и перемещения по оси Z. Джек МакКоули утверждает, что примерно в то же время разработал ранний прототип мыши с колесом для оси Z.
В массовое производство мыши с колесом прокрутки запустила компания Microsoft в 1996 году, выпустив модель IntelliMouse. Идею разработал Эрик Мишельман.
На двухкнопочной мыши сначала появилась небольшая средняя — третья — кнопка для включения и выключения прокрутки, которая вскоре трансформировалась в колесо. С помощью него можно было листать текстовые документы или масштабировать изображения.
Первая версия IntelliMouse была механического типа, но отличалась тем, что её можно было использовать без коврика. Такая мышь стоила $84,95.
Производители продолжали работать над функциональностью: добавляли на свои модели дополнительные кнопки под большой, указательный и средний палец.
Некоторые кнопки служили для внутренней настройки мыши, например, для изменения чувствительности, другие — позволяли запускать приложения, управлять уровнем громкости и воспроизводить аудио- и видеофайлы с помощью сервисных программ.
Мыши с дополнительными кнопками оказались очень популярны среди геймеров в 2000-ых — спрос на такие контроллеры вырос почти вдвое. Чтобы запрограммировать клавиши на любые действия, пользователю нужно было лишь установить необходимые драйвера. Например, с помощью дополнительных кнопок можно было передвигать персонажа в игре или делать двойные-тройные щелчки.
Дополнительные кнопки также упрощали работу офисным сотрудникам: можно было запустить браузер, перейти на нужную страницу в интернете, а затем на стартовую и вернуться обратно с помощью боковых кнопок.
В конце 90-х второе поколение оптических мышей стало массовым. Microsoft обновила IntelliMouse — она стала первой оптической мышью серийного производства. Пыльный шарик и ролики заменили светодиоды и цифровая камера. Курсор стал более точным, а мусор не попадал в корпус.
Внутри устройства располагался излучатель света и специальный датчик, напоминающий видеокамеру. Он непрерывно делал снимки поверхности стола и определял направление и величину смещения мышки.
У оптических сенсоров были и некоторые недостатки: они нестабильно работали на стеклянных, зеркальных и полированных поверхностях.
В 2001 году вышла первая серийная беспроводная мышь, а в 2004 году компания Logitech выпустила первую в мире мышь с лазерным сенсором.
Сенсор был в десятки раз чувствительнее оптического — поэтому курсор на экране отображался более точно и не дёргался. Управлять мышкой можно было на любой поверхности, кроме зеркальной.
Коротковолновой лазер, задействованный как источник света, передавал более контрастную картинку на светочувствительную матрицу, тем самым многократно увеличивая чувствительность мыши к перемещениям по сравнению с оптикой. А также лазер автоматически отключался, как только пользователь отрывал мышь от поверхности — это экономило энергию.
Дизайнеры Logitech постарались придать мыши максимально удобную форму, а также сделали расположение кнопок более комфортным. Корпус повторял форму руки, но такая мышь была рассчитана только на правшей.
Модель MX-1000 была связана с компьютером с помощью радиосоединения на частоте 27 МГц и могла работать без подзарядки до четырёх недель, а зарядка аккумулятора занимала всего четыре часа.
Компьютерная мышь — определенно самый распространенный манипулятор для управления ПК. И если раньше выбор был один — громоздкая пластиковая мышь с шариком, то теперь эти «грызуны» делают из разных материалов, они бывают разных форм и с разной начинкой. Об одном из сенсоров — оптическом — и пойдет речь.
Первая оптическая мышка была создана в 1981 году Стивеном Киршом. Практически параллельно оптическую мышку создал Ричард Лайон, работник Xerox. Однако коммерческого успеха они не добились: для работы девайса требовался специальный коврик. Лишь в 1999 году была выпущена мышь IntelliMouse под маркой Microsoft, которая не нуждалась
в особенных ковриках.
Некоторые ошибочно разделяют оптические и лазерные мыши. Но это в корне неверно: оптические мыши включают в себя два вида — и лазерные, и светодиодные. Принцип работы обоих — одинаков. Различие лишь в источнике подсветки, которым служит или светодиод,
или лазер.
Устройство оптической светодиодной мыши
Установленный под небольшим углом светодиод мыши через пластиковую линзу-призму подсвечивает поверхность, по которой двигают манипулятор. Через другую линзу, которая усиливает отраженный свет, система получения изображений Image Acquisition System (IAS) фотографирует поверхность, подсвеченную светодиодом, с частотой 1 кГц и выше.
Так как в светодиодных мышах свет отражается от неровностей, даже незаметных глазу,
такая мышь не будет работать на идеально гладких поверхностях — зеркале и стекле.
Монохромная КМОП (CMOS) камера, интегрированная в плату, может делать больше 1000 снимков в секунду. Площадь одного снимка составляет около 1 мм 2 .
Затем сенсор-процессор обработки изображений (DSP), который обрабатывает информацию
со скоростью 18 миллионов операций в секунду, анализирует поступающие фотографии: происходит разбивка кадра на миниатюрные квадраты. Каждому из них присваивается усредненное значение яркости от 0 до 63, где 0 — черный, а 63 — белый цвет. Мозаика, состоящая из множества таких квадратов, является координатной сеткой и точкой отсчета
для сенсора DSP.
Сенсор передает информацию ПК не напрямую, а через еще одну микросхему, которая обрабатывает щелчки кнопок и прокрутку колесика. Микросхема сводит все данные воедино
и отправляет на компьютер. Драйвер мыши обрабатывает эту информацию, перемещает курсор по экрану и совершает остальные действия.
Процессор отслеживает все изменения поверхности и теней, покадрово сравнивая их, высчитывает результаты перемещения мыши вдоль осей Х и Y и передает их на ПК.
Такая технология получила название оптической корреляции.
Особенности устройства оптической лазерной мыши
В отличие от светодиодных, в таких мышках установлен инфракрасный лазерный диод. Лазер в силу своих физических свойств фокусируется на поверхности точнее: ему не нужны отчетливо видные неровности, отбрасывающие тени. Поэтому работа лазерных мышек возможна даже на зеркальных и стеклянных поверхностях. Остальные этапы процесса
те же, что и у светодиодных мышей.
Плюсом лазерных мышек является низкое энергопотребление по сравнению
со светодиодными. Минусом — лазерные мышки раньше, чем светодиодные теряют «ориентацию» при отрыве от поверхности.
Некоторые оптические мыши имеют сразу два сенсора для более точной работы.
Технические характеристики сенсора мыши
DPI и CPI простыми словами
Первый (и чаще всего единственный) параметр, с которым сталкивается покупатель мышки — максимальное разрешение сенсора или dpi. DPI расшифровывается как количество точек
на дюйм (dots per inch). Этим термином, который изначально относился к принтерной печати, измеряют качество изображения — плотность пикселей чернил на бумаге.
DPI оптической мыши — это расстояние (количество пикселей), на которое сдвинется курсор на экране, если мышь физически передвинется на один дюйм. То есть чем выше dpi, тем на меньшее расстояние нужно сдвинуть мышку, чтобы курсор прошел на экране больший путь. Этот показатель может быть 800, 1200, 2400 и выше.
Во многих игровых мышках dpi можно переключать, а его максимальное значение может достигать внушительных цифр, например, 25 600.
Cpi (counts per inch, количество считываний на дюйм) — минимальное расстояние, которое физически может зарегистрировать сенсор мыши. Этот термин относится именно к оптическим мышкам, и, по сравнению с dpi, он технически корректный.
Но производители в характеристиках указывают именно узнаваемую аббревиатуру dpi вместо правильной, но малоизвестной cpi. По сути, оба термина описывают один и тот же процесс только с разных ракурсов: с точки зрения пользователя, смотрящего на движение курсора
по экрану, и с точки зрения сенсора, считывающего движения мыши. Допустимо рассматривать эти параметры как аналогичные.
Время отклика и частота опроса
Временной отрезок, за который сигнал дойдет от движения мыши до отображения перемещения курсора на экране, называется временем отклика. Этот параметр напрямую зависит от частоты опроса, а также типа подключения мыши к ПК — проводное, беспроводное.
Следующий важный параметр сенсора — частота опроса. Она показывает, как часто сенсор оценивает информацию о текущем местоположении мыши по сравнению с исходным, т.е. частоту фотографирования поверхности. Чем выше опросная частота, тем более плавно движется курсор на экране. Например, при частоте опроса 500 Гц время отклика — 2 мс,
а при 1000 Гц — 1 мс.
В топовых игровых мышках этот показатель может достигать
15 кГц и выше.
Скорость
Скорость сенсора измеряется в дюймах в секунду (ips — inch per second). Показывает максимальную дистанцию, которую пройдет мышка за одну секунду, не теряя отслеживания.
У обычных мышек этот параметр составляет 120–150 ips или 3-4 м/с. Большего и не требуется: попробуйте переместить девайс с такой скоростью и у вас не хватит места на столе.
В геймерских манипуляторах умудряются довести значения до 450 ips и выше, что эквивалентно 10 м/с. Не каждый человек сможет физически развить такую скорость сенсора.
Ускорение (G)
Отвечает за то, как быстро изменяется скорость сенсора от нуля до максимального значения. При резких движениях мыши курсор может срываться улетать в сторону. Чем выше показатель ускорения девайса, тем сильнее защита от срыва курсора.
Ускорение (G) оптической мыши равнозначно ускорению свободного падения и составляет 9,81 м/с2.
Максимальные значения ускорения для большинства игроков составляют 20–30 G,
но производители доводят параметр до планки 50 G (около 500 м/с2) и выше. Это значение превышает человеческие возможности: геймер никогда не сможет развить
такое ускорение мышью.
Зачем нужны такие рекорды? Во-первых, чем выше значения скорости и ускорения, тем выше точность и плавность работы сенсора мыши. Это особенно важно для киберспортсменов. Во-вторых, внушительные цифры всегда идут на пользу маркетингу.
Cкорость и ускорение компьютерной мышки не менее важные параметры для геймеров, чем время отклика или разрешение сенсора. Но именно последние указываются в характеристиках девайсов, а про первые — продавцы часто «забывают».
Светодиод
В бюджетных оптических мышах используются красные светодиоды. Они дешевле
в производстве, а кремниевые фотосенсоры более чувствительны к красному цвету.
До недавнего времени отличить светодиодную мышку от лазерной можно было по характерному красному свечению. Однако в современных светодиодных мышках иногда используют светодиоды других цветов, а также бесцветные. Последние девайсы внешне неотличимы от лазерных мышек.
В зависимости от производителя устройство оптики может незначительно меняться: дополнительная линза или вертикальная фокусировка луча, но принцип работы у всех оптических мышек остается прежним.
Разница между оптическими и светодиодными мышками технически невелика. Оба вида компьютерных «грызунов» — одной ценовой категории — обладают схожим принципом работы, параметрами и производительностью.
Выбор между светодиодной и лазерной мышкой — дело вкуса. Не стоить верить утверждениям, что лазерные мыши быстрее и точнее. В данном вопросе лучше опираться на материал изготовления девайса, наличие дополнительных кнопок, визуальную красоту мышки и то, насколько удобно она лежит в руке. Подробнее о выборе мышки можно прочесть тут.
Но для начала, предлагаю перенестись на несколько десятилетий назад, как раз в то время, когда и придумали это сложное устройство. Первая компьютерная мышь появилась еще в 1968 году, и придумал ее американский ученый по имени Дуглас Энгельбарт. Мышку разрабатывало американское агентство космических исследований (NASA), которое и дало патент на изобретение Дугласу, но в один момент потеряло к разработке всяких интерес. Почему - читайте далее.
Первая в мире мышка представляла собой тяжелую деревянную коробочку с проводом, которая помимо своего веса была еще и крайне неудобной в использовании. По понятным причинам ее решили назвать "mouse", а чуть позже искусственно придумали расшифровку этой как бы аббревиатуры. Ага, теперь mouse, это не что иное, как "Manually Operated User Signal Encoder", то есть устройство, с помощью которого пользователь может вручную кодировать сигнал.
Все без исключения компьютерные мыши имеют в своем составе ряд компонентов: корпус, печатная плата с контактами, микрики (кнопки), колесо(-а) прокрутки - все они в том или ином виде присутствуют в любой современной мышке. Но вас наверняка мучает вопрос - что же тогда отличает их друг от друга (помимо того, что есть игровые, не игровые, офисные и т.д.), для чего придумали столько разных видов, вот посмотрите сами:
- Механические
- Оптические
- Лазерные
- Трекбол-мыши
- Индукционные
- Гироскопические
Дело в том, что каждый из вышеперечисленных видов компьютерных мышей появился в разное время и использует разные законы физики. Соответственно, у каждого из них есть свои недостатки и достоинства, о которых непременно будет сказано далее по тексту. Надо отметить, что наиболее подробно будут рассмотрены только первые три вида, остальные - не так подробно, в виду того, что они менее популярны.
Механические мыши
Механические мыши - традиционные шариковые модели, относительно большого размера, требующие постоянной чистки шарика для эффективной работы. Грязь и мелкие частицы могут оказаться между вращающимся шариком и корпусом, и необходимо будет проводить чистку. Без коврика она никак не будет работать. Лет 15 назад была единственной в мире. Буду писать про нее в прошедшем времени, ибо уже раритет.
Снизу у механической мышки находилось отверстие, которое прикрывало поворотное пластиковое кольцо. Под ним находился тяжелый шарик. Этот шарик изготавливали из металла и покрывали резиной. Под шариком находились два пластмассовых валика и ролик, который и прижимал шарик к валикам. При передвижении мышки шарик вращал валик. Вверх или вниз - вращался один валик, вправо или влево - другой. Поскольку в таких моделях сила тяжести играла решающее значение, в невесомости такое устройство не работало, поэтому NASA отказалось от нее.
Если движение было сложное, вращались оба валика. На конце каждого пластмассового валика устанавливалась крыльчатка, как на мельнице, только во много раз меньше. С одной стороны крыльчатки находился источник света (светодиод), с другой - фотоэлемент. При движении мышью крыльчатка крутилась, фотоэлемент считывал количество импульсов света, которые попали на него, а затем передавал эту информацию в компьютер.
Поскольку лопастей у крыльчатки было много, движение указателя на экране воспринималось как плавное. Оптико-механические мыши (они же - просто "механические") страдали большим неудобством, дело в том, что периодически их нужно было разбирать и чистить. Шарик в процессе работы натаскивал внутрь корпуса всякий мусор, нередко резиновая поверхность шарика настолько загрязнялась, что валики перемещения просто проскальзывали и мышь глючила.
По этой же причине такой мышке просто необходим был коврик для корректной работы, иначе бы шарик проскальзывал и быстрее загрязнялся.
Оптические и лазерные мыши
В оптических мышках разбирать и чистить ничего не нужно, так как в них нет вращающегося шарика, они работают по иному принципу. В оптической мышке используется светодиод-сенсор. Такая мышь работает как маленькая фотокамера, которая сканирует поверхность стола и "фотографирует" ее, таких фотографий камера успевает сделать около тысячи за секунду, а некоторые модели и больше.
Данные этих снимков обрабатывает специальный микропроцессор на самой мышке и отправляет сигнал на компьютер. Преимущества на лицо - такой мыши не нужен коврик, она легкая по весу и может сканировать почти любую поверхность. Почти? Да, все кроме стекла и зеркальной поверхности, а так же бархата (бархат очень сильно поглощает свет).
Лазерная мышь очень похожа на оптическую, но принцип работы ее отличается тем, что вместо светодиода используется лазер. Это более усовершенствованная модель оптической мыши, ей требуется гораздо меньше энергии для работы, точность считывания данных с рабочей поверхности у нее гораздо выше, чем у оптической мыши. Вот она то может работать даже на стеклянной и зеркальной поверхностях.
Фактически, лазерная мышь представляет собой разновидность оптической, поскольку в обоих случаях используется светодиод, просто во втором случае он излучает невидимый глазу спектр.
Итак, принцип работы оптической мыши отличается от работы шариковой. .
Процесс начинается с лазерного или оптического (в случае с оптической мышью) диода. Диод излучает невидимый свет, линза фокусирует его в точку, равную по толщине человеческому волосу, луч отражается от поверхности, затем сенсор ловит этот свет. Сенсор настолько точен, что может улавливать даже мелкие неровности поверхности.
Секрет в том, что именно неровности позволяют мышке замечать даже малейшие движения. Снимки, полученные камерой сравниваются, микропроцессор сравнивает каждый последующий снимок с предыдущим. Если мышка сдвинулась, между снимками будет отмечена разница.
Анализируя эти отличия мышь определяет направление и скорость любого передвижения. Если разница между снимками значительна, курсор перемещается быстро. Но даже в неподвижном состоянии мышь продолжает делать снимки.
Трекбол-мыши
Трекбол мышь - устройство, в котором используется выпуклый шарик - "Trackball". Устройство трекбола очень схоже с устройством механической мыши, только шар в ней находится сверху или сбоку. Шар можно вращать, а само устройство остается на месте. Шар заставляет вращаться пару валиков. В новых трекболах используются оптические датчики перемещения.
Устройство под названием "Трекбол" может понадобиться далеко не всем, в добавок его стоимость нельзя назвать низкой, кажется, минимум начинается от 1400 руб.
Индукционные мыши
В индукционных моделях используется специальный коврик, работающий по принципу графического планшета. Индукционные мыши имеют хорошую точность и их не нужно правильно ориентировать. Индукционная мышь может быть беспроводной или иметь индуктивное питание, в последнем случае ей не потребуется аккумулятор, как обычной беспроводной мышке.
Понятия не имею, кому могут понадобиться такие устройства, которые дорого стоят и которые сложно найти в свободной продаже. Да и зачем, может кто знает? Может быть есть какие-то преимущества по сравнению с обычными "грызунами"?
Гироскопические мыши
Ну а мы с вами незаметно подошли к заключительному виду компьютерных мышей - гироскопическим мышкам. Гироскопические мыши при помощи гироскопа распознают движение не только по поверхности, но и в пространстве. Ее можно взять со стола и управлять движениями кистью руки. Гироскопическую мышь можно использовать как указку на большом экране. Однако, если положить ее на стол, она будет работать как обычная, оптическая.
А вот этот вид мышек действительно может быть полезен и популярен в определенных ситуациях. Например, на какой-нибудь презентации она будет весьма полезной.
И напоследок: для нормальной работы с мышью очень важно, чтобы поверхность, по которой она передвигается, была ровной. Обычно, для этого применяются специальные коврики. Оптическая мышь более требовательна к поверхности, без коврика использовать можно, но на поверхностях с рытвинами или на стекле - будет глючить. Лазерная мышь может работать хоть на коленке, хоть на зеркале.
Думаю, эта статья помогла вам лучше понять устройство компьютерной мыши, а также узнать, какие существуют виды компьютерных мышей.
История создания
В каком году изобрели компьютерную мышь мало кто задумывался. Такое ощущение, что она была всегда. На самом деле первая мышка появилась 9 декабря 1968 года на презентации интерактивных устройств в Калифорнии. Патент на нее был оформлен в 1970 году. А в продаже она появилась трехкнопочной, только через год. Цена такой мышки равнялась 400 долларов. Не дешево.
Компьютерная мышь Telefunken
Принцип действия мыши основан на датчике перемещения. Изначально он состоял их двух перпендикулярно поставленных колесиков, выступающих из корпуса. Они при перемещении вращались каждый в своем измерении. Такая мышь была очень тяжела в использовании. Поэтому позже была заменена на мышь с шаровым приводом.
Что такое манипулятор? Попробуем разобраться на очень простом и понятном примере примере, работе нашего организма.
То есть, при работе на компьютере замыкается определенная цепочка:
Устройство компьютерной мыши
Прежде чем начать работать с мышкой, рассмотрим ее внешнее устройство.
Правильное положение руки на компьютерной мыши
Прежде чем приступить к работе с мышью, давайте уточним как правильно должна лежать рука. И это очень важно! Так как при постоянной работе, при неправильном положении, можно заработать очень серьезные заболевания как сустава, так и нервных волокон со связками.
Итак, указательный палец ложиться на левую кнопку мыши, средний на правую. Сама рука не должна как провисать вниз, так и висеть сверху над мышью. В идеале, рука должна до локтя лежать на поверхности стола в расслабленном состоянии. И ось руки должна быть продолжением ее кисти.
Приступаем к работе
Колесико мышки может как нажиматься, так и вращаться. Эти функции отвечают за автоматический скроллинг (прокручивание) страницы в разных направлениях. Поэтому мышь без этой кнопки так же функциональна, так как эти действия можно проделать вручную.
Настройки управления компьютерной мыши
Компьютерная мышь (англ. Computer mouse) - это компьютерный манипулятор, указательное устройство для ввода информации, получившее распространение с появлением операционных систем с графическим интерфейсом.
В настоящее время слово «MOUSE» стали воспринимать как аббревиатуру с расшифровкой «Manually Operated User Signal Encoder» (управляемый вручную кодировщик сигналов пользователя). [Источник 1]
Содержание
Общие сведения
Все модели манипуляторов «мышь» имеют от одной до трех (или более) кнопок и дополнительный элемент управления (колесо прокрутки), действия которых связаны с текущим положением курсора. Кнопки служат для выполнения основных манипуляций: выбора объекта (нажатиями), активного перемещения. [1]
Единственным параметром мыши является разрешающая способность, то есть на какое количество точек сместится указатель мыши на экране монитора при ее перемещении по поверхности стола на 1 дюйм. Обычно разрешающая способность мыши составляет 600 dpi (точек на дюйм). [Источник 2] Принцип действия мыши основан на фиксации и передаче в компьютер изменения её положения при перемещении на плоской поверхности. Периодически отслеживая перемещения мыши, специальная программа производит в пределах экрана монитора изменение координат курсора, соответствующее направлению и расстоянию этого перемещения.
Типовая мышь изготавливается в пластмассовом корпусе, удобном по форме и размерам для размещения в ладони. Для определения положения мыши используются механический и оптический способы построения датчиков движения.
История создания
В 1964 году команде доктора Дугласа Карла Энгельбарта было доверено создание ARPANet Network Information Center , побочным продуктом которого стал манипулятор, названный компьютерной мышью (или на языке научного доклада, «индикатор позиций X и Y»). [2] Первый действующий прототип уникального изобретения представил Билл Инглиш (Bill English). Прибор представлял собой толстостенный деревянный коробок с большими металлическими колесами, плохо видимой человеческим глазом красной кнопкой и «хвостом» под запястьем пользователя. В дальнейшем Стив Джобс, исполнительный директор компании Apple, заказал разработку упрощенной и более дешевой модификации мыши, планируя использовать манипулятор в персональных компьютерах Lisa. [Источник 3] Мышь стала разборной, а из трех кнопок оставили только одну. В 1981 году в Швейцарии появилась компания Logitech, которая стала продавать мыши под собственной маркой.
Принципы работы различных типов мышей
Механическая мышь
Это устройства на основе шарика и нескольких датчиков его перемещения (шаровой привод координатных датчиков). При движении мыши по горизонтальной поверхности происходит качение тяжелого металлического шарика с резиновым покрытием, который, свободно вращаясь в любом направлении, с помощью прижимного устройства касается координатных валиков внутри мыши, вращая их. Валики расположены перпендикулярно друг другу, перемещаясь по своей оси вместе с диском, имеющим отверстия или лучевидные прорези.
Считывание информации с каждого диска осуществляется инфракрасными оптическими датчиками, которые состоят из светодиода и двух фотодиодов. При движении шарика диск вращается, преграждая и пропуская своими отверстиями световой поток, поэтому первый фотодиод периодически фиксирует сигнал с частотой, соответствующей скорости перемещения мыши; второй фотодиод, смещенный относительно первого, служит для определения направления вращения диска.
Данные сигналы, полученные от преобразования механического движения в серию электрических импульсов, предварительно обрабатываются в микросхемах платы и поступают в компьютер по стыку COM, PS/2 или USB. Беспроводные мыши передают информацию по радиоволнам на специальный приемник, который подключен к разъему компьютера.
Такие мыши вполне подходят для большинства домашних и офисных задач. Основным их недостатком можно назвать засорение и износ механических элементов (шарика, валиков), что приводит к прекращению движения курсора. Впрочем, при должном уходе такая мышь может прослужить несколько лет, для этого лишь надо периодически ее чистить и использовать специальный коврик. Однако в настоящее время механические мыши не находят применения и полностью заменены на оптические. [Источник 4]
Оптическая мышь
В оптических мышах применяется фотосенсор – прибор с зарядовой связью, расположенный в микросхеме с процессором обработки изображения. Он периодически сканирует участок поверхности под мышью, который с частотой свыше 60 импульсов в секунду подсвечивается светодиодом красного цвета под острым углом. При движении происходят периодические (покадровые) изменения изображений в данном приборе, по которым процессор определяет, в какую сторону и на какое расстояние сместилась мышь.
В последнее время для обеспечения устойчивой работы оптической мыши на любых поверхностях (в том числе на стеклянных и зеркальных) вместо светодиода стал применяться маломощный полупроводниковый лазер.
Работа мыши реализована следующим образом. С помощью светодиода и системы фокусирующих линз под мышью подсвечивается участок поверхности. Отраженный от этой поверхности свет собирается другой линзой и попадает на приемный сенсор микросхемы процессора обработки изображений. Этот чип делает снимки поверхности под мышью и последовательно сравнивает их.
Первая оптическая мышь была выпущена компанией Microsoft в 1999 году. А придуман этот вид мышей был в исследовательских лабораториях корпорации Hewlett-Packard. [Источник 5]
Лазерная мышь
Эти мыши являются эволюционным продолжением оптических мышек. Отличие состоит в том, что вместо светодиода используется лазер. На современном этапе развития лазерные мышки являются наиболее точными и обеспечивают самое высокое значение DPI. Именно поэтому они так любимы многими геймерами. Лазерным мышам совершенно все равно по какой поверхности «ползать». Они успешно работают даже на шероховатой поверхности.
Благодаря самому высокому DPI среди всех мышей, лазерные модели широко используются геймерами. Именно поэтому лазерные манипуляторы имеют широкий модельный ряд, ориентированный на фанатов игр. Отличительной особенностью такой мыши является наличие большого количества дополнительных программируемых кнопок. Обязательное условие хорошей игровой мыши – только проводное подключение с помощью USB. Поскольку беспроводная технология не может обеспечить должной точности работы. Геймерские лазерные мышки обычно не отличаются низкой стоимостью. Самые дорогие мышки для компьютера на основе лазерного элемента выпускаются компаниями Logitech и A4Tech.
Трекбол
Это устройство и вовсе не похоже на стандартную компьютерную мышь. По сути своей трекбол – это механическая мышь «наоборот». Управление курсором осуществляется при помощи шарика на верхней стороне устройства. Но датчики устройства все же оптические. По своей форме трекбол вообще не напоминает классическую мышь - его не надо никуда двигать для того, чтобы добиться перемещения курсора.
Подключается трекбол к компьютеру при помощи USB.
О достоинствах и недостатках трекбола спорят уже довольно давно. С одной стороны – он снижает нагрузку на кисть и обеспечивает точность перемещения курсора. А с другой стороны – немного неудобно пользоваться кнопками трекбола. Такие устройства пока редки и не доработаны. [Источник 6]
Индукционные мыши
Индукционные мыши являются логичным продолжением беспроводных девайсов. Однако они лишены некоторых свойств, характерных для «бесхвостых» моделей. К примеру, индукционные мыши способны работать только на специальном коврике, подключенном к компьютеру. Унести мышь куда-либо от коврика не получится. Однако есть и плюсы. Высокая точность и отсутствие необходимости менять батарейки, поскольку их в таких мышках вообще нет. Индукционные мыши получают энергию от коврика.
Такие мыши не очень распространены, так как имеют высокую цену и не отличаются особой мобильностью. С другой стороны – это самые оригинальные мышки для компьютера. Их оригинальность состоит в отсутствии элементов питания.
Гироскопические мыши
Этим мышам вообще не обязательно скользить по поверхности. Гироскопический сенсор, который является основой такой мыши, реагирует на изменение положения устройства в пространстве. Конечно, это удобно. Но такой способ управления требует изрядной сноровки. Естественно, такие мышки отличаются отсутствием проводов, ибо с их наличием управлять мышкой было бы неудобно.
Как и индукционные модели, гироскопические девайсы не получили широкого распространения в силу своей высокой стоимости.
Сенсорная мышь
Основой такой мыши является сенсорное покрытие. Управление мышью осуществляется при помощи жестов. Считывающим элементом положения мыши является оптический сенсор.
Сенсорные мыши, в основном, встречаются в продукции компании Apple (iMac). Также можно отдельно приобрести Magic Mouse и попробовать подключить ее к обычному компьютеру. Однако непонятно то, насколько удобно будет пользоваться такой мышкой под ОС Windows, если учесть, что она «заточена» под MacOS.
Взаимодействие с операционной системой
В операционной системе работает программа, отвечающая за взаимодействие с мышью, — ее драйвер.
Если драйвер мыши сообщает о том, что мышь переместилась или была нажата какая-то ее кнопка, то для операционной системы это событие. Система проверяет, где находился указатель в момент наступления события, определяет, какое приложение отвечает за работу окна, над которым в этот момент находился указатель, и сообщает ему о зафиксированном событии. Приложение, в свою очередь, принимает меры в соответствии с тем, что задумал создавший его программист.
Отличительной особенностью мышей как класса устройств является хорошая стандартизованность аппаратных протоколов. [Источник 7]
Благодаря этой особенности один стандартный драйвер, входящий в поставку ОС, и даже BIOS компьютера могут работать практически с любой мышью. [Источник 8] Дополнительное ПО нужно лишь для поддержания специфичных возможностей изделия. Дополнительные возможности нестандартны и имеют ограниченную программную поддержку.
Для Windows к такой мыши прилагается программа привязки нестандартных компонентов мыши к событиям в ОС.
В дистрибутивах Linux доступна программа btnx, связывающая (переназначающая) манипуляции с мышью (в том числе и стандартные) с заданной пользователем комбинацией клавиш.
Читайте также: