Как работает компьютерная мышь. Лазерная мышь: устройство, особенности, характеристики

Очень необходимый и удобный атрибут, компьютерного пользователя, любого уровня. Огромное неудобство доставляло, пионером компьютерной техники, отсутствие мышки, есть у них и плюсы, они отлично владеют клавиатурой.

Назначение и работа компьютерной мыши.

Для начала, нам необходимо точно определиться, основное назначение компьютерной мыши, её функциональность и способы управления.

Компьютерная мышка, это специальное механическое устройство, для ввода информации в компьютер. Да же не большие навыки владения ею, существенно облегчают жизнь и работу пользователя, которые работают в операционных системах с графической оболочкой.

Работать и владеть ей, очень просто. Сводится оно к вождению мышки по гладкой поверхности, как провело, коврику. Синхронно с ней, по дисплею, перемещается курсор, направляем его на иконки и выполняем необходимые действия.

Плюс к этому, на компьютерной мышке, есть пара функциональных кнопок и скроллер с функцией нажатия. Основное управление, сводится к нажатию левой кнопки мыши, двойным щелчком.

Скроллером, осуществляется прокрутку текстового документа, нажатие на него, упрощает перемотку.

Нажатие на правую кнопку, вызывает скрытое контекстное меню, в нём отражаются всевозможные, доступные действия.

Принцип работы оптической компьютерной мыши.

Откидывая лишни слова и формулировки, компьютерную мышь, можно сравнить с видео камерой. Она делает колоссальное количество кадров в одну минуту, около девяносто тысяч.

Важно отметить, что компьютерная оптическая мышь, не нуждается в специальном коврике, она отлично работает, на любой поверхности. Свой неприхотливостью и надёжностью, заслужила авторитет и симпатии пользователей.

В её устройство, входит обычный светодиод, как правила красного цвета, но встречаются и другие цвета. Это излучение, отражается от поверхности, это отражение, сфокусируется на специальный датчик.

Сигнал с датчика, все кадры по очереди, поступает на процессор компьютера. Поступающий сигнал, обрабатывается и анализируется, он анализирует каждый снимок, и сравнивает, на сколько, он переместился.

Исходя из полученных данных, он понимает, куда отправить курсор мыши, по полученным координатам. Эти манипуляции, происходят на больших скоростях съёмки и обработки, поэтому нам всё кажется плавным.

Чем отличается, лазерная компьютерная мышь от оптической?

Начнём с принципа работы, лазерной компьютерной мыши, он практически идентичен оптической, за исключением некоторых моментов.

Основное отличие, что вместо светодиода, используется лазер, это значительно увеличило её ресурс, она абсолютно не прихотлива, в выборе рабочей поверхности.

Продолжим перечисление ё достоинств и плюсов. Очень низкое потребление электричества, экономить необходимо всегда. В довесок к этому, она работает намного точнее своих собратьев.

Свечение лазера мыши, практически не заметно для человеческого глаза, поэтому не будет мешать и портить вам зрения.

Все сводится к выбору лазерной компьютерной мыши, превосходство налицо.

Про шариковую (механическую) мышь, рассказывать не буду, она не надёжна, её необходимо постоянно чистить, морально себя изжила.

В это уроке я расскажу про виды компьютерных мышей. Мы рассмотрим шариковые, оптические и лазерные мышки.

Виды компьтерных мышей

Компьютерная мышь - это устройство, с помощью которого можно выбирать какие-либо объекты на экране компьютера и управлять ими.

По способу подключения бывают проводными и беспроводными. Друг от друга отличаются прежде всего по принципу работы. Наиболее часто встречаются следующие виды:

• Шариковые;
• Оптические;
• Лазерные.

Остановимся на каждом виде подробнее.

Шариковая

Устаревший и наиболее дешевый вариант - достаточно большого размера, с прорезиненым шариком, чуть выступающим из основания.

Своим вращением он задает определенное направление двум роликам внутри, а те передают их на специальные датчики, которые и «превращают» движение мышки в перемещение курсора на мониторе.

Но есть один минус: если шарик загрязняется, мышка начинает заедать. Периодическая чистка просто необходима для нормальной работы. Кроме того, такая мышь требует определенной поверхности, ведь точность работы зависит от сцепления устройства с ней.

Оптическая

Оптическая компьютерная мышь не имеет вращающихся элементов - принцип ее работы качественно отличается от предыдущего варианта.

Ее конструкция представляет собой маленькую камеру, которая делает до тысячи снимков в секунду. При перемещении камера фотографирует рабочую поверхность, освещая ее. Процессор обрабатывает эти «снимки» и отправляет сигнал в компьютер - курсор перемещается.

Такое устройство может работать практически на любой поверхности, кроме зеркальной, и в чистке не нуждается. Кроме того, такая мышка миниатюрнее и легче шариковой.

Недостатком оптических мышек является их свечение при выключенном компьютере . Но это проблема решаемая: компьютер нужно просто отключать от линии напряжения.

Кстати, во многих современных моделях этот вопрос и вовсе легко решается: на самой мышке есть специальная кнопка, отключающая устройство.

Лазерная

Лазерная мышь - это усовершенствованный вариант оптической. Принцип работы такой же, только для подсветки используется не светодиод, а лазер.

Такая доработка сделала устройство практически идеальным: мышь работает на любой поверхности (в том числе на стеклянной и зеркальной), она более надежна, экономична и точна - движения курсора максимально соответствуют реальному перемещению.

Кроме того, даже при включенном компьютере она вряд ли будет мешать спать по ночам - лазерная подсветка очень слабенькая.

Проводные и беспроводные

Проводные мышки подключаются к компьютеру при помощи специального кабеля (провода).

Беспроводные же не имеют «хвоста» - они передают сигнал на компьютер через радиоволны или через Bluetooth. Подключаются при помощи специального маленького приемника (по виду очень похожего на флешку), который вставляется в USB разъем.

Из недостатков следует отметить, что все беспроводные из-за отсутствия кабеля лишены стационарного питания. Поэтому их нужно подзаряжать отдельно - от батарей и аккумуляторов.

Кроме того, «бесхвостые» могут иметь сбои в работе из-за не всегда устойчивого соединения. Ну, и нельзя не отметить, что по цене они могут значительно превосходить «хвостатых».

Кнопки компьютерной мыши

Кнопки - главные элементы управления. Именно с их помощью пользователь совершает основные действия: открывает объекты, выделяет, перемещает и так далее. Их количество в современных моделях может колебаться, но для работы достаточно всего двух кнопок и колеса прокрутки.

Именно такой вариант компьютерной мыши - две кнопки и колесико - сегодня наиболее распространен.

На заметку . Часто встречаются мышки, где есть маленькая кнопочка возле колесика. Ее функция – это двойное нажатие левой кнопкой.

Некоторые современные мыши имеют дополнительную кнопку сбоку, под большим пальцем. Ее можно запрограммировать для выполнения каких-либо действий: скажем, на открытие определенной программы .

Поклонники компьютерных игр относятся к ней с уважением: она позволяет запрограммировать выбор оружия, что обеспечивает существенную экономию времени в игре.

Производители постоянно выдумывают что-то новое, добавляя разные кнопки, но ощутимой пользы это не приносит - большинство пользователей их все равно игнорируют.

Правда, есть отдельные «нестандартные» модели, которые с удовольствием используются узкими специалистами и геймерами. Например, мышь-трекбол (с двухмерным колесом прокрутки) или мини-джойстик (аналог игрового джойстика).

Современные мышки

Обычная двухкнопочная мышь обладает всеми необходимыми качествами: позволяет совершать множество манипуляций (щелчки, перетаскивания и прочие жесты), легко попадает в нужный пиксель монитора, пригодна для длительной работы и стоит сравнительно недорого.

Производители постоянно обновляют дизайн, стремясь сделать его более эргономичным, то есть максимально удобным для хвата. Так что подобрать оптимальную модель - и по техническим характеристикам, и по степени комфорта - сегодня может пользователь с любым уровнем запросов.

Несколько лет назад Apple представила сенсорную мышь . В ней нет кнопок - управление осуществляется при помощи жестов.

Еще одна новейшая разработка - так называемая гироскопическая мышь . Она распознает движение не только на поверхности, но и в воздухе - управлять ею можно размахивая кистью.

Правда, такая инновация далека от совершенства: рука при управлении ею быстро устает.

Практически все пользователи стационарных компьютеров в повседневной работе для выполнения каких-либо операций используют мышь. Владельцы ноутбуков тоже частенько обращаются к этому устройству, считая тачпад несколько неудобным. Но давайте посмотрим, что такое мышь в общем понимании и какие типы таких устройств были разработаны изначально и сегодня представлены на рынке. И для начала обратимся к уважаемым информационным источникам, которые представляют описание с задействованием технических терминов, а потом перейдем к более простому рассмотрению вопроса.

Что такое мышь

Исходя из официальной информации, предоставляемой множеством компьютерных изданий, мышь представляет собой универсальный манипулятор указывающего типа, который предназначен для управления графическим интерфейсом операционной системы и выполнения практически всех известных операций на основе привязки устройства к курсору на экране компьютерного монитора.

Принцип управления состоит в перемещении по коврику для мыши, по столу или по любой другой поверхности (это могут делать устройства, для которых коврик не требуется). Информация о смещении или текущем местоположении передается операционной системе или программе, что вызывает ответную реакцию на выполнение каких-то действий (например, отображение дополнительных разворачиваемых меню или списков). Но в конструкции устройства предусмотрено еще и наличие специальных кнопок, которые отвечают за выбор определенного действия. При использовании стандартных настроек для открытия файлов или программ предусмотрен двойной клик левой кнопкой, для выделения объекта или активации элементов интерфейса - одинарный, для доступа к контекстным меню - одинарный клик правой кнопкой. Но это применимо только к классическим конструкциям. Сегодня на рынке такого оборудования можно найти множество моделей, кардинально отличающихся и по конструктивным решениям, и по принципам действия. На них остановимся отдельно.

Немного истории

Впервые о том, что такое мышь, заговорили в 1968 году, когда она была представлена на выставке интерактивных устройств в Калифорнии. Чуть позже, в 1981 году, мышь официально вошла в стандартный набор устройств, которыми комплектовались мини-компьютеры Xerox серии 8010.

Еще несколько позже она стала неотъемлемой частью периферии компьютеров Apple, и только потом мышью начали комплектоваться IBM-совместимые компьютерные системы. С тех пор манипулятор прочно вошел в жизнь всех пользователей, хотя и претерпел множество изменений и постоянно вводимых новшеств в плане конструктивных решений, принципов работы, управления, выполняемых действий, а также расширенных возможностей.

Основные виды манипуляторов по принципу действия

Изначально мышь подразумевала конструкцию на основе прямого привода, который состоял из двух перпендикулярно расположенных колес, что позволяло производить перемещение в разные стороны независимо от угла.

Чуть позже появились устройства на основе шарового привода, в котором главную роль играл вмонтированный металлический шарик с резиновым покрытием, которое обеспечивало улучшенное сцепление с поверхностью коврика для мыши. Следующим поколением стали устройства, оснащенные контактным энкодером (текстолитовым диском) с тремя контактами на лучевидных металлических дорожках. Наконец, были созданы оптические мыши на основе одного свето- и двух фотодиодов.

Именно оптические устройства стали самыми распространенным и востребованными среди пользователей. В их классификации можно выделить следующие модели:

• мыши с матричным сенсором;
• лазерные мыши;
• индукционные мыши;
• гироскопические мыши.

Из этого набора особого внимания заслуживают устройства гироскопического типа. Они способны осуществлять управление не только при перемещении по поверхности, но и в вертикальном положении в пространстве.

Типы мышек по подключению

Что такое мышь, немного разобрались. Теперь посмотрим, как такие манипуляторы подключаются к компьютерным системам. Изначально для соединения с компьютером на материнской плате был предусмотрен специальный вход, а мышь подключалась посредством шнура со специальным штекером тюльпанного типа.

С появлением интерфейсов USB стали использоваться манипуляторы, которые соединялись с компьютерами именно через них. Наконец, появились беспроводные устройства, которые, правда, тоже, по сути, представляют собой USB-мышь, поскольку для них используется специальный датчик или планшетный коврик, подключаемый как раз через USB-порт. Еще несколько позднее стали использоваться устройства на основе радиомодулей Bluetooth. А это уже точно беспроводные мыши.

Основные и дополнительные кнопки мыши

Теперь несколько слов об основных элементах любого такого манипулятора. В свое время компания Apple посчитала, что для управления интерфейсом достаточно всего одной кнопки, поэтому долгое время ориентировалась именно на такие устройства. Потом выяснилось, что одной кнопки явно недостаточно, и компьютерный мир перешел на устройства с двумя и тремя клавишами. Однако вскоре стало понятно, что и этого не хватает. Так, например, особой популярностью стали пользоваться модели, в которых присутствовали дополнительные кнопки управления громкостью. И, конечно же, появилось колесико прокрутки, которое упрощало перемещение по экрану.

Дополнительные элементы управления

Конструкция что USB-мыши, что любого другого типа постоянно совершенствуется. И тут на первый план выходит специфика использования манипулятора.

Так, например, игровые мыши, кроме того, что обладают дополнительными кнопками, могут оснащаться еще и мини-джойстиками, трекболами, кнопками программирования и сенсорными полосками, которые в некотором смысле являются аналогами самых обычных тачпадов, которые устанавливаются на ноутбуках.

Да и само колесико прокрутки стало выполнять двойную функцию. Кроме того что им можно осуществлять перемещение вверх/вниз, при нажатии на него оно срабатывает как средняя клавиша трехкнопочной мыши.

Основные настройки мыши в Windows

Это важный вопрос. Теперь посмотрим, как осуществляется настройка мыши в Windows-системах. Для этого необходимо использовать соответствующий раздел «Панели управления».

Настроек здесь хватает. Все зависит от типа подключаемого устройства. Но мышь в Windows, как правило, настраивается на трех основных вкладках, содержащих параметры кнопок, колесика и выбора указателей. Можно настроить чувствительность, скорость перемещения по экрану, сменить ориентацию кнопок, выбрать типы указателей для любой выполняемой операции, указать число строк, на которые должно производиться перемещение при прокрутке, использовать дополнительные визуальные эффекты вроде остаточного следа и многое другое. В общем, настройка мыши даже у неподготовленного пользователя особых сложностей вызывать не должна. По большому счету, параметры, установленные по умолчанию, обычно можно не изменять.

Вместо послесловия

Вот вкратце и все о мыши как одной из составляющих компьютерной системы. Что же касается ее практического использования, на стационарных ПК без нее не обойтись, но владельцы ноутбуков, имеющих тачпад или оснащенных экранами типа тачскрин, вполне могут отказаться от ее подключения к компьютерной системе. И все равно, несмотря на такие инновации, мышь как управляющий элемент остается востребованной и популярной.

26.04.2014 0 20326

Для того, чтобы в полной мере осветить вопрос о видах компьютерных мышей, а также дать вам советы о том, как выбрать лучшую для себя, необходимо сначала рассказать об истории создания первой компьютерной мыши, показать как она выглядела, кто и когда был ее изобретателем

История создания первой компьютерной мыши и кто является ее изобретателем?

Дуглас Энджелбар считается изобретателем первой компьютерной мыши, работу над ней он начал в 1964 году. Свое название она получила благодаря проводу, который, по мнению изобретателя, был похож на мышиный хвост. Впервые компьютерная мышь была представлена публике 9 декабря 1968 года в Калифорнии на показе интерактивных устройств. Корпус первой компьютерной мышки был ручной работы и делался из дерева. Сверху располагалась одна единственная кнопка, а снизу два диска, один двигался, когда мышь перемещалась по вертикали, другой, соответственно, по горизонтали.

В 1970 году Дуглас Энджелбар получает патент на свое изобретение.

В 1981 году компания Xerox, которая в настоящее время специализируется на производстве принтеров и картриджей, представила компьютерную мышь как часть персонального компьютера Xerox 8010 Star Information System. Манипулятор обладал уже тремя кнопками, а также были заменены диски на шарик и ролики. Стоимость достигала этого устройства достигала $500.

В 1983 году компания Apple представила собственную версию компьютерной мыши для их компьютера Lisa. Им удалось создать удобное и дешевое устройство стоимостью 20 долларов. Во многом это определило такой ошеломительный успех.

В СССР выпускалась компьютерная мышь Манипулятор Колобок, который обладал тяжелым металлическим шаром.

Виды компьютерных мышей

Существуют следующие виды компьютерных мышей :

• механические
• оптические
• лазерные
• трекбол
• индукционные
• гидроскопически
• сенсорные

Механические компьютерные мыши или шариковые, уже практически не используются. Их отличительной характеристикой являются размер и наличие тяжёлого резинного шарика, а также обязательным наличием коврика, который призван улучшить позиционирование, которое у механических мышей оставляет желать лучшего, особенно это ощущается в быстрых компьютерных играх. Еще одним недостатком их является необходимость постоянной чистки шарика от грязи и мелких частиц.

В оптических мышах вместо вращающегося шарика используется светодиод и сенсор, что улучшает позиционирование и уменьшает размер устройства. Такие манипуляторы работают как фотокамеры, сканируя поверхность по которой перемещаются. Некоторые модели делают по несколько тысяч снимков в секунду, которые обрабатывает микропроцессор мыши и отправляет информацию на компьютер. Эта мышь может работать и без коврика, но не так хорошо, как лазерная.

Лазерная компьютерная мышь внешне не отличается от оптической, однако вместо светодиода и сенсора в ней используется лазер. Это позволяет значительно увеличить ее точность и снизить энергопотребление. Кроме того, она может работать практически на любой поверхности (стекло, ковер и пр.)

Трекбол обладает выпуклым шариком и напоминает перевернутую механическую компьютерную мышь. Вращая этот шарик вы перемещаете курсор по экрану, саму мышь при этом перемещать не надо. Отсюда вытекает его преимущество, для его работы нужно меньше места, чем классической компьютерной мыши. Кроме того, у него значительно выше показатели эргономичности, так исследования показали, что после 4-х часов активного использования компьютерной мыши, рука становится на 60% слабее вследствие усталости, в то время как использование трекбола такого негативного влияния не оказывает.

Индукционные мыши работают за счет использования индукционной энергии. Для их функционирования необходим специальный коврик, который работает по принципу графического плантеша. Такие мыши обладают хорошей точностью, однако они очень не практичные и дорогие. Гироскопические мыши - новое поколение устройств, распознающие движение не только в плоскости, но и в пространстве, т.е. ее можно вообще убрать со стола.

Сенсорные мыши. Последние модели этих манипуляторов не имеют ни кнопок, ни колесика, и поддерживают технологию сенсорного тачпада. Это позволяем при помощи различных жестов осуществлять нажатие, прокрутку в любом направлении, масштабирование, настроить выполнение нужных вам команд. Они отличаются изумительным внешним видом, компактностью.

Как выбрать лучшую компьютерную мышь для себя?

• покупайте сенсорные (см. описание выше), либо лазерные оптические модели
• беспроводные мыши намного удобнее проводных
• эргономика, компьютерная мышь должна удобно сидеть в вашей руке
• время работы от аккумуляторов в режиме работы и ожидания
• показатель dpi (чем выше, тем точнее будет мышь)
• обратите внимание на фирму, наиболее востребованные сейчас Razer, Microsoft, A4Tech, Genius, Logitech, Defender
• если это кнопочная мышь, обратите внимание на мышей, у которых не слышны нажатия на кнопки, удобно, если пользуетесь компьютером дома в ночное время
• дополнительные программное обеспечение, которое позволяет задавать программируемые кнопки и жесты

В этой статье мы рассмотрим принципы работы сенсоров оптических мышей, прольем свет на историю их технологического развития, а также развенчаем некоторые мифы, связанные с оптическими «грызунами».

Кто тебя выдумал…

Привычные для нас сегодня оптические мыши ведут свою родословную с 1999 года, когда в массовой продаже появились первые экземпляры таких манипуляторов от Microsoft, а через некоторое время и от других производителей. До появления этих мышей, да и еще долго после этого, большинство массовых компьютерных «грызунов» были оптомеханическими (перемещения манипулятора отслеживались оптической системой, связанной с механической частью - двумя роликами, отвечавшими за отслеживание перемещения мыши вдоль осей × и Y; эти ролики, в свою очередь, вращались от шарика, перекатывающегося при перемещении мыши пользователем). Хотя встречались и чисто оптические модели мышей, требовавшие для своей работы специального коврика. Впрочем, такие устройства встречались не часто, да и сама идея развития подобных манипуляторов постепенно сошла на нет.

«Вид» знакомых нам нынче массовых оптических мышек, базирующихся на общих принципах работы, был «выведен» в исследовательских лабораториях всемирно известной корпорации Hewlett-Packard. Точнее, в ее подразделении Agilent Technologies, которое только сравнительно недавно полностью выделилось в структуре корпорации НР в отдельную компанию. На сегодняшний день Agilent Technologies, Inc. - монополист на рынке оптических сенсоров для мышей, никакие другие компании такие сенсоры не разрабатывают, кто бы и что не говорил вам об эксклюзивных технологиях IntelliEye или MX Optical Engine . Впрочем, предприимчивые китайцы уже научились «клонировать» сенсоры Agilent Technologies, поэтому, покупая недорогую оптическую мышь, вы вполне можете стать владельцем «левого» сенсора.

Откуда берутся видимые отличия в работе манипуляторов, мы выясним чуть позднее, а пока позвольте приступить к рассмотрению базовых принципов работы оптических мышей, точнее их систем слежения за перемещением.

Как «видят» компьютерные мыши

В этом разделе мы изучим базовые принципы работы оптических систем слежения за перемещением, которые используются в современных манипуляторах типа мышь.

Итак, «зрение» оптическая компьютерная мышь получает благодаря следующему процессу. С помощью светодиода, и системы фокусирующих его свет линз, под мышью подсвечивается участок поверхности. Отраженный от этой поверхности свет, в свою очередь, собирается другой линзой и попадает на приемный сенсор микросхемы - процессора обработки изображений. Этот чип, в свою очередь, делает снимки поверхности под мышью с высокой частотой (кГц). Причем микросхема (назовем ее оптический сенсор) не только делает снимки, но сама же их и обрабатывает, так как содержит две ключевых части: систему получения изображения Image Acquisition System (IAS) и интегрированный DSP процессор обработки снимков.

На основании анализа череды последовательных снимков (представляющих собой квадратную матрицу из пикселей разной яркости), интегрированный DSP процессор высчитывает результирующие показатели, свидетельствующие о направлении перемещения мыши вдоль осей × и Y, и передает результаты своей работы вовне по последовательному порту.

Если мы посмотрим на блок-схему одного из оптических сенсоров, то увидим, что микросхема состоит из нескольких блоков, а именно:

• основной блок, это, конечно же, Image Processor - процессор обработки изображений (DSP) со встроенным приемником светового сигнала (IAS);
• Voltage Regulator And Power Control - блок регулировки вольтажа и контроля энергопотребления (в этот блок подается питание и к нему же подсоединен дополнительный внешний фильтр напряжения);
• Oscillator - на этот блок чипа подается внешний сигнал с задающего кварцевого генератора, частота входящего сигнала порядка пары десятков МГц;
• Led Cоntrоl - это блок управления светодиодом, с помощью которого подсвечивается поверхность под мышью;
• Serial Port - блок передающий данные о направлении перемещения мыши вовне микросхемы.

Некоторые детали работы микросхемы оптического сенсора мы рассмотрим чуть далее, когда доберемся к самому совершенному из современных сенсоров, а пока вернемся к базовым принципам работы оптических систем слежения за перемещением манипуляторов.

Нужно уточнить, что информацию о перемещении мыши микросхема оптического сенсора передает через Serial Port не напрямую в компьютер. Данные поступают к еще одной микросхеме-контроллеру, установленной в мыши. Эта вторая «главная» микросхема в устройстве отвечает за реакцию на нажатие кнопок мыши, вращение колеса прокрутки и т.д. Данный чип, в том числе, уже непосредственно передает в ПК информацию о направлении перемещения мыши, конвертируя данные, поступающие с оптического сенсора, в передаваемые по интерфейсам PS/2 или USB сигналы. А уже компьютер, используя драйвер мыши, на основании поступившей по этим интерфейсам информации, перемещает курсор-указатель по экрану монитора.

Именно по причине наличия этой «второй» микросхемы-контроллера, точнее благодаря разным типам таких микросхем, довольно заметно отличались между собой уже первые модели оптических мышей. Если о дорогих устройствах от Microsoft и Logitech слишком плохо отозваться я не могу (хотя и они не были вовсе «безгрешны»), то масса появившихся вслед за ними недорогих манипуляторов вела себя не вполне адекватно. При движении этих мышей по обычным коврикам курсоры на экране совершали странные кульбиты, скакали чуть ли не на пол Рабочего стола, а иногда… иногда они даже отправлялись в самостоятельное путешествие по экрану, когда пользователь совершенно не трогал мышь. Доходило и до того, что мышь могла запросто выводить компьютер из режима ожидания, ошибочно регистрируя перемещение, когда манипулятор на самом деле никто не трогал.

Кстати, если вы до сих пор боретесь с подобной проблемой, то она решается одним махом вот так: выбираем Мой Компьютер > Свойства > Оборудование > Диспетчер устройств > выбираем установленную мышь > заходим в ее «Свойства» > в появившемся окне переходим на закладку «Управление электропитанием» и снимаем галочку с пункта «Разрешить устройству вывод компьютера из ждущего режима» (рис. 4). После этого мышь уже не сможет вывести компьютер из режима ожидания ни под каким предлогом, даже если вы будете пинать ее ногами:)

Итак, причина столь разительного отличия в поведении оптических мышей была вовсе не в «плохих» или «хороших» установленных сенсорах, как до сих пор думают многие. Не верьте, это не более чем бытующий миф. Или фантастика, если вам так больше нравится:) В ведущие себя совершенно по-разному мыши часто устанавливались совершенно одинаковые микросхемы оптических сенсоров (благо, моделей этих чипов было не так уж много, как мы увидим далее). Однако вот, благодаря несовершенным чипам контроллеров, устанавливаемых в оптические мыши, мы имели возможность сильно поругать первые поколения оптических грызунов.

Однако, мы несколько отвлеклись от темы. Возвращаемся. В целом система оптического слежения мышей, помимо микросхемы-сенсора, включает еще несколько базовых элементов. Конструкция включает держатель (Clip) в который устанавливаются светодиод (LED) и непосредственно сама микросхема сенсора (Sensor). Эта система элементов крепится на печатную плату (PCB), между которой и нижней поверхностью мыши (Base Plate) закрепляется пластиковый элемент (Lens), содержащий две линзы (о назначении которых было написано выше).

В собранном виде оптический элемент слежения выглядит как показано выше. Схема работы оптики этой системы представлена ниже.

Оптимальное расстояние от элемента Lens до отражающей поверхности под мышью должно попадать в диапазон от 2.3 до 2.5 мм. Это рекомендации производителя сенсоров. Вот вам и первая причина, почему оптические мыши плохо себя чувствуют «ползая» по оргстеклу на столе, всевозможным «полупрозрачным» коврикам и т. п. И не стоит клеить на оптические мыши «толстые» ножки, когда отваливаются или стираются старые. Мышь из-за чрезмерного «возвышения» над поверхностью может впадать в состояние ступора, когда «расшевелить» курсор после пребывания мыши в состоянии покоя становится довольно проблематично. Это не теоретические измышления, это личный опыт:)

Кстати, о проблеме долговечности оптических мышей. Помниться, некоторые их производители утверждали что, дескать «они будут служить вечно». Да надежность оптической системы слежения высока, она не идет ни в какое сравнение с оптомеханической. В то же время в оптических мышах остается много чисто механических элементов, подверженных износу точно так же, как и при господстве старой доброй «оптомеханики». Например, у моей старой оптической мыши стерлись и поотваливались ножки, сломалось колесо прокрутки (дважды, в последний раз безвозвратно:(), перетерся провод в соединительном кабеле, с манипулятора слезло покрытие корпуса… зато вот оптический сенсор нормально работает, как ни в чем не бывало. Исходя из этого, мы смело можем констатировать, что слухи о якобы впечатляющей долговечности оптических мышей не нашли своего подтверждения на практике. Да и зачем, скажите на милость, оптическим мышам «жить» слишком долго? Ведь на рынке постоянно появляются новые, более совершенные модели, созданные на новой элементной базе. Они заведомо совершеннее и удобнее в использовании. Прогресс, знаете ли, штука непрерывная. Каким он был в области эволюции интересующих нас оптических сенсоров, давайте сейчас и посмотрим.

Из истории мышиного зрения

Инженеры-разработчики компании Agilent Technologies, Inc. не зря едят свой хлеб. За пять лет оптические сенсоры этой компании претерпели существенные технологические усовершенствования и последние их модели обладают весьма впечатляющими характеристиками.

Но давайте обо всем по порядку. Первыми массово выпускаемыми оптическими сенсорами стали микросхемы HDNS-2000 (рис. 8). Эти сенсоры имели разрешение 400 cpi (counts per inch), то бишь точек (пикселей) на дюйм, и были рассчитаны на максимальную скорость перемещения мыши в 12 дюймов/с (около 30 см/с) при частоте осуществления снимков оптическим сенсором в 1500 кадров за секунду. Допустимое (с сохранением стабильной работы сенсора) ускорение при перемещении мыши «в рывке» для чипа HDNS-2000 - не более 0.15 g (примерно 1.5 м/с 2).

Затем на рынке появились микросхемы оптических сенсоров ADNS-2610 и ADNS-2620 . Оптический сенсор ADNS-2620 уже поддерживал программируемую частоту «съемки» поверхности под мышью, с частотой в 1500 либо 2300 снимков/с. Каждый снимок делался с разрешением 18х18 пикселей. Для сенсора максимальная рабочая скорость перемещения по прежнему была ограничена 12 дюймами в секунду, зато ограничение по допустимому ускорению возросло до 0.25 g, при частоте «фотографирования» поверхности в 1500 кадров/с. Данный чип (ADNS-2620) также имел всего 8 ножек, что позволило существенно сократить его размеры по сравнению с микросхемой ADNS-2610 (16 контактов), внешне похожей на HDNS-2000. В Agilent Technologies, Inc. задались целью «минимизировать» свои микросхемы, желая сделать последние компактнее, экономнее в энергопотреблении, а потому и удобнее для установки в «мобильные» и беспроводные манипуляторы.

Микросхема ADNS-2610 хотя и являлась «большим» аналогом 2620-й, но была лишена поддержки «продвинутого» режима 2300 снимков/с. Кроме того, этот вариант требовал 5В питания, тогда как чип ADNS-2620 обходился всего 3.3 В.

Вышедший вскоре чип ADNS-2051 представлял собой гораздо более мощное решение, чем микросхемы HDNS-2000 или ADNS-2610, хотя внешне (упаковкой) был также на них похож. Этот сенсор уже позволял программируемо управлять «разрешением» оптического датчика, изменяя таковое с 400 до 800 сpi. Вариант микросхемы также допускал регулировку частоты снимков поверхности, причем позволял менять ее в очень широком диапазоне: 500, 1000,1500, 2000 или 2300 снимков/с. А вот величина этих самых снимков составляла всего 16х16 пикселей. При 1500 снимках/с предельно допустимое ускорение мыши при «рывке» составляло по прежнему 0.15 g, максимально возможная скорость перемещения - 14 дюймов/с (т. е. 35.5 см/с). Данный чип был рассчитан на напряжение питания 5 В.

Сенсор ADNS-2030 разрабатывался для беспроводных устройств, а потому имел малое энергопотребление, требуя всего 3.3 В питания. Чип также поддерживал энергосберегающие функции, например функцию снижения потребления энергии при нахождении мыши в состоянии покоя (power conservation mode during times of no movement), переход в режим «сна», в том числе при подключении мыши по USB интерфейсу, и т.д.. Мышь, впрочем, могла работать и не в энергосберегающем режиме: значение «1» в бите Sleep одного из регистров чипа заставляло сенсор «всегда бодрствовать», а значение по умолчанию «0» соответствовало режиму работы микросхемы, когда по прошествии одной секунды, если мышь не перемещалась (точнее после получения 1500 совершенно одинаковых снимков поверхности) сенсор, напару с мышью, переходил в режим энергосбережения. Что касается остальных ключевых характеристик сенсора, то они не отличались от таковых у ADNS-2051: тот же 16-и контактный корпус, скорость перемещения до 14 дюймов/с при максимальном ускорении 0.15 g, программируемое разрешение 400 и 800 cpi соответственно, частоты осуществления снимков могли быть точно такими же, как и у вышерассмотренного варианта микросхемы.

Такими были первые оптические сенсоры. К сожалению, им были свойственны недостатки. Большой проблемой, возникающей при передвижением оптической мыши по поверхностям, особенно с повторяющимся мелким рисунком, являлось то, что процессор обработки изображений порой путал отдельные похожие участки монохромного изображения, получаемые сенсором и неверно определял направление перемещения мыши.

В итоге и курсор на экране перемещался не так, как требовалось. Указатель на экране даже становился способен на экспромт:) - на непредсказуемые перемещения в произвольном направлении. Кроме того, легко догадаться, что при слишком быстром перемещении мыши сенсор мог вообще утратить всякую «связь» между несколькими последующими снимками поверхности. Что порождало еще одну проблему: курсор при слишком резком перемещении мыши либо дергался на одном месте, либо происходили вообще «сверхъестественные»:) явления, например, с быстрым вращением окружающего мира в игрушках. Было совершенно ясно, что для человеческой руки ограничений в 12-14 дюймов/с по предельной скорости перемещения мыши явно мало. Также не вызывало сомнений, что 0.24 с (почти четверть секунды), отведенные для разгона мыши от 0 до 35.5 см/с (14 дюймов/с - предельная скорость) это очень большой промежуток времени, человек способен двигать кистью значительно быстрее. И потому при резких движениях мыши в динамичных игровых приложениях с оптическим манипулятором может придтись несладко…

Понимали это и в Agilent Technologies. Разработчики осознавали, что характеристики сенсоров надо кардинально улучшать. В своих изысканиях они придерживались простой, но правильной аксиомы: чем больше снимков в секунду сделает сенсор, тем меньше вероятность того, что он потеряет «след» перемещения мыши во время совершения пользователем компьютера резких телодвижений:)

Хотя, как мы видим из вышеизложенного, оптические сенсоры и развивались, постоянно выпускались новые решения, однако развитие в этой области можно смело назвать «очень постепенным». По большому счету, кардинальных изменений в свойствах сенсоров так и не происходило. Но техническому прогрессу в любой области порой свойственны резкие скачки. Случился такой «прорыв» и в области создания оптических сенсоров для мышей. Появление оптического сенсора ADNS-3060 можно считать действительно революционным!

Лучший из

Оптический сенсор ADNS-3060 , по сравнению со своими «предками», обладает поистине впечатляющим набором характеристик. Использование этой микросхемы, упакованной в корпус с 20-ю контактами, обеспечивает оптическим мышам невиданные ранее возможности. Допустимая максимальная скорость перемещения манипулятора выросла до 40 дюймов/с (то есть почти в 3 раза!), т.е. достигла «знаковой» скорости в 1 м/с. Это уже очень хорошо - вряд ли хоть один пользователь двигает мышь с превышающей данное ограничение скоростью столь часто, чтобы постоянно чувствовать дискомфорт от использования оптического манипулятора, в том числе это касается и игровых приложений. Допустимое же ускорение выросло, страшно сказать, во сто раз (!), и достигло величины 15 g (почти 150 м/с 2). Теперь на разгон мыши с 0 до предельных 1 м/с пользователю отводится 7 сотых секунды - думаю, теперь очень немногие сумеют превзойти это ограничение, да и то, вероятно, в мечтах:) Программируемая скорость осуществления снимков поверхности оптическим сенсором у новой модели чипа превышает 6400 кадров/с, т.е. «бьет» предыдущий «рекорд» почти в три раза. Причем чип ADNS-3060 может сам осуществлять подстройку частоты следования снимков для достижения наиболее оптимальных параметров работы, в зависимости от поверхности, над которой перемещается мышь. «Разрешение» оптического сенсора по прежнему может составлять 400 или 800 cpi. Давайте на примере микросхемы ADNS-3060 рассмотрим общие принципы работы именно чипов оптических сенсоров.

Общая схема анализа перемещений мыши не изменилась по сравнению с более ранними моделями - полученные блоком IAS сенсора микроснимки поверхности под мышью обрабатываются затем интегрированным в этой же микросхеме DSP (процессором), который определяет направление и дистанцию перемещения манипулятора. DSP вычисляет относительные величины смещения по координатам × и Y, относительно исходной позиции мыши. Затем внешняя микросхема контролера мыши (для чего он нужен, мы говорили ранее) считывает информацию о перемещении манипулятора с последовательного порта микросхемы оптического сенсора. Затем уже этот внешний контроллер транслирует полученные данные о направлении и скорости перемещения мыши в передаваемые по стандартным интерфейсам PS/2 или USB сигналы, которые уже от него поступают к компьютеру.

Но вникнем чуть глубже в особенности работы сенсора. Блок-схема чипа ADNS-3060 представлена выше. Как видим, принципиально его структура не изменилась, по сравнению с далекими «предками». 3.3 В питание к сенсору поступает через блок Voltage Regulator And Power Control, на этот же блок возложена функции фильтрации напряжения, для чего используется подключение к внешнему конденсатору. Поступающий с внешнего кварцевого резонатора в блок Oscillator сигнал(номинальная частота которого 24 МГц, для предыдущих моделей микросхем использовались более низкочастотные задающие генераторы) служит для синхронизации всех вычислительных процессов, протекающих внутри микросхемы оптического сенсора. Например, частота снимков оптического сенсора привязана к частоте этого внешнего генератора (кстати, на последний наложены не весьма жесткие ограничения по допустимым отклонениям от номинальной частоты - до +/- 1 МГц). В зависимости от значения, занесенного по определенному адресу (регистру) памяти чипа, возможны следующие рабочие частоты осуществления снимков сенсором ADNS-3060.

Как нетрудно догадаться, исходя из данных в таблице, определение частоты снимков сенсора осуществляется по простой формуле: Частота кадров = (Задающая частота генератора (24 МГц)/Значение регистра отвечающего за частоту кадров).

Осуществляемые сенсором ADNS-3060 снимки поверхности (кадры) имеют разрешение 30х30 и представляют собой все ту же матрицу пикселей, цвет каждого из которых закодирован 8-ю битами, т.е. одним байтом (соответствует 256 градациям серого для каждого пикселя). Таким образом, каждый поступающий в DSP процессор кадр (фрейм) представляет собой последовательность из 900 байт данных. Но «хитрый» процессор не обрабатывает эти 900 байт кадра сразу по поступлении, он ждет, пока в соответствующем буфере (памяти) накопится 1536 байт сведений о пикселях (то есть добавится информация еще о 2/3 последующего кадра). И только после этого чип приступает к анализу информации о перемещении манипулятора, путем сравнения изменений в последовательных снимках поверхности.

С разрешением 400 или 800 пикселей на дюйм их осуществлять, указывается в бите RES регистров памяти микроконтроллера. Нулевое значение этого бита соответствует 400 cpi, а логическая единица в RES переводит сенсор в режим 800 cpi.

После того как интегрированный DSP процессор обработает данные снимков, он вычисляет относительные значения смещения манипулятора вдоль осей × и Y, занося конкретные данные об этом в память микросхемы ADNS-3060. В свою очередь микросхема внешнего контроллера (мыши) через Serial Port может «черпать» эти сведения из памяти оптического сенсора с частой примерно раз в миллисекунду. Заметьте, только внешний микроконтроллер может инициализировать передачу таких данных, сам оптический сенсор никогда не инициирует такую передачу. Поэтому вопрос оперативности (частоты) слежения за перемещением мыши во многом лежит на «плечах» микросхемы внешнего контроллера. Данные от оптического сенсора передаются пакетами по 56 бит.

Ну а блок Led Cотtrоl, которым оборудован сенсор, ответственен за управление диодом подсветки - путем изменения значения бита 6 (LED_MODE) по адресу 0x0a микропроцессор оптосенсора может переводить светодиод в два режима работы: логический «0» соответствует состоянию «диод всегда включен», логическая «1» переводит диод в режим «включен только при необходимости». Это важно, скажем, при работе беспроводных мышей, так как позволяет экономить заряд их автономных источников питания. Кроме того, сам диод может иметь несколько режимов яркости свечения.

На этом, собственно, все с базовыми принципами работы оптического сенсора. Что еще можно добавить? Рекомендуемая рабочая температура микросхемы ADNS-3060, впрочем как и всех остальных чипов этого рода, - от 0 0С до +40 0С. Хотя сохранение рабочих свойств своих чипов Agilent Technologies гарантирует в диапазоне температур от -40 до +85 °С.

Лазерное будущее?

Недавно сеть наполнили хвалебные статьи о мыши Logitech MX1000 Laser Cordless Mouse, в которой для подсветки поверхности под мышью использовался инфракрасный лазер. Обещалась чуть ли не революция в сфере оптических мышей. Увы, лично попользовавшись этой мышью, я убедился, что революции не произошло. Но речь не об этом.

Я не разбирал мышь Logitech MX1000 (не имел возможности), но уверен, что за «новой революционной лазерной технологией» стоит наш старый знакомый - сенсор ADNS-3060. Ибо, по имеющимся у меня сведениям, характеристики сенсора этой мыши ничем не отличаются от таковых у, скажем, модели Logitech МХ510 . Вся «шумиха» возникла вокруг утверждения на сайте компании Logitech о том, что с помощью лазерной системы оптического слежения выявляется в двадцать раз (!) больше деталей, чем с помощью светодиодной технологии. На этой почве даже некоторые уважаемые сайты опубликовали фотографии неких поверхностей, дескать, как видят их обычные светодиодные и лазерные мыши:)

Конечно, эти фото (и на том спасибо) были не теми разноцветными яркими цветочками, с помощью которых нас пыталась убедить на сайте Logitech в превосходстве лазерной подсветки системы оптического слежения. Нет, конечно же, оптические мыши не стали «видеть» ничего подобного на приведенные цветные фотографии с разной степенью детализации - сенсоры по-прежнему «фотографируют» не более чем квадратную матрицу серых пикселей, отличающихся между собой лишь разной яркостью (обработка информации о расширенной цветовой палитре пикселей непомерным грузом легла бы на DSP).

Давайте прикинем, для получения в 20 раз более детализированной картинки, нужно, извините за тавтологию, в двадцать раз больше деталей, передать которые могут только дополнительные пиксели изображения, и ни что иное. Известно, что Logitech MX 1000 Laser Cordless Mouse делает снимки 30х30 пикселей и имеет предельное разрешение 800 cpi. Следовательно, ни о каком двадцатикратном росте детализации снимков речи быть не может. Где же собака порылась:), и не являются ли подобные утверждения вообще голословными? Давайте попробуем разобраться, что послужило причиной появления подобного рода информации.

Как известно, лазер излучает узконаправленный (с малым расхождением) пучок света. Следовательно, освещенность поверхности под мышью при применении лазера гораздо лучше, чем при использовании светодиода. Лазер, работающий в инфракрасном диапазоне, был выбран, вероятно, чтобы не слепить глаза возможным все-таки отражением света из-под мыши в видимом спектре. То, что оптический сенсор нормально работает в инфракрасном диапазоне не должно удивлять - от красного диапазона спектра, в котором работает большинство светодиодных оптических мышей, до инфракрасного -«рукой подать», и вряд ли для сенсора переход на новый оптический диапазон был труден. Например, в манипуляторе Logitech MediaPlay используется светодиод, однако также дающий инфракрасную подсветку. Нынешние сенсоры без проблем работают даже с голубым светом (существуют манипуляторы и с такой подсветкой), так что спектр области освещения - для сенсоров не проблема. Так вот, благодаря более сильной освещенности поверхности под мышью, мы вправе предположить, что разница между местами, поглощающими излучение (темными) и отражающими лучи (светлыми) будет более значительной, чем при использовании обычного светодиода - т.е. изображение будет более контрастными.

И действительно, если мы посмотрим на реальные снимки поверхности, сделанные обычной светодиодной оптической системой, и системой с использованием лазера, то увидим, что «лазерный» вариант куда более контрастен - отличия между темными и яркими участками снимка более значительны. Безусловно, это может существенно облегчить работу оптическому сенсору и, возможно, будущее именно за мышами с лазерной системой подсветки. Но назвать подобные «лазерные» снимки в двадцать раз более детализированными вряд ли можно. Так что это еще один «новорожденный» миф.

Какими будут оптические сенсоры ближайшего будущего? Сказать трудно. Вероятно, они перейдут таки на лазерную подсветку, а в Сети уже ходят слухи о разрабатываемом сенсоре с «разрешением» 1600 cpi. Нам остается только ждать.