9.2 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 (см. рис. 9.5) является основным инструментом управления программой.

В наиболее распространенных конструкциях мыши в качестве элемента, следяще­го за ее движением, используется шарик, сделанный из плотного резинопластика. В процессе перемещения мыши по поверхности шарик вращается и передает вра­щение двум металлическим валикам, которые также вращаются: один вдоль на­правления движения мыши, а другой - поперек. Вращение валиков регистриру­ется специальными устройствами, позволяющими выделять направления вдоль оси X и вдоль оси Y. Таким образом, 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 (mouse pad). При этом указатель мыши передвигается по экрану синхронно с движением мыши по коврику. Уст­ройством ввода мыши являются кнопки (клавиши). Большинство манипуляторов этого типа имеют две кнопки (рис. 9.5). Существуют также 3-кнопочные мыши и мыши, имеющие большее количество кнопок (Бывают также и мыши, имеющие всего одну кнопку, и при этом неплохо справляющиеся со своими функциональными обязанностями.).

Одной из важных характеристик мыши является ее разрешение, измеряемое в dpi (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.

Рис. 9.5. Манипулятор мышь

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.

Художнику-дизайнеру удобнее работать с профессиональным вариантом мыши, называемой 4D-MOUSE (например, А4ТЕСН 4-Way Scroll). Ее вертикальное и горизонтальное колесики удобны для перемещений по осям X-Y, боковая кнопка воспроизводит режим экранной лупы, верхняя третья кнопка позволяет задавать режим выхода из приложения, закреплять за кнопкой комбинацию альтернатив­ных клавиш любой команды и т. д. Более подробную информацию об А4ТЕСН можно получить по адресу www.a4tech.com.tw.

Трекболы

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

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. Джойстик подключают к внешнему разъему карты расширения, имеющей соответствующий порт.

Рис. 9.6. Манипулятор джойстик

Дигитайзер

Дигитайзер или планшет, как его тоже называют, состоит из двух основных элементов: основания и курсора, двигающегося по его поверхности. Это устройство, изначально предназначенное для оцифровки изображений. При нажатии на кнопку курсора его местоположение на поверхности планшета фиксируется основанием, а его координаты передаются в компьютер.

Рис. 9.7. Манипулятор дигитайзер

Сейчас дигитайзер также часто ассоциируют с управлением командами в «Автокаде» и аналогичных системах 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. Не последнее место занимает применение планшетов для создания на компьютере рисунков и набросков. Художник создает изображение на экране, но его рука водит пером по планшету. Наконец, дигитайзер можно использовать просто как аналог манипулятора «мышь».

Перчатки и виртуальный шлем

Специальные перчатки чаще всего используют вкупе с виртуальным шлемом. Они позволяют «взять» некий виртуальный камень (или другой предмет), который пользователь видит перед собой в шлеме, повернуть его, не выпуская из рук, и даже почувствовать его неправильную, угловатую или, наоборот, обтекаемую форму. Cпециальные 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. 9.8. 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. Такие вещи больше всего используются в симуляторах различных полетов.

Рис. 9.9. Педали и штурвал

Штурвал представляет из себя контроллер, имеющий 3 оси (тангаж, крен, газ), а также целую россыпь кнопок: 3 кнопки, два 2-позиционных качающихся переключателя, 4-позиционный хэт, а также два рычажка (закрылки и шасси), один из которых 1-позиционный, а другой  - 2-позиционный.

Особенностью педалей является наличие дополнительной функции педальных тормозов: помимо скользящего движения, характерного для управления рулем поворота в воздухе, каждая педальная площадка имеет качающееся движение, для имитации подтормаживания одной или обеих стоек шасси, используемого при рулении на земле.