Двомірний аналоговий маніпулятор

Размещено на http://www.allbest.ru/

11

Двомірний аналоговий маніпулятор

Мишею називається двомірний аналоговий маніпулятор, що підключається до персонального комп'ютера й обладнаний однією, двома або трьома кнопками на верхній кришці і, можливо, коліщатком.

Історія виникнення миші пов'язана з ім'ям відомого американського вченого Дага Енгельбарта і науково-дослідною лабораторією XeroxPARC, яка проводила дослідження щодо розробки нових інтерфейсів взаємодії людини з комп'ютером. Ці дослідження тривали з кінця 50-х років минулого століття. Прагнучи створити, можливо, першу у світі інтерактивну систему для роботи з текстами і зображеннями, вчені дійшли висновку, що жоден із маніпуляторів, які існували до того часу (світлове перо, джойстик і т. ін.), не відповідає їхнім вимогам. Щоб знайти ідеальний варіант, був виконаний аналіз можливостей маніпуляторів різних типів (у тому числі керованих стопою або коліном) і побудована таблиця властивостей, на зразок періодичної системи елементів. Уже за допомогою цієї таблиці аналітично були виведені необхідні параметри ще не існуючого на той час пристрою. Він і став мишею. підключення миша центральний блок

Пристрій дозволяв користувачеві вибирати функції меню, пов'язуючи його переміщення з перебором функцій на екрані. Одна або кілька кнопок, розташованих зверху цього пристрою, дозволяли користувачеві вказати комп'ютеру свій вибір.

Частково роботи по створенню миші спонсорувалися Національним космічним агентством (NASA). На його замовлення були проведені порівняльні випробування різних пристроїв, і хоча миша продемонструвала абсолютну перевагу, але -- така іронія долі -- у силу своєї відомчої специфіки NASA втратило до цього маніпулятора інтерес: адже він не міг працювати в невагомості. Однак миша знайшла попит на землі.

Загальною властивістю миш є те, що при вказані на об'єкт (піктограму) об'єкт стає управляючим. В цьому випадку при щелчку лівої клавіші миші він виділяється; якщо не відпускати ліву кнопку миші, то його можна переміщувати; при подвійному щілчку лівої кнопки об'єкт стає активним. Мишу можна відкривати без особливих проблем і ризику, і навіть потрібно час від часу це робити, для її чистки. На оберненій стороні миші знаходиться отвір, який відкривається поворотом пластикової шайби. Далі йде круглий шарик діаметром біля 1,5-2 см., який можна вийняти і почистити. Цей шарик виготовлений із металу і покритий резиною. Під ним розташовані три маленьких валика, які з ним контактують. Один служить для управління шариком, а два інші реєструють механічні рухи шарика. Ці пластмасові валики на кінці осей зв'язані з диском з растровими отворами.

Миші розрізняються за трьома характеристиками: кількістю кнопок, використовуваною технологією й типом з'єднання пристрою з центральним блоком.

Кнопки миші

Спочатку у пристрої була одна кнопка. Перебір функцій визначається переміщенням миші, але вибір функції відбувається тільки за допомогою кнопки, що дозволяє уникнути випадкового запускання програми при перебиранні функцій меню.

За допомогою однієї кнопки можна реалізувати тільки мінімальні можливості пристрою. Уся робота комп'ютера в цьому випадку полягає у визначенні положення кнопки: натиснута вона чи ні. Проте добре складене, меню повністю дозволяє реалізувати управління комп'ютером.

Однак дві кнопки збільшують гнучкість системи. Наприклад, одна кнопка може використовуватися для запуску функції, а друга -- для її скасування. У графічних системах одна може вмикати світловий олівець, а друга -- вимикати його.

Три кнопки ще збільшують гнучкість програмування. Але, з іншого боку, збільшення кількості кнопок збільшує подібність пристрою до клавіатури, долаючи йому недоліки останньої. Практично три кнопки є межею, тому кількість пальців, вільних для натискання кнопок, обмежується вказівним, середнім і безіменним. Великий і мізинець використовуються для переміщення миші й утримання її в долоні. Більшість моделей обладнуються двома або навіть однією кнопкою. Найпопулярніші -- двокнопкові миші. Але це не означає, що ви повинні відмовлятися від три кнопкових пристроїв. Вони можуть виконувати те ж саме, що й двокнопкові миші, і навіть більше за них. Але для більшості програм цілком достатньо двох кнопок .

Кілька років тому з'явилися миші з додатковими пристосуваннями для скролінга (скролінг -- це прокручування вгору, вниз, вліво або вправо великого зображення, наприклад тексту (або WEB-сторінки), який не уміщається на екрані повністю). Причому миші зі скролінгом виявилися справді дуже зручними при роботі з великими текстами, таблицями, картинками.

Засоби для швидкого скролінга зазвичай розташовуються між двома великими основними кнопками миші й поділяються на три типи: гумове коліщатко (обертається дискретними «кроками»), невеликий важіль (натискається вперед або назад, задаючи відповідний напрямок скролінга) і так звана кнопка-гойдалка (натискання на її передній кінець задає скролінг угору, натискання на задній кінець -- униз). Крім того, ці пристрої найчастіше доповнюються ще однією кнопкою (вона розташовується під коліщатком (важелем), або на бічній поверхні корпуса миші), яка за умовчанням включає в Windows-додатках такий режим скролінга, коли напрямок прокручування задається переміщенням усієї миші (у цьому режимі вищезгадані засоби швидкого скролінга не використовуються). Але ця кнопка може використовуватися і для інших цілей.

Поширеними зараз є миші й з двома коліщатками, кожне з яких відповідає за скролінг по одній з осей. Деякі миші обладнуються додатковою кнопкою збоку корпусу під великим пальцем. Цю кнопку можна перепрограмувати для виконання різних дій.

Механічна миша. Перші миші мали механічну конструкцію. У ній використовувався маленька кулька, що виступала через нижню поверхню пристрою й оберталася в міру його переміщення по поверхні. Перемикачі усередині миші визначали переміщення й напрямок руху кульки.

Хоча кулька може обертатися в будь-якому напрямку, визначаються тільки чотири напрямки. Це асоціюється з двома напрямками у двокоординатній системі. Переміщення в кожному з чотирьох напрямків вимірюється в сотих частках дюйма. Після проходження кулькою цієї дискретно! відстані формується спеціальний сигнал для центрального блока.

Механічна миша може працювати практично на будь-якій поверхні. Однак набагато краще використовувати спеціальну підкладку (килимок), щоб мінімізувати або виключити проковзування кульки на гладкій поверхні столу. При цьому сам килимок повинен досить добре прилипати до столу.

До мінусів механічних мишей можна віднести те, що для їх роботи потрібен якийсь простір для переміщення (зазвичай місця на робочих столах завжди не вистачає). А крім того, механічні частини часто ламаються. Однак дешевизна і простота механічних мишей зробили їх найпоширенішими.

Оптична миша. Альтернативою механічної миші є оптична миша, у якій замість кульки, що крутиться, використовується промінь світла, що сканує координатну сітку, нанесену на спеціальну підкладку. За допомогою такого механізму і визначається пух. Відсутність рухомих частин у пристрої підвищує його надійність.

В оптичних мишах використовуються дві пари світлодіодів і фотодетекторів, які установлюються на задній стінці. Одна пара орієнтована під прямим кутом щодо іншої. Підкладка вкрита безліччю жовтих і блакитних координатних сіток, що перекриваються. Кожна пара світлодіодів і фотодетекторів визначає рух в обох напрямках при проходженні через відповідні риски сітки. Спеціальне покриття нижньої стінки миші полегшує ковзання по вкритій пластиком підкладці. Суттєвим недоліком оптичної миші є необхідність використовувати спеціальну підкладку. З одного боку, ви можете покласти її у будь-яке місце, і пристрій буде працювати. Але, з іншого боку, така підкладка легко забруднюється, і пристрій перестає працювати. Та й саме пластикове покриття легко ушкоджується. Хоча в нормальних умовах сучасних офісів оптичні миші працюють довго й надійно.

Кілька років назад Microsoft випустила оптичну мишу IntelliMouse Explorer, якій не потрібні спеціальний килимок і взагалі вона може працювати майже на будь-якій поверхні (аби вона не була абсолютно гладкою і такою, що відбиває промені). У ній використовується більш складний оптичний датчик, який ніби фотографує поверхню під маніпулятором.

Радіомиші. Передає інформацію від миші за допомогою радіосигналу. В якості периферійних пристроїв вводу інформації використовують:

Touchpad. Що являє собою TouchPad (тач-пед)? Українською мовою це слово можна перекласти як «сенсорна панель». TouchPad являє собою панель, зазвичай прямокутної форми, чутливу до натискання пальців або долоні. Натиснувши пальцем на TouchPad і пересуваючи його по поверхні, користувач може маневрувати курсором так само, як і при використанні мишки. Для вибору якогось пункту меню можна натиснути на кнопку, а можна безпосередньо на площину TouchPad. TouchPad відіграє таку ж роль, що й мишка, але є більш компактним, не потребує просторового переміщення пристрою введення й ідеально і підходить для портативних комп'ютерів. До того ж він має розширені функціональні можливості.

Фізично TouchPad являє собою сітку з металевих провідників, розділених тонкою ізолюючою прокладкою з лавсанової плівки, тобто такий собі набір великої кількості маленьких конденсаторів. Через те що людське тіло є добрим провідником, то при наближенні руки до поверхні панелі відбувається зміна електричного поля, а отже, ємності цих конденсаторів. Вимірюючи зміну ємності кожного конденсатора в сітці, можна точно визначити координати пальця на поверхні панелі. Більше того, вимірюючи величину ємності, можна також приблизно визначити тиск, що здійснюється на панель. Це можливо завдяки тому, що чим більший тиск прикладається до поверхні або чим більша кількість пальців знаходиться поблизу поверхні, тим більш повною є ємність. Таким чином, TouchPad може обчислити моменти наближення пальця, натискання, руху й віддалення пальця від поверхні панелі.

Як правило, TouchPad підтримує стандарт «mouse» і власні, специфічні, розширені протоколи. Підтримка «mouse» означає, що, підключивши до комп'ютера TouchPad, ви відразу можете використовувати її як звичайну мишку, без інсталяції її власного драйвера. Після цього ви встановлюєте драйвер і одержуєте цілий набір додаткових можливостей. Наприклад, деякі області TouchPad можна запрограмувати під певні дії.

У процесі удосконалення TouchPad з'явився TouchWriter -- панель TouchPad з підвищеною чутливістю, що однаково добре працює як з пальцем, так і зі спеціальною ручкою і навіть із нігтем. Ця панель дозволяє вводити дані звичним для людини способом -- записуючи їх ручкою. Крім того, її можна використовувати для створення графічних зображень або для підписування ваших документів. Для тих, хто бажає писати ієрогліфами, існують навіть спеціальні програми, що дозволяють вводити ієрогліфи, безпосередньо малюючи їх на панелі. Причому програма при введенні пропонує готові варіанти ієрогліфів.

Трекбол. Трекбол -- це «мишка навпаки». Сам пристрій, на відміну від мишки, завжди залишається нерухомим, а керування переміщенням курсору здійснюється обертанням кульки, що знаходиться у верхній частині трекбола. При цьому, обертаючи кульку пальцями, ви одержуєте кращий, ніж у мишки, контроль над її обертанням і, як наслідок, більш точне позиціонування курсору. Цьому сприяє і те, що, на відміну від крихітної в миші, кулька трекбола, як правило, має значно більший розмір і меншу (по відношенню до розміру) вагу.

Крім кульки, трекболи мають, принаймні, дві кнопки (як і будь-яка двокнопкова миша), а от оснащення їх коліщатками для прокручування, додатковими кнопками і т. п., залежить винятково від виробника. Таким чином, сфера застосування трекболів -- робота з графічними пакетами, пакетами для автоматизованого проектування тощо, тобто такими програмами, у яких найбільш гостро відчувається необхідність плавного переміщення і точного позиціонування курсору.

Спостереження за кулькою в трекболах здійснюється так само, як і в мишках: рух кульки зчитується двома валиками (по одному для кожної з координатних осей), обертання яких фіксується за допомогою оптопар -- світлодіод і фотоелемент. Але оскільки кулька знаходиться зверху, уся механіка набагато більше накопичує бруду, ніж у мишці. Для розв'язання цієї проблеми деякі фірми запропонували нову технологію оптичного спостереження. Суть її в тому, що спостереження за кулькою здійснюється тільки за допомогою світла. Відсутність будь-якої механіки виключає можливість її забруднення і, відповідно, впливу на точність переміщення курсору.

Джойстик. Джойстик -- пристрій введення інформації, виконаний у вигляді рукоятки управління, що нагадує (за формою, а не за розмірами) перемикач швидкостей автомобіля або штурвал літака. В основному джойстик використовується для комп'ютерних ігор. Він дозволяє користувачеві зазнати нові відчуття, а також захистити клавіатуру від передчасного руйнування під час повітряних боїв із літаками супротивника. Джойстик підключається до комп'ютера через спеціальний ігровий порт.

Джойстики бувають аналоговими й цифровими. Аналоговий джойстик посилає в ігровий порт аналоговий сигнал -- якийсь змінний електричний сигнал певної напруги й сили струму. Сигнал обробляється контролером ігрового порту й процесором, а далі, уже в цифровому вигляді, використовується програмними інтерфейсами. В основу аналогових джойстиків закладені потенціометри.

Цифрові джойстики подають на комп'ютер уже цифровий сигнал, який був згенерований самим джойстиком. При цьому такі джойстики найчастіше теж використовують потенціометри, просто їхній аналоговий сигнал оцифровується усередині пристрою. Перевагою такого рішення є те, що аналоговий сигнал перетворюється у цифровий до того, як він потрапив в ігровий порт -- у сильно зашумлений в електронному розумінні внутрішній простір комп'ютера. Недоліком такого рішення є несумісність ігор і нестандартних ігрових портів, тому Що передача цифрових даних через ігровий порт не стандартизована, і кожен виробник робить це своїм способом

В «оптичному» джойстику замість потенціометрів використовуються оптичні сенсори, схожі на ті, котрі застосовуються в мишках Природно, що сигнал на комп'ютер подається в цифровому вигляді, і це викликає ті ж переваги й недоліки, що й у цифрових джойстиків. Однак оптичні системи зчитування не піддаються механічному зношуванню, як це відбувається з потенціометрами.

Дигитайзер. Дигитайзер - це ще один пристрій ведення графічної інформації, що має поки порівняно вузьке застосування для деяких спеціальних цілей. Свою назва дигитайзери одержали від англійського dіgіt - цифра. Тобто по-українському їх можна назвати просто " оцифровувачі".

Утім, є і більш благозвучна назва цифрові перетворювачі. Звичайно дигитайзери виконуються у виді планшета. Тому такі пристрої часто називають графічними планшетами. Застосовується такий дигитайзер для покрапіксельного координатного введення графічних зображень у системах автоматичного проектування, у комп'ютерній графіці й анімації. Треба відзначити, що це далеко не найшвидший і зручний спосіб побудови малюнків і креслень, особливо у випадку складної геометрії. Але зате графічний планшет забезпечує найбільш точне введення графічної інформації в комп'ютер.

Звичайний графічний планшет містить робочу площину, поруч з яким знаходяться кнопки керування. На робочу площину може бути нанесена допоміжна координатна сітка, що полегшує введення складних зображень у комп'ютер. для введення інформації служить спеціальне чи перо координатний пристрій з " прицілом ", підключене кабелем до планшета. Сам дигитайзер також підключається до комп'ютера кабелем через порт зв'язку. Здатність таких графічних, що дозволяє, планшетів не менше 100 dpі (крапок на дюйм ). У самих дорогих дигитайзерах введення інформації проходить без спеціальних прицілів, тому що робоча поверхня планшета володіє "тактильною чутливістю ", заснованої на виключно п'єзоелектричному ефекті. При натисканні на крапку, розташовану в бокових заглибинах робочої поверхні планшета, під якою проложена сітка з найтонших провідників, на пластині п'єзоелектрика виникає різниця потенціалів. Координати цієї крапки виявляються програмою-драйвером, скануючою сітку провідників. Ця програма виконає відображення крапки на екран монітора. П'єзоелектричні дигитайзери дозволяють креслити на робочій поверхні планшета, немов на звичайній креслярській дошці, і в такий спосіб вводити навіть неіснуючі зображення. При цьому графічна інформація вводиться з дозволом 400 dpі. До речі говорячи, на цьому ж принципі засновані нові координатні пристрої для роботи в графічному інтерфейсі користувача ( в операційному середовищу Wіndows чи OS/2 ), призначені для заміни традиційних мишок і трэкболов. Усякий, хто пробував скористатися такими тактильними пристроями, виготовленими, наприклад, японською фірмою Toshіba, міг переконатися, що набагато зручніше і легше водити пальцем по віконцю дигитайзера розміром менше сірникової коробки, чим користатися звичайною мишкою: курсор на екрані дуже слухняно і чуйно повторює рух пальця на планшеті. Ні яких додаткових кнопок у такому дигитайзере немає. Вказавши на екрані дисплея потрібний вибір, досить двічі стукнути пальцем по віконцю і комп'ютер зрозуміє повідомлення.

Для введення графічної інформації можуть так само використовуватися деякі види планшетних графобудівників. Однак багато готові зображення (фотографій, креслення, малюнки, карти, графіки, слайди, кінофільми ) набагато зручніше вводити за допомогою спеціального відеодигитайзера. У найпростішому випадку відеодигитайзером може навіть служити відеокамера. В даний час випускається безліч спеціальних графічних систем з різними типами відеодигитайзеров, що дозволяють вводити в комп'ютер кольорові зображення з паперу з слайдів. До числа відеодигитайзеров відноситься і цифрова фотокамера.

У сучасних кіностудіях застосовуються спеціальні дигитайзери для переносу зображення з кіноплівки в комп'ютер. Після цифрової обробки зображення знову поміщають на плівку. У зв'язку з цим поговорюють, що незабаром комп'ютери зможуть узагалі витиснути з кіно живих акторів. Таке припущення цілком реальне. Наприклад, у комп'ютер уведуть фотографії кінозірок, комп'ютер синтезує з цих знімків деякий довільний персонаж, що своїм виглядом буде точно відповідати смакам глядачів. Потім цей синтетичний герой може дуже правдоподібно "ожити " на екрані, і при цьому робити неймовірні трюки, немов персонаж мультиплікації.

Дигитайзером у комп'ютерах кіностудій уже сьогодні уводять фотографії пейзажів і намальовані декорації, інтер'єри і костюми. Насувається епоха віртуальної реальності, створеної в пам'яті комп'ютера.

Підключення миші до комп'ютера

Миші також поділяються на «проводові» (їх переважна більшість) і «безпроводові». Перші з'єднуються з ПК за допомогою кабелю, а другі -- відповідно, проводу не мають і передають інформацію за радіохвилями на спеціальний приймач, який вже і підключається кабелем до «мишачого» роз'єму ПК. Теоретично безпроводові миші, звичайно, більш зручні: відсутність кабелю гарантує вільне переміщення. Але є в таких мишей і два характерні недоліки: висока ціна й необхідність періодичної заміни батарейок. До того ж на практиці при правильному розміщенні кабелю і зі звичайною мишею ніяких незручностей у роботі не виникає.

Історично склалося так, що миші можуть підключатися до різних роз'ємів комп'ютера. Перші миші з'єднувалися з найповільнішим інтерфейсом комп'ютера -- послідовним портом, який також називають СОМ-портом (від англійського слова Communication, тобто «зв'язок»). Потім у другій половині 80-х років XX ст. компанія IBM випустила серію ПК під назвою PS/2, у яких був спеціальний маленький круглий роз'єм для миші, який згодом почали називати PS/2. До речі, портом PS/2 вперше оснащувалися не тільки машини PS/2, але і PS/1. За останні два роки набув широкого розповсюдження ще один тип порту -- USB (універсальна послідовна шина), який набагато швидший і зручніший, ніж СОМ-порт. Крім того, порт USB дозволяє підключати й відключати мишу під час роботи без перезавантаження комп'ютера. А на одній з виставок був показаний комп'ютер, до якого через порти USB були підключені більше 200 мишей і кожна керувала своїм покажчиком на екрані.

Зараз можна зустріти миші із трьома видами роз'ємів: СОМ (дев'ятиконтактний трапецієподібний, найбільший із трьох), PS/2 (маленький, круглий, п'ятиконтактний) і USB (чотириконтактний, маленький, плоский, прямокутний). І Останнім часом пристрої з СОМ-роз'ємом зустрічаються дуже нечасто, а з USB І усе частіше.

Размещено на Allbest.ru