Компьютерная мышь
Манипуля́тор «мышь» (в обиходе просто «мышь» или «мышка») — одно из указательных устройств ввода (англ. pointing device), обеспечивающих интерфейс пользователя с компьютером.
Мышь воспринимает своё перемещение в рабочей плоскости (обычно — на
участке поверхности стола) и передаёт эту информацию компьютеру.
Программа, работающая на компьютере, в ответ на перемещение мыши
производит на экране действие, отвечающее направлению и расстоянию
этого перемещения. В универсальных интерфейсах (например, в оконных) с помощью мыши пользователь управляет специальным курсором — указателем
— манипулятором элементами интерфейса. Иногда используется ввод команд
мышью без участия видимых элементов интерфейса программы: при помощи
анализа движений мыши. Такой способ получил название «Mouse gestures».
В дополнение к детектору перемещения мышь имеет от одной до трех
(или более) кнопок, а также дополнительные элементы управления (колёса
прокрутки, потенциометры, джойстики, трекболы, клавиши и т. п.),
действие которых обычно связывается с текущим положением курсора (или
составляющих специфического интерфейса).
Элементы управления мыши во многом являются воплощением идей аккордной клавиатуры
(то есть, клавиатуры для работы вслепую). Мышь, изначально создаваемая
в качестве дополнения к аккордной клавиатуре, фактически её заменила.
В некоторые мыши встраиваются дополнительные независимые устройства — часы, калькуляторы, телефоны.
Название «мышь» манипулятор получил в Стенфордском Исследовательском Институте из-за схожести сигнального провода с хвостом одноимённого грызуна (у ранних моделей он выходил из задней части устройства).
Первым компьютером, в комплект которого включалась мышь, был миникомпьютер Xerox 8010 Star Information System (англ.),
представленный в 1981 году. Мышь фирмы Xerox имела три кнопки и стоила
400 долларов США, что соответствует примерно $900 в ценах 2007 года с
учётом инфляции [1]. В 1983 году фирма Apple выпустила свою собственную модель однокнопочной мыши для компьютера Lisa, стоимость которой удалось уменьшить до $25. Широкую популярность мышь приобрела благодаря использованию в компьютерах Apple Macintosh и позднее в ОС Windows для IBM PC.
Датчики перемещения
В процессе «эволюции» компьютерной мыши наибольшие изменения претерпели датчики перемещения.
Прямой привод
Изначальная конструкция датчика перемещения мыши, изобретённой Дугласом Энгельбартом в Стенфордском исследовательском институте в 1963
году, состояла из двух перпендикулярных колес, выступающих из корпуса
устройства. При перемещении мыши колеса крутились каждое в своем
измерении.
Такая конструкция имела много недостатков и довольно скоро была заменена на мышь с шаровым приводом.
Шаровой привод
В шаровом приводе движение мыши передается на выступающий из корпуса
гуммированный стальной шарик (его вес и резиновое покрытие обеспечивают
хорошее сцепление с рабочей поверхностью). Два прижатых к шарику ролика
снимают его движения по каждому из измерений и передают их на датчики,
преобразующие эти движения в электрические сигналы.
Основной недостаток шарового привода — загрязнение шарика и
снимающих роликов, приводящее к заеданию мыши и необходимости в
периодической её чистке. Несмотря на недостатки, шаровой привод долгое
время доминировал, успешно конкурируя с альтернативными схемами
датчиков. В настоящее время шаровые мыши почти полностью вытеснены
оптическими мышами второго поколения.
Существовало два варианта датчиков для шарового привода.
Контактные датчики
Контактный датчик представляет из себя текстолитовый
диск с лучевидными металлическими дорожками и тремя контактами,
прижатыми к нему. Такой датчик достался шаровой мыши «в наследство» от
прямого привода.
Основными недостатками контактных датчиков является окисление
контактов, быстрый износ и невысокая точность. Поэтому со временем все
мыши перешли на бесконтактные оптопарные датчики.
Оптопарные (оптомеханические) датчики
Оптронный координатный датчик в мыши с шаровым приводом
Оптронный датчик состоит из двойной оптопары
— светодиода и двух фотодиодов (обычно — инфракрасных) и диска с
отверстиями или лучевидными прорезями, перекрывающего световой поток по
мере вращения. При перемещении мыши диск вращается, и с фотодиодов
снимается сигнал с частотой, соответствующей скорости перемещения мыши.
Второй фотодиод, смещённый на некоторый угол или имеющий на диске
датчика смещённую систему отверстий/прорезей, служит для определения
направления вращения диска (свет на нём появляется/исчезает раньше или
позже, чем на первом, в зависимости от направления вращения).
Оптические мыши первого поколения
Оптические датчики призваны непосредственно отслеживать перемещение
рабочей поверхности относительно мыши. Исключение механической
составляющей обеспечивало более высокую надёжность и позволяло
увеличить разрешающую способность детектора.
Первое поколение оптических датчиков было представлено различными
схемами оптопарных датчиков с непрямой оптической связью —
светоизлучающих и воспринимающих отражение от рабочей поверхности
светочувствительных диодов. Такие датчики имели одно общее свойство —
они требовали наличия на рабочей поверхности (мышином коврике)
специальной штриховки (перпендикулярными или ромбовидными линиями). На
некоторых ковриках эти штриховки выполнялись красками, невидимыми при
обычном свете (такие коврики даже могли иметь рисунок).
Недостатками таких датчиков обычно называют:
- необходимость использования специального коврика и невозможность
его замены другим. Кроме всего прочего, коврики разных оптических мышей
часто не были взаимозаменяемыми и не выпускались отдельно;
- необходимость определённой ориентации мыши относительно коврика, в противном случае мышь работала неправильно;
- чувствительность мыши к загрязнению коврика (ведь он соприкасается
с рукой пользователя) — датчик неуверено воспринимал штриховку на
загрязнённых местах коврика;
- высокую стоимость устройства.
В СССР и России оптические мыши первого поколения, как правило,
встречались только в зарубежных специализированных вычислительных
комплексах.
Оптические мыши второго поколения
Мышь с оптическим датчиком
Микросхема оптического датчика второго поколения
Оптические мыши второго поколения сделаны на базе микросхемы, содержащей фотосенсор
и процессор обработки изображения. Удешевление и миниатюризация
компьютерной техники позволили уместить всё это в одном элементе за
доступную цену. Фотосенсор периодически сканирует участок рабочей
поверхности под мышью. При изменении рисунка процессор определяет, в
какую сторону и на какое расстояние сместилась мышь. Сканируемый
участок подсвечивается светодиодом (обычно — красного цвета) под косым
углом.
Предполагалось, что такой датчик позволит оптической мыши работать
на произвольной поверхности, однако скоро выяснилось, что многие
продаваемые модели (в особенности первые широко продаваемые устройства)
не так уж и безразличны к рисункам на коврике. На некоторых участках
рисунка графический процессор способен сильно ошибаться, что приводит к
хаотичным движениям указателя, абсолютно неадекватным реальному
перемещению. Для склонных к таким сбоям мышей необходимо подобрать коврик с иным рисунком или вовсе с однотонным покрытием.
Отдельные модели также склонны к детектированию мелких движений при
нахождении мыши в состоянии покоя, что проявляется дрожанием указателя
на экране, иногда с тенденцией сползания в ту или иную сторону.
Датчики второго поколения постепенно совершенствуются, и в настоящее
время мыши, склонные к сбоям, встречаются гораздо реже. Кроме
совершенствования датчиков, некоторые модели оборудуются двумя
датчиками перемещения сразу, что позволяет, анализируя изменения сразу
на двух участках поверхности, исключать возможные ошибки. Такие мыши
иногда способны работать на стеклянных, оргстеклянных и зеркальных
поверхностях (на которых не работают другие мыши).
Также выпускаются коврики для мышей, специально ориентированные на
оптические мыши. Например, коврик, имеющий на поверхности силиконовую
плёнку с взвесью блёсток (предполагается, что оптический сенсор гораздо
четче определяет перемещения по такой поверхности).
В последние годы была разработана новая, более совершенная
разновидность оптического датчика, использующего для подсветки
полупроводниковый лазер.
О недостатках таких датчиков пока известно мало, но известно об их преимуществах:
- более высоких надёжности и разрешении;
- успешной работе на стеклянных и зеркальных поверхностях (недоступных оптическим мышам);
- отсутствии сколько-нибудь заметного свечения;
- низком энергопотреблении.
| 
