Компьютерной мышке – 40 лет!

7 декабря 2008 года исполнилось 40 лет с момента появления компьютерного манипулятора. Мы поздравляем наших незаменимых «грызунов» с круглым юбилеем и публикуем статью Ермоловского Сергея, написанную для компьютерного журнала F1CD.

Всех преимуществ мышки перед курсорными клавишами просто не перечислить. Попробуйте сразу после запуска Windows что-то сотворить с компьютером. Держу пари, что далеко не все смогут запустить какую-нибудь программу, запрятанную в глубинах жесткого диска, а что уж говорить про управление самим утилитами.

Компьютерная мышь – как все начиналось

Как бы то ни было, появилась мышка далеко не с самыми первыми ЭВМ. В те далекие времена она была просто не нужна – не умели компьютеры выполнять столь обширный круг задач, как это происходит сегодня. Прародителем мышки стал так называемый трэкбол. Как бы мышка "наоборот". Придумал его Том Крэнстон для военно-морского флота Канады. Однако изобретение не пришлось по душе военным, и было быстро забыто. Всего таких устройств было выпущено менее одного десятка. В качестве шарика, который подразумевалось крутить руками, использовался шар для игры в боулинг, так что размеры такого манипулятора оставляли желать лучшего.

А в 1964 году Дуглас Карл Энгельбарт из Стэнфордского исследовательского института изобрел настоящую мышку. Правда, на пищащего грызуна она была похожа только длинным проводом, напоминавшим хвост, из-за чего манипулятор и получил свое название.

Эволюция компьютерных мышей

Сделана была первая мышка из дерева, вместо шарика в ней использовались два колесика. Одно отслеживало движения влево-вправо, другое – вверх-вниз. Одновременно оба колесика крутиться не могли, так что ни о каких гладких линиях речи вести не приходилось. Кстати, назывался первый такой манипулятор XY Position Indicator for a Display System (Индикатор положения X-Y для системы отображения) и имел одну единственную кнопку.

Днём рождения современной мышки считается 9 декабря 1968 года, когда она была представлена группе инженеров, количество кнопок на ней увеличилось уже до трёх. Кстати, компьютерный грызун вполне мог иметь и все 5 клавиш, по количеству пальцев на руке. Было бы это удобным – спорный вопрос. Но как бы то ни было, Энгельбарт просто не смог расположить такое количество клавиш на мышке.

Эволюция компьютерных мышей

В начале 70-х разработка Энгельбарта попала в исследовательский центр компании Xerox, где мышь была частью Alto (персонального компьютера). При этом жизненно важные органы компьютерной мыши подверглись метаморфозам: два колесика заменили одним единственным шариком, позволив мышке ползать во всех возможных направлениях. Однако Alto не получил широкого распространения, и за пределы институтов никогда не выходил, поэтому в далекие 70-е мышка так и не вышла в свет.

Эволюция компьютерных мышей

Следующим этапом в развитии мыши стала работа в компании Apple. Стив Джобс, который на тот момент времени был исполнительным директором компании начал сотрудничество с исследовательским центром Пало Альто для упрощения и снижения стоимости мыши. Новую разработку планировалось использовать в персональных компьютерах Lisa. В мышке уменьшилось количество кнопок до одной, а шарик можно было вынимать.

Эволюция компьютерных мышей

Кстати, патент на это изобретение обошелся компании Apple в $40000. Не так много, учитывая какой популярностью пользуется сейчас это компьютерное устройство.

Как они "ползают" или дальнейшее развитие мышей

За годы эволюции сменилось три поколения мышек: механические, механико-оптические и оптические, а также лазерные. Давайте вкратце остановимся на принципе действия каждого класса компьютерных грызунов.

Механические – самые первые мышки, имели два диска с контактами (о чем, в принципе, уже было сказано выше). Когда пользователь двигал манипулятор, диски крутились, и контакты на них касались специальной щеточки встроенной в корпус мышки. Когда контакты замыкались, курсор на экране начинал двигаться. Затем диски спрятали внутрь корпуса, и они перестали напрямую взаимодействовать с поверхностью коврика, эту почетную роль стал выполнять шарик. Такие манипуляторы были крайне ненадежными, они постоянно засорялись, а контакты стирались. Да и чувствительность у них была крайне низкая.

В оптико-механических мышках диск с контактами был заменен на диск с прорезями, который во время вращения прерывал луч света, идущий от инфракрасного светодиода, в результате чего курсор на экране перемещался. Оптико-механические манипуляторы, безусловно, стали более надежными и чувствительными, однако пыль и грязь так и остались непримиримыми врагами мышей.

Эволюция компьютерных мышей

Оптические мыши живут совсем иначе. Механическая составляющая их конструкции сведена к нулю. А именно, тут есть только кнопки и колесико скроллинга. В остальном, от механики отказались. Несомненным достоинством мышек этой группы является высокая надежность: если нет механических частей, значит, нечему загрязняться и изнашиваться.

Технология современных оптических мышей была разработана Agilent Technologies в конце 1999 года. Первые оптические мыши имели внушительные размеры и продавались со специальными ковриками. Коврики были покрыты специальной сеткой. Мышь, в свою очередь, имела светодиод, который под определенным углом светил вниз. Луч попадал на поверхность коврика и отражался на светоприемник. Линии сетки коврика прерывали луч. В результате контроллер мышки получал последовательность "свет – тень". По этим данным делались выводы о скорости движения мыши и о пройденном ею пути. Если коврик терялся или пачкался, то всю эту дорогостоящую систему можно было выбрасывать. Минусы такой исторической мыши очевидны. Разработчики смогли уйти от привязки к такому "злополучному" коврику.

Эволюция компьютерных мышей

Во втором поколении оптические мыши получили всё тот же светодиод, но гораздо более яркий. И сделано это не случайно – функция его стала несколько иной. Теперь он должен подсвечивать поверхность, по которой передвигается мышь.

Эволюция компьютерных мышей
Эволюция компьютерных мышей

Сама мышь очень хитрая и включает его на полную мощь только во время движения. Снизу манипулятора находится маленькая камера, которая тысячу (число плавает в этом порядке) раз в секунду снимает поверхность под мышкой. Данные передаются в микропроцессор – цифровой сигнальный процессор (DSP) и он принимает решение о движении мышки. Далее все пересылается на контроллер мышки. Вернее сам контроллер запрашивает данные у микропроцессора. Частота опроса зависит от интерфейса.

По умолчанию, мыши, подсоединенные к PS/2 и COM-портам, опрашиваются 40 раз в секунду (40 Гц) для операционных систем Windows 98/95 и с частотой 60 Гц в Windows NT и 100Гц в Windows XP. USB-мыши опрашиваются 125 раз в секунду. Для PS/2 и некоторых COM-вариантов мышей существуют программы, позволяющие изменять этот параметр.

Есть еще одна группа мышей, стоящая особняком от рассмотренных – это так называемые беспроводные мышки, у которых напрочь отсутствует "хвост". Беспроводные мышки могут быть как оптико-механическими, так и оптическими, хотя сейчас Вы вряд ли найдете механико-оптическую мышку без провода…

Эволюция компьютерных мышей

Первые беспроводные мыши появились в середине 90-х. Беспроводные модели используют для передачи информации инфракрасный луч или радиосигнал. Приемники сигналов в них подключаются, опять же, к портам PS/2, USB или COM. Ну, а в самой мышке на том месте, откуда должен выходить провод, устанавливается ИК – или радио-передатчик, который и транслирует сигналы компьютерной мыши через приемник на компьютер.

На самом деле, беспроводные мышки не настолько удобны, как может показаться на первый взгляд. Они имеют ряд недостатков:

Также есть еще одно характерное свойство, которое трудно отнести к недостаткам, однако достоинством его тоже не назовешь – это увеличенный вес. Аккумуляторы, передатчик сигнала, как-никак, имеют массу...

А что дальше?

А остановились ли мышки в своем развитии? Ответ очевиден и лежит на поверхности. Все течет, все изменяется, в том числе и мышки. Расскажем лишь о некоторых новых, нестандартных решениях.

Компания QinetiQ, работающая на министерство обороны Великобритании и, в основном, занимающая разработкой достаточно нестандартных и специфичных устройств совсем недавно, в конце 2006 года, представила информацию об устройстве, внешне напоминающем коврик для мыши, но состоящем из множества инфракрасных эмитентов и сенсоров, которые воспринимают руку человека как манипулятор, а движения кистью трансформируют в движения курсора. Сенсоры смогут воспринимать даже отдельные жесты как специальные команды. К примеру, щелчок пальцами откроет браузер, а поворот большим пальцем влево выключит ваш ПК.

В одном из исследовательских центров IBM было создано устройство, благодаря которому компьютерной мышью смогут пользоваться инвалиды, страдающие тремором (непроизвольное дрожание рук). Аппарат этот называется Assistive Mouse Adapter. Он представляет собой небольшое устройство с двумя переключателями, которое располагается между ПК и мышью.

Эволюция компьютерных мышей

В своей работе адаптер Assistive Mouse Adapter использует два алгоритма: один позволят отфильтровывать частые непроизвольные движения руки, а второй помогает решить проблемы двойных щелчков мышью. Первый алгоритм воспринимает дрожание руки пользователя как шум и для компенсации этого шума он использует технологию, аналогичную той, что используется для стабилизации изображения в цифровых камерах. Второй алгоритм позволяет настроить мышь на тот режим двойных щелчков, который под силу пользователю (то есть с существенно увеличенными интервалами между кликами).

Канадец Дмитрий Городничий из Института информационных технологий в Оттаве изобрел устройство, позволяющее управлять компьютером без рук — с помощью движений носа и моргания глаз. Устройство, получившее название "Nouse", работает с помощью веб-камеры, отслеживающей движения носа, и программы распознавания движений, превращающей их в движение курсора по экрану компьютера. Моргание правым и левым глазом в этой системе соответствует "клику" правой и левой кнопками обычной мышки.

Эволюция компьютерных мышей

Перед работой с Nouse необходимо сделать снимок кончика носа размером 25 пикселей. Затем программа будет отслеживать движения кончика носа, и переводить в команды курсора. Как мы с Вами смогли убедиться, компьютерные мышки в своем развитии прошли очень и очень долгий, но зато весьма продуктивный путь развития. Вряд ли кому-нибудь в наше время будет удобно пользоваться квадратными трехкнопочными механико-оптическими мышками, а ведь когда-то они были пиком технической мысли. Возможно, через каких-нибудь 10-20 лет современные оптические и лазерные мышки покажутся неуклюжими и неудобными. Что ж, время покажет…