История про мышей и шары для боулинга

В этом цикле статей речь пойдет о тех маленьких и незаметных, но очень полезных устройствах, которые сегодня присутствуют в составе любого ПК. Это компьютерные манипуляторы и устройства ввода: мыши, клавиатуры, трекболы, сенсорные панели, перчатки и многие другие. О том, как они появились, как совершенствовались и какие бывают сегодня, мы и поговорим.

Про мышей

А начнем мы издалека с человека, которого сейчас уже мало кто помнит. Дуглас Энгельбарт (Douglas Engelbart) прославился многим, но знаменитостью так и не стал. Человек, которого забыли, он не умел продавать себя. Именно он придумал слово augmentation (буквально прирост, увеличение) и применял этот принцип практически с начала инженерной карьеры. Под термином augmentation Энгельбарт понимал гуманизацию процесса общения человека и машины. Энгельбарт опубликовал на эту тему статью под названием AConceptual Framework for the Augmentation of Mans Intellect (Концептуальная схема увеличения человеческого интеллекта).
В 1948 году Дуглас поступает на работу в лабораторию по радарным установкам и первым задается вопросом: а почему операторы получают практически необработанную информацию с экранов радара? Ведь удобнее использовать уже имеющиеся вычислительные мощности и вражеские самолеты с их характеристиками рассматривать на дисплее. И команды эффективнее подавать через ЭВМ, а не по телефону. Идея создать монитор оказалась настолько новаторской, что никто ее не оценил. Мониторы получили широкое распространение лишь спустя десятилетие после ухода Энгельбарта в собственную лабораторию при Стэнфордском исследовательском институте (Стэнфордский университет).

Мышиный король Дуглас Энгельбарт

Какое же отношение его личность имеет к теме статьи? Все очень просто: его самое народное изобретение компьютерная мышь. Она возникла как результат реализации множества идей: от сетевой коммуникации до универсального пользовательского интерфейса. Необходим был удобный и не существовавший пока в природе манипулятор для указания объектов на экране при интерактивной работе с текстами. И вот, при частичном финансировании NASA (в интересах космической программы), Дуглас и его коллеги свели в таблицу характеристики всех известных на начало 60-х манипуляторов, включая ножные, наколенные и прочие. Так, в 1962 году на свет родился дикого (на сегодняшний день) вида монстр в деревянном корпусе. Первую мышь собрал Билл Инглиш (Bill English), а программы для демонстрации возможностей написал Джефф Рулифсон (Jeff Rulifson). Внутри устройства находились два металлических диска: один поворачивался, когда устройством двигали вперед, второй отвечал за движение мыши вправо и влево.
NASA же изобретение не оценило, так как для его работы требовалась гравитация, каковой в космосе нет. Однако несколько модифицированная мышь Энгельбарта в 1968 году была продемонстрирована группе инженеров. Мышь имела три кнопки одинакового размера. Я смог поместить только три, хотя мне хотелось, чтобы устройство имело 5 кнопок, по одной на каждый палец руки, говорит Дуглас.

Самая-самая первая...

Позже разработка попала в исследовательский центр компании Xerox. Исследователи компании изменили конструкцию мыши, и именно в исследовательском центре Xerox компьютерная мышь стала похожа на современные устройства. Два диска были заменены небольшим шаром и роликами. Компания Xerox впервые представила мышь как часть персонального компьютера Alto в начале 70-х. Впервые компьютерная мышь стала доступна обычным пользователям.
Дальнейшая история компьютерной мыши связана с компанией Apple. Стив Джобс, исполнительный директор компании, заказал разработку упрощенной и более дешевой модификации мыши в исследовательском центре Пало Альто, планируя использовать манипулятор в персональных компьютерах Lisa. Тогда разработчики еще больше приблизили конструкцию мыши к ее современному виду, сделав ее разборной: можно было вынуть шарик и очистить внутренности устройства. Кроме того, из трех кнопок оставили только одну.
Отметим особо, что в 1981 году в Швейцарии появился современный мышиный гигант компания Logitech, продукцию которой под своим брэндом первоначально использовали Apple, Olivetti, Wang. Лишь к середине 80-х Logitech стала продавать мыши под собственной маркой.
А что же сегодня? Мы имеем два класса принципиально различных по устройству мышей механические и оптические. Иесли с механизмом работы первых знаком практически каждый, то об оптических технологиях стоит поговорить особо.
Итак, вкратце. Первая оптическая мышь была выпущена компанией Microsoft в 1999 году. А придуман этот вид мышей был в исследовательских лабораториях корпорации Hewlett-Packard. Точнее, в ее подразделении Agilent Technologies, которое недавно полностью выделилось в отдельную компанию. Agilent Technologies, Inc. сегодня монополист на рынке оптических сенсоров для мышей, и никакие другие компании такие сенсоры не разрабатывают и не выпускают. 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. Вот, собственно, и все.
Не так давно появилась мышь Logitech MX1000 Laser Cordless Mouse, использующая не светодиод, а инфракрасный лазер для подсветки поверхности. Преимуществом такого подхода является существенно лучшая контрастность получаемого на сенсоре снимка поверхности, что и обеспечивает лучшую распознаваемость. Естественный минус необходимость рассеивать пучок лазера (иначе будет захвачен слишком маленький участок поверхности). Как следствие, происходит увеличение стоимости конечного продукта за счет установки дополнительных линз.
Естественно, что с 1962 года конструкция мыши существенно изменилась, появилось множество моделей от различных производителей, существенно превосходящих предшественницу по своим функциональным возможностям.
Уже давно не ново колесо прокрутки. Его появление было обусловлено многими факторами, и, в первую очередь, появлением ОС семейства Windows. Совсем недавнее нововведение возможность наклонять колесо вправо и влево и, таким образом, производить скроллинг по вертикали и горизонтали. Такая возможность реализована все в той же MX1000 и некоторых других моделях.
Чуть дальше пошли разработчики из компании Cherry, установив на спинку мышки шарик (Cherry GLOBE) на манер трекболов, речь о которых пойдет ниже. Вращая его пальцем, можно скроллировать окно в произвольном направлении. Ничем другим, однако ж, данная модель не примечательна.
Другим наиболее распространенным вариантом модернизации является установка дополнительных боковых кнопок. Такие модели мышек есть у всех без исключения производителей. Разница лишь в том, насколько удобно расположены дополнительные кнопки, и можно ли самому выбрать действие, выполняемое при нажатии.
Специалисты из A4Tech решили, что пользователь никак не обойдется без двух скролликов, которые и были установлены на место одного стандартного. Вторым колесом, как вы уже догадались, осуществляется горизонтальная прокрутка содержимого окна.
На волне моддинга всех без исключения компонентов ПК (появились даже светящиеся винтики) стали появляться мыши с различными подсвеченными частями. Например, это касается ряда мышек, выпускаемых под торговой маркой Genius, в частности, моделей WebScroll+Eye и WebScroll+. Колесико прокрутки этих манипуляторов выполнено из полупрозрачного материала, а непосредственно под ним установлен красный светодиод, загорающийся при получении сообщений электронной почты таким образом мышь извещает пользователя о новых письмах, поступивших в его почтовый ящик.

Logitech Media Play

Компания Logitech создала модель Media Play, которая работает еще и как пульт дистанционного управления. На корпусе мыши установлено огромное количество дополнительных кнопочек с подсветкой, которые позволяют контролировать настройку звука в системе и выполнять множество других мультимедийных функций.
Не прижились мыши с обратной связью. Еще в 2001 году вышла серия мышей Logitech iFeel (и ряд моделей других производителей). Мыши были оснащены механизмом обратной тактильной связи. Предполагалось, что это должно было обеспечить пользователю дополнительную помощь: мышь семейства iFeel способна вибрацией корпуса информировать о пересечении границ окон или кнопок. Идея действительно новаторская, но, как выяснилось, не очень практичная: менее чем через два года манипуляторы серии iFeel были сняты с производства.
И, наконец, самая необычная, на мой взгляд, модель NoHands Mouse от компании Hunter Digital. Это как бы мышь, которая управляется... ногами! Устройство состоит из двух педалей, одна из которых контролирует перемещение указателя по экрану, а вторая нажатие на кнопку. Разработчик утверждает, что его устройство не только существенно более удобно в использовании по сравнению с обычными моделями мышей, но еще и позволяет избавиться от так называемого запястного синдрома, который имеют 70 % людей, проводящих много времени за компьютером. Также отмечается, что при использовании NoHands Mouse обе руки свободны для работы на клавиатуре.
Вот так вот, техническая мысль не дремлет.

Лазерная Logitech MX1000

Про шары для боулинга

История появления трекболов несколько более необычна, чем мышиная. Собственно, началась она примерно в то же время, в начале 60-х, и тоже при участии вездесущего NASA. Канадские специалисты работали на военно-морской флот Канады, и в ту пору некоторые из их разработок проходили испытания на кораблях на озере Онтарио. Однако разработка трэкбола, будучи не оцененной никем, незаметно вышла из военных структур. Британский и американский флот также не прониклись прототипом компьютерной мыши в достаточной для покупки прав на изобретение степени. Не обратив на себя внимания, трекбол несколько лет провалялся на полке, так как тогда не было никакой необходимости в такого рода устройстве. О нем вспомнили, только когда развитие компьютерной техники привело к необходимости создания устройства для управления и позиционирования курсора. Как заявил Том Крэнстон, один из создателей прототипа компьютерной мыши, в интервью газете Toronto Star, проблема заключалась в том, что трекбол был создан слишком рано. Идея трекбола появилась у Крэнстона и его коллег во время работы над созданием компьютеризированной сети радаров, по заказу военных. Трекбол был лишь небольшой частью этого проекта, однако он сыграл наиболее значительную роль.

NoHands Mouse

Системе, над которой работали инженеры, требовалось устройство, с помощью которого оператор мог указать на точку на экране. В начале 60-х, во время работы над проектом, стандартными средствами управления были переключатели, кнопки и клавиатура. Система, создаваемая канадскими специалистами, включала один из первых в мире графических интерфейсов, и им было необходимо какое-то устройство, чтобы управлять жуком (bug так в ту пору называли курсор) на экране. Для устройства было решено использовать шар с гладкой поверхностью. Первым, что подвернулось инженерам, оказался шар для боулинга. С великой гордостью отмечается, что это был именно канадский шар для боулинга, так как американский шар, с несколько иной конструкцией, не подходил. Всего в рамках проекта были сделаны 9 трекболов, по два на каждый из 4 кораблей и один на наземную станцию.
Итак, трекбол мышка наоборот. Управление осуществляется не перемещением самого манипулятора, а вращением шарика в нужном направлении при помощи пальцев или тыльной стороной ладони. Обычно трекболы используются тогда, когда необходима очень высокая точность управления. Работа с трекболом требует намного меньше места по сравнению с мышью, а также позволяет не мучить запястье и избежать появления того самого синдрома. С другой стороны, научиться работать с мышью все же проще, а для игр трекбол не применим вообще.
Какие же они бывают? По аналогии с мышкой механические и оптические. Датчик регистрации перемещения механических трекболов не имеет принципиальных отличий от аналогичного узла механических мышей, за исключением местоположения шарика. Одним из существенных недостатков механических трекболов является необходимость в регулярной очистке шарика и осей датчиков перемещения, причем гораздо более частой, чем в случае механической мыши. Расположенный сверху шарик очень хорошо собирает пыль, да и руки пользователя, непосредственно соприкасающиеся с его поверхностью, также не всегда чисты. Кстати, именно по этой причине механические трекболы не смогли закрепиться в портативных компьютерах, уступив свои позиции более надежным (хотя и менее удобным) сенсорным панелям.

Fellowes Micro Track

Первыми решить проблему, связанную с утратой трекболом работоспособности при загрязнении шарика, сумели специалисты компании Logitech. Суть разработанной ими технологии Marble заключается в использовании шарика с рисунком из мелких черных точек (Marble по-английски означает мрамор) и установленного в корпусе трекбола неподвижного оптического сенсора, который с большой частотой делает снимки находящегося перед ним участка шарика, освещаемого светодиодом. Вычисление величины и направления смещения производится путем обработки последовательности изображений, так же как в оптических мышах. Во всех выпускаемых сегодня моделях трекболов Logitech используется технология Marble.

Cherry GLOBE

Помимо Logitech, собственную технологию оптического сенсора для трекболов IntelliEye разработала компания Microsoft. Внастоящее время, наряду с оптическими трекболами Logitech и Microsoft, на рынке присутствуют также более дешевые механические модели. Их, в частности, выпускают тайваньские компании А4Tech и Kye.
В отличие от мышей, разные модели трекболов могут существенно различаться по конструктивному исполнению. В трекболах классической конструкции шарик располагается по центру манипулятора в таком положении его можно прокручивать указательным, средним и безымянным пальцами либо тыльной стороной ладони. Однако сегодня можно встретить самые неожиданные конструкции: шарик может быть смещен в сторону или даже расположен сбоку (под большим либо под безымянным и указательным пальцами). Помимо унаследованных от мышей двух основных кнопок, современные модели трекболов зачастую оснащаются дополнительными органами управления колесиком прокрутки и дополнительными клавишами.
Некоторые производители выпускают гибридные манипуляторы, сочетающие в себе функции мыши и трекбола. В качестве одного из подобных примеров можно привести Maxxtro 4D Omni-scroll MUSOMNIOPT. Фактически, это обычная мышь с расположенным между двумя основными кнопками небольшим трекболом. При помощи шарика можно управлять либо прокруткой содержимого окна (в горизонтальном и вертикальном направлениях), либо положением курсора. Переключение режимов производится посредством дополнительной кнопки, расположенной на корпусе манипулятора.

Maxxtro 4D Omni-scroll MUSOMNIOPT

Есть и совсем нестандартные конструкции, как, например, Fellowes Micro Track, который одевается на палец. Как утверждает производитель, устройство предназначено преимущественно для пользователей ноутбуков, не любящих стандартные средства ввода сенсорные панели и мини-джойстики. Огромный плюс заключается в том, что если обычному трекболу все-таки требуется поверхность, куда его можно положить, то управлять с помощью данной модели можно на весу.

Современные оптические трекболы Logtech

На корпусе трекбола находятся три кнопки, причем одна внутри кольца. Чтобы ее использовать, трекбол нужно упереть в ладонь. Она-то и дублирует левую кнопку обыкновенной мыши. К сожалению, устройство чисто механическое, а значит, его придется частенько чистить. Основная же проблема заключается в том, что с Fellowes Micro Track просто неудобно работать. При нажатии на внутреннюю кнопку происходит сокращение ладони и одновременно увеличивается диаметр отверстия, куда просунут палец. Трекбол начинает смещаться и выскакивать из руки, на какой палец ни одень. Так что дизайнерам еще есть куда совершенствоваться.
В следующей части статьи вы узнаете о гироскопических мышах, сенсорных панелях и многих других необычных манипуляторах.

Продолжение следует...