научно-популярное приложение к газете "Голос Армении"
Menu

ИСТОРИЯ ПРО МЫШКУ И ЕЕ СОПЛЕМЕННИКОВ

Маусы

PC, ноутбук, планшет, смартфон – это далеко не все электронные чудеса, которые прочно вошли в нашу повседневную жизнь. Одни из этих устройств управляются курсором и наглядными картинками, выведенными на экран, каждая из которых отображает определенную функцию. Картинки же заставляем выполнять свои функции уже мы с вами с помощью курсора. Другие устройства управляются прикосновением пальца.

ЭТИ ТЕХНОЛОГИИ, ИЗВЕСТНЫЕ КАК ГРАФИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕЙС ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ, возникшие тридцать пять лет назад, наряду с появлением персональных компьютеров сыграли определяющую роль в массовом внедрении компьютерных технологий в наш быт. До этого компьютерами пользовался только узкий круг специалистов. "Первой ласточкой" стал "Макинтош" компании Apple. Компании, символ которой – знаменитое надкусанное яблоко – всем нам хорошо известен. "Макинтош" был недорогим, предназначенным для рядового пользователя, и поставлялся вместе с операционной системой, которая предлагала принципиально новый способ "общения" с компьютером.

"Дружественная" к пользователю операционная система MacOS управлялась не абстрактной чередой цифр и букв, набираемых в командной строке, а  с помощью находящихся на экране наглядных картинок – иконок, соответствующих той или иной операции. В ней впервые был применен манипулятор, названный компьютерной мышью, посредством которого можно было перемещать курсор по всему экрану, задавая те или иные действия. Эти решения соответствовали главной идее компании Apple - создать "народный" компьютер, доступный для всех как по цене, так и по простоте использования непрофессиональными пользователями. Вскоре другая известная фирма - Microsoft представила свою версию графического интерфейса – знаменитые окна Windows. Не будем останавливаться на долгой судебной тяжбе между Apple и Microsoft о нарушении авторских прав, это другая история. Лучше рассмотрим возможные механизмы управления графическим интерфейсом.

Уже упоминалась компьютерная мышь - манипулятор для управления курсором. Как же устроен это компьютерный грызун? Есть такой измерительный инструмент с колесиком и шкалой отсчета с неблагозвучным названием курвиметр. Прокатывая колесиком, например, по дороге на карте от пункта А до пункта В, можно в конечном итоге, измерить расстояние между этими пунктами. Представим теперь два таких измерителя расстояний, закрепленных на неподвижном основании и ориентированных колесиками в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Если вместо карты заставить колесики катиться по поверхности небольшого шарика, а шарик в свою очередь перемещать по специальному коврику или другой поверхности, то колесики будут отсчитывать перемещение шарика по двум направлениям.

Сопоставляя информацию о перемещениях шарика с текущим положением курсора на экране и, соответственно, отслеживая перемещения шарика, можно управлять положением курсора. Конечно же, курвиметры в компьютерной мышке не используются, но принципы съема информации о перемещениях сходны. Мы не станем залезать в технические дебри работы такой мыши. Тем более что  рассматривали мышь механическую, на смену которой пришла мышь оптическая, которой мы и пользуемся в настоящее время.

ПЕРВАЯ ОПТИЧЕСКАЯ МЫШЬ, РАЗРАБОТАННАЯ КОРПОРАЦИЕЙ HEWLETT- PACKARD, была выпущена компанией Microsoft в 1999 году. Работала  мышь следующим образом. С помощью светодиода и системы фокусирующих линз под мышью подсвечивался участок поверхности, на которой она находилась. Отраженный от этой поверхности свет собирался другой линзой и попадал на миниатюрную  видеокамеру, которая последовательно делала множество снимков подсвеченной поверхности. Эти снимки с узорами поверхности  анализировались специальным процессором обработки изображений и, в зависимости от различий между несколькими последовательными снимками, процессор определял, как изменилось положение мыши, отправляя полученные данные компьютеру. По этим данным компьютер вырабатывал управляющие сигналы, перемещающие  курсор на экране.

Другое устройство – трекбол, представляет собой перевернутую "с ног на голову" механическую мышь с шариком. Только здесь шарик величиной с теннисный мячик наполовину утоплен в панель, и его не катают по коврику, а перебирают пальцами. В остальном все как в механической мышке. Шарик соприкасается с двумя датчиками положений и т.д. В настоящее время трекбол редко используется в домашних и офисных компьютерах, однако  часто применяется в промышленных и военных комплексах,  медицинском диагностическом оборудовании. Например, "шаровой орган наведения" в кабине управления ракетного комплекса С-300, где пользователю приходится работать в условиях недостатка места и возможной вибрации, или в аппаратах ультразвуковой диагностики.                                                                                 

            Мышь и трекбол не единственные средства управления компьютером. У истоков систем подобного класса был световой карандаш устройство, позволяющее оперативно корректировать информацию, главным образом графическую, отображаемую на экране монитора. Световой карандаш (или световое перо) представляет собой фотоприемник, похожий на карандаш, связанный "шнуром" с компьютером. Карандаш воспринимает оптическое излучение экрана в точке касания экрана карандашом и преобразует его в электрический сигнал. Этот сигнал  в конечном итоге высвечивает в точке касания на экране яркое пятно. Этот же сигнал преобразуется соответствующей электроникой в  координаты пятна на экране. Дальше, как говорится, дело техники, точнее, соответствующего программного обеспечения.  Наиболее широко световой карандаш в сочетании с графическим дисплеем применяется в системах автоматизированного проектирования для непосредственного ввода графической информации в компьютер либо исправления и дополнения изображений (схем, чертежей, графиков и т. п.), выведенных на экран дисплея, полученных в результате обработки информации на компьютере. С помощью светового карандаша можно выделять нужные элементы изображения, перемещать и поворачивать выделенные элементы и т. п.     Пульт управления с джойстиками на подводной лодке.                           

ДРУГОЕ СРЕДСТВО УПРАВЛЕНИЯ – ДЖОЙСТИК НЕ ИМЕЕТ КОМПЬЮТЕРНОЙ РОДОСЛОВНОЙ, являясь, скорее, промышленным манипулятором. Джойстик представляет собой маленькую рукоятку, которую можно наклонять "на все четыре стороны". Ряд датчиков (электромеханических, оптических, магнитных и др.) фиксирует наклоны ручки, передавая данные о его положении в систему управления. Существуют джойстики тензометрические, которыми можно задавать не только команды о направлении воздействия, но и его скорость. В этом случае в качестве датчиков применяются датчики давления (тензодатчики), позволяющие величину усилия, с которым оператор нажимает на ручку джойстика, преобразовать в соответствующую скорость перемещения. Первый электрический джойстик ("кнюппель") применили нацисты в 1943 году для управления ракетой.

Массовое же применение джойстиков началось с 1960-х годов – в системах управления кораблей и подводных лодок, истребителей, строительной техники, земснарядов и погрузчиков, в радиоуправляемых беспилотных летательных аппаратах (дронах) и инвалидных колясках, в системах управления космических кораблей и "лунохода". Словом, область применения джойстиков чрезвычайно обширна и разнообразна. Однако  в компьютерах джойстик нашел применение  в основном только в компьютерных играх, в отличие от другого устройства управления курсором – сенсорной панелиTouchPad (тачпад), которая является наиболее распространенным устройством управления курсором для ноутбуков. Принцип работы устройства основан на измерении емкости датчиков, из которых состоит панель тачпада, при касании их пальцем. Емкостные датчики, образующие конденсаторы, расположены вдоль вертикальной и горизонтальной осей тачпада.

Физически панель представляет собой сетку из металлических проводников, разделенных тонкой изолирующей прокладкой из лавсановой пленки. Таким образом, образуется набор большого количества маленьких конденсаторов. При касании пальца в выбранном районе поверхности панели происходит изменение электрического поля, соответственно, емкости конденсаторов в этой области, которая измеряется и фиксируется электроникой панелью. 

Все рассмотренные нами устройства (исключая световой карандаш) обладают общим недостатком, вносящим при работе определенный дискомфорт- отсутствие прямой обратной связи, "без посредников", между управляющими действиями и результатами воздействий. Другими словами, вы видите, но не чувствуете. Этого недостатка лишена другая технология – touchscreen (тачскрин, сенсорный экран), практически безальтернативно используемый в популярных средствах бытовой электроники – планшетах, смартфонах, в различных платежных терминалах.

Сенсорный экранСЕНСОРНЫЕ ЭКРАНЫ НАИБОЛЕЕ ПРИГОДНЫ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ГИБКОГО ИНТЕРФЕЙСА, интуитивно понятного даже далеким от техники пользователям. Сенсорные экраны могут быть реализованы с использованием разных технологий (резистивных, емкостных, оптических, тензометрических, инфракрасных и др.). Чаще всего используются емкостные и резистивные экраны. Однако  мы в первую очередь рассмотрим инфракрасные сенсорные экраны, которые  сегодня практически не применяются, но были одними из первых подобных устройств, и главное, принципы работы этих сенсорных экранов в дальнейшем были использованы в том или ином виде в большинстве последующих разработок подобных  устройств. Инфракрасный сенсорный экран содержит по краям экрана две линейки  излучающих светодиодов, расположенных по вертикали и горизонтали, и две линейки приемников -фотодиодов, расположенных на противоположных сторонах экрана.

Каждому светодиоду соответствует свой фотодиод. Каждый из светодиодов излучает узкий пучок, направленный на "свой" фотодиод, образуя на экране невидимую для глаза инфракрасную сетку. При касании экрана в нужном месте  частично или полностью перекрываются световые лучи в точке касания, что приводит к уменьшению или прекращению электрического тока через соответствующие фотодиоды. Эти изменения фиксируются микроконтроллером, который  вычисляет координаты касания.

По сходному принципу устроены резистивные сенсорные экраны. Например, одна из разновидностей резистивного сенсорного экрана представляет собой стеклянную либо акриловую пластину, покрытую двумя токопроводящими слоями в виде тонких, невидимых глазом  проводников. Слои разделены незаметными прокладками, которые предохраняют от соприкосновения сеть вертикальных и горизонтальных проводников на пластине, образующих вместе матрицу. В точке нажатия слои контактируют и контроллер регистрирует электрический сигнал. Координаты нажатия определяются исходя из того, на пересечении каких проводников было зарегистрировано воздействие.

К матричным экранам относятся также и проекционно-емкостные экраны. По принципу работы они сходны с сенсорными панелями ноутбуков, о которых рассказывалось выше. Проекционно-емкостные экраны могут, в отличие от предыдущих рассмотренных типов, одновременно фиксировать сразу несколько нажатий и перемещений (вспомните, как вы пальцами сжимаете, или наоборот, увеличиваете картинку на экране вашего телефона). Итак, мы познакомились с основными видами манипуляторов, основанных на разных принципах действия.  Есть также манипуляторы, использующие другие принципы. Манипуляторов много, а газетное пространство  не беспредельно. Поэтому ограничимся только приведенными выше наиболее распространенными устройствами  взаимодействия "человек- компьютер".

 

Опубликовано в Техника
Прочитано 792 раз
Оцените материал
(0 голосов)
Другие материалы в этой категории: « ВЕРХОМ НА ПУЛЕ "УМНОЕ" ОКНО »

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Наверх