2.2.3. Манипуляторы

Первые персональные компьютеры располагали для ввода информации и управления работой компьютера единственным устройством –

клавиатурой. Для реализации более простого управления нужно было создать дополнительную, параллельную клавиатуре, систему. Эту задачу решил Дуглас Энджелбарт из Стенфордского исследовательского института (США). В 1970 году им был получен патент на манипулятор. Вначале такой манипулятор назывался «индикатор позиции X-Y». Он явился прообразом современной мыши. Позже были созданы и другие типы манипуляторов –

трекболы и джойстики.

Мышь

Мышь является важнейшим средством ввода графической информации в компьютер. В современных программных продуктах, имеющих сложную графическую оболочку, мышь (Рис. 2.16) является основным инструментом управления программой.

Рис. 2.16. Манипулятор мышь

Ранее весьма распространена была конструкция мыши, где в качестве элемента, следящего за ее движением, использовался шарик, сделанный из плотного резинопластика. В процессе перемещения мыши по поверхности шарик вращался и передавал вращение двум металлическим валикам, которые также вращались: один вдоль направления движения мыши, а другой — поперек. Вращение валиков регистрировалось специальными устройствами, позволяющими выделять направления вдоль оси X и вдоль оси Y.

На смену данному типу мыши пришли оптические, где в основе элемента, следящего за движением используется свечение лазера. Сам же принцип работы с мышью не изменился, т.е. в каждый момент времени положение мыши фиксируется с помощью координат X и Y в условной координатной плоскости. Эти координаты передаются в компьютер, после чего электроника компьютера устанавливает курсор на экране в соответствии с этими координатами. Для обеспечения оптимального функционирования мышь необходимо перемещать по ровной поверхности – специальному коврику. При этом указатель мыши передвигается по экрану синхронно с движением мыши по коврику. Устройством ввода мыши являются кнопки (клавиши) и колесики. Большинство манипуляторов этого типа имеют три кнопки (вместе с колесиком). Существуют также мыши, имеющие большее количество кнопок.

Одной из важных характеристик мыши является ее разрешение, измеряемое в dpi (dots per inch – количество точек на дюйм). Эта характеристика определяет минимальное перемещение, которое способен почувствовать контроллер мыши. Чем больше разрешение, тем точнее позиционируется мышь, тем с более мелкими объектами можно работать. Нормальное разрешение мыши лежит в диапазоне от 300 до 900 dpi. В усовершенствованных мышах используют переменный баллистический эффект скорости, заключающийся в том, что при небольших перемещениях скорость смещения курсора небольшая, а при значительных перемещениях существенно увеличивается. Это позволяет эффективнее работать в графических пакетах, когда приходится обрабатывать мелкие детали.

В настоящее время разработано несколько разновидностей «бесхвостых» мышей, то есть не связанных кабелем с компьютером. Бесконтактные мыши используют инфракрасную связь, аналогично пультам дистанционного управления (требует визуального контакта с приемником), либо радиосвязь.

Трекбол

Трекбол – это устройство ввода информации, которое можно представить в виде перевернутой мыши с шариком большого размера (Рис. 2.17). Принцип действия и способ передачи данных трекбола такой же, как и мыши. Наибольшее распространение получил оптико-механический принцип регистрации положения шарика. Трекбол чаще всего используется в компактных компьютерах типа Notebook. Подключение трекбола, как правило, осуществляется через последовательный порт.

Рис. 2.17. Манипулятор трекбол

Джойстики

Джойстик является координатным устройством ввода информации и наиболее часто применяется в области компьютерных игр и компьютерных тренажеров. В последнем случае обычно используются аналоговые джойстики, тогда как в игровых компьютерах – цифровые. Аналоговые джойстики обеспечивают более точное управление, что очень важно для программных приложений, в которых объекты должны точно позиционироваться. Для удобства работы конструкция джойстика должна быть достаточно прочной и устойчивой (Рис. 2.18). Джойстик подключают к внешнему разъему карты расширения, имеющей соответствующий порт.

Рис. 2.18. Манипулятор джойстик

Дигитайзер

Дигитайзер или графический планшет, состоит из двух основных элементов: основания и курсора, двигающегося по его поверхности (Рис. 2.19).

Рис. 2.19. Манипулятор дигитайзер

Планшет предназначен для выполнения профессиональных графических работ. Это практически основной инструмент компьютерных художников. Рисовать мышкой неудобно, а планшеты позволяют дизайнерам и художникам создавать экранные изображения привычными приемами, характерными для традиционных инструментов (карандаш, перо, кисть). С помощью специального программного обеспечения планшет позволяет преобразовывать движение руки оператора в формат векторной графики. В отличие от мыши дигитайзер способен точно определять и обрабатывать абсолютные координаты.

Планшет может быть настроен с учетом требований и привычек своего владельца. Для этого используются программируемые кнопки на корпусе пера и макрокнопки, расположенные на самом планшете.

Наличие у планшета функции Erasing (стирание) означает, что при переворачивании пера включается его противоположный конец, который выполняет функцию стирания. Последнее свойство поддерживается большинством современных популярных редакторов.

Недостатки графических планшетов

- Высокая стоимость, особенно серьезных, солидных моделей. У доступных широкому кругу покупателей моделей относительно маленькое рабочее пространство (от 7,5х10 до 30х30 см).

- Весьма часто встречается проводное подключение пера или мыши, что довольно неудобно при рисовании.

Достоинства графических планшетов

- Это незаменимое и очень удобное в работе средство для профессиональных художников, пользователей, работающих с САПР или занимающихся дизайном и рекламой.

- Оцифровка изображения происходит очень точно.

- Планшет можно использовать в качестве средства идентификации по электронной подписи, а также в качестве устройства ввода рукописного текста.

-_Дигитайзеры поддерживаются большинством серьезных графических редакторов и средствами проектирования, так что отпадает необходимость в каком-либо специализированном программном обеспечении.

Сейчас дигитайзер также часто ассоциируют с управлением командами в программах типа AutoCAD при помощи накладных меню. Команды в меню расположены на разных местах на поверхности дигитайзера. При выборе курсором одной из команд специальный программный драйвер интерпретирует координаты указанного места, посылая соответствующую команду на выполнение.

Перчатки и виртуальный шлем

Специальные перчатки чаще всего используют вкупе с виртуальным шлемом (Рис. 2.20). Специальные датчики, закрепленные на перчатке, считывают положение пальцев пользователя, компьютер обрабатывает эти сигналы, преобразует их в картинку для виртуального шлема, а также посылает управляющие сигналы выполненным из специального материала подушечкам перчатки, которые принимают ту или иную форму и давят с разной силой на различные участки ладони пользователя, создавая иллюзию сжатия предмета.

Рис. 2.20. Виртуальный шлем

В виртуальном шлеме имеется два экрана, каждый из которых выводит свое изображение для левого и правого глаза пользователя. Ни левый, ни правый глаз не видит, что происходит на соседнем экране, так как этому мешает перегородка виртуального шлема. В мозгу смотрящего принятые изображения складываются в единую трехмерную картину.

Штурвал и педали

Интересными разновидностями джойстиков можно считать штурвал и педали (Рис. 2.21). Такие вещи больше всего используются в симуляторах различных полетов и автогонок.

Рис. 2.21. Педали и штурвал