2. Нестандартные устройства ввода

К нестандартным устройствам ввода можно отнести следующие устройства:

- TouchPad;

- трекбол;

- дигитайзеры (графические планшеты);

- гейпады (игровые планшеты);

- джойстики;

- рули и педали;

- медиаконтроллеры.

Что представляет собой TouchPad (тач-пэд)? На русский язык это слово можно перевести как «сенсорная панель».

TouchPad представляет собой панель, обычно прямоугольной формы, чувствительную к нажатию пальцев или ладони. Нажав пальцем на TouchPad, передвигая его по её поверхности, пользователь может маневрировать курсором так же, как и при использовании мышки. Для выбора какого-то пункта меню можно нажать на кнопку, а можно непосредственно на плоскость TuuchPad.

TouchPad играет такую же роль, как и мышка, но является более компактным, не требующим пространственного перемещения устройством ввода и идеально подходит для портативных компьютеров. К тому же она обладает расширенными функциональными возможностями

Физически TouchPad представляет собой сетку из металлических проводников, разделённых тонкой изолирующей прокладкой из лавсановой пленки, т.е. получается набор большого количества маленьких конденсаторов.

Так как человеческое тело является хорошим проводником, то при приближении руки к поверхности панели происходит изменение электрического поля, а следовательно, ёмкости этих конденсаторов. Измеряя изменение ёмкости каждого конденсатора, можно точно определить координаты пальца на поверхности панели.

Более того, измеряя величину ёмкости, можно также приблизительно определить давление, оказываемое па панель. Это возможно благодаря тому, что чем большее давление прилагается к поверхности или чем больше количество пальцев находится вблизи поверхности, тем полнее ёмкость. Таким образом, TouchPad может вычислить моменты приближения, нажатия, движения и удаления пальца от поверхности панели.

Обычно TouchPad поддерживает стандарт «mouse» и coбственные, специфические, расширенные протоколы. Поддержка «mouse» означает, что, подключив к компьютеру TouchPad, вы сразу можете использовать её как обычную мышку, без инсталляции её собственного драйвера. После этого вы установите драйвер и получаете целый набор дополнительных возможностей. Например, некоторые области TouchPad можно запрограммировать под определённые действия.

Дальнейшим развитием TouchPad является панель TouchPad с повышенной чувствительностью, одинаково хорошо работающая как с пальцем, так и со специальной ручкой и даже с ногтем.

Эта панель позволяет вводить данные призывным для человека образом - записывая их ручкой. Кроме того, её можно использовать для создания графических изображений или для подписи документов. Для желающих писать иероглифами существуют даже специальные программы, которые позволяют вводить иероглифы, непосредственно рисуя их на панели. Причем программа по мере ввода предлагает готовые варианты иероглифов.

Рассмотрим некоторые примеры тачпэдов.

Модель TG-PC-A.

Вариант антивандальный, влагозащищенный, работает в суровых погодных условиях (от -40 до +40 C), размер 110x83 см. Подключается через PS/2 или USB.

Модель TG-PC-DT. Металлическая клавиатура с тачпадом.

Компания Alps Electric представила тачпад, который реагирует на движения руки, находящейся в трёх сантиметрах от его поверхности, сообщает Tech-On. Все движения фиксируются системой датчиков.

В ходе демонстрации было показано, как при помощи бесконтактного тачпада можно управлять видеопроигрывателем. Для перемещения между фильма в списке достаточно провести рукой над тачпадом влево или вправо. Для быстрой перемотки видео нужно совершать вращательные движения по или против часовой стрелки.

Предполагается, что данная технология будет использоваться тогда, когда, например, руки пользователя слишком грязные, чтобы работать с тачпадом. Кроме того, разработка Alps Electric позволит существенно изменить дизайн компьютеров.

Трекбол - это «мышка наоборот». Само устройство, и отличие от мышки, всегда остается неподвижным, а управление перемещением курсора осуществляется вращением шарика, который находится в верхней части трекбола. При этом, вращая шарик пальцами, вы получаете лучший, нежели у мышки, контроль над его вращением и, как следствие, более точное позиционирование курсора. Этому способствует и то, что, в отличие от крохотного шарика мыши, шарик трекбола, как правило, имеет значительно больший размер и меньший (относительно размера) вес.

Помимо шарика, трекболы имеют по крайней мере две кнопки (как любая двухкнопочная мышь), а вот оснащение их колёсиками для прокрутки, дополнительными кнопками и т. и. зависит исключительно от производителя. Таким образом, область применения трекболов - работа с графическими пакетами, пакетами для автоматизированного проектирования и им подобными, т е. такими приложениями, в которых наиболее остро ощущается необходимость плавного перемещения и точного позиционирования курсора.

Слежение за шариком трекбола осуществляется так же, как и в мышках: движение шарика считывается двумя валиками (по одному для каждой из координатных осей), вращение которых считывается посредством оптики (фотодиод и фотоэлемент).

Однако, поскольку шарик находится сверху, вся механика в гораздо большей степени подвержена накоплению грязи, чем в мышке. Для решения проблемы некоторые фирмы предложили новую технологию оптического слежения. Суть её в том, что слежение за шариком осуществляется только при помощи света. Отсутствие какой-либо механики исключает возможность её загрязнения и, соответственно, влияния на точность перемещения курсора.

Дигитайзер (графический планшет) – это устройство для ввода графических данных, таких как чертежи, схемы, планы и т. п. Он состоит из планшета, соединенного с ним визира или специального карандаша. Перемещая карандаш по планшету, пользователь рисует изображение, которое выводится на экран. Именно поэтому дигитайзер называют ещё графическим планшетом.

По мере роста популярности цифровых технологий обработки изображений пользователи все чаще сталкиваются с тем, что применение мыши для подобных задач не позволяет в полной мере задействовать возможности, имеющиеся в графических редакторах. В частности, мышь не позволяет применять традиционную технику рисования карандашом или кистью.

Для того чтобы пользователь мог при работе с компьютерными программами применять традиционную технику рисования (черчения), были созданы графические планшеты. Подобные устройства состоят из двух основных компонентов - рабочего планшета и пера (для работы с некоторыми приложениями вместо пера используется прецизионный указатель, внешне напоминающий мышь с прозрачным «прицелом»).

Первые модели графических планшетов были ориентированы для профессионального применения (в САПР, ГИС и т. п.) и стоили довольно дорого. В конце 90-х годов ситуация стала меняться: появились модели, ориентированные на непрофессиональный рынок и предназначенные главным образом для пользователей домашних ПК. Сегодня приобрести недорогой графический планшет может позволить себе практически любой обладатель домашнего компьютера.

Характеристики графических планшетов

Одной из основных характеристик любого графического планшета является чувствительность к силе нажатия пера. Наиболее простые модели различают только два состояния - перо не касается поверхности (нет линии) или перо на поверхности (есть линия). Более совершенные планшеты позволяют определять усилие, с которым пользователь прижимает перо к поверхности планшета. В этом случае указывается количество градаций усилия, которые различает устройство, например, 64, 127, 512 и т. д. Чем больше это число, тем более точно можно управлять параметром, изменяющимся пропорционально силе нажатия. Конструкция некоторых перьев позволяет определять не только силу нажатия, но и угол наклона относительно вертикали.

Другой важной характеристикой любого планшета является размер рабочей области, обычно измеряющийся в дюймах (например, 4x3). Размер рабочей области обычно напрямую связан со «специализацией» планшета: так, для задач распознавания рукописного текста, ретуши фотографий и создания несложных рисунков используются планшеты с небольшой рабочей областью (4x5, 4x6 и 6x8 дюймов), в то время как для работы с профессиональными графическими редакторами и системами ГИС и САПР необходим больший «простор».

Оценивать размер рабочей области целесообразно в сочетании с разрешающей способностью планшета, характеризующей точность регистрации перемещений пера. Разрешающая способность измеряется в количестве линий на один дюйм (lpi, lines per inch). Чем больше эта величина, тем точнее планшет фиксирует траекторию движения пера и, соответственно, тем более плавными получаются изогнутые линии на экране. Кроме того, чем выше разрешающая способность, тем меньший путь требуется пройти перу для того, чтобы его перемещение было зарегистрировано системой.

С точки зрения удобства использования, важное значение имеет способ подключения пера к планшету. В наиболее дешевых моделях перо подсоединяется к планшету при помощи провода, что (за редким исключением) вряд ли может считаться приемлемым решением.

Сейчас наибольшее распространение получили планшеты с беспроводными перьями. В зависимости от используемой технологии они могут получать питание или непосредственно от планшета (как, например, в изделиях Wacom), или от устанавливаемых в корпус пера миниатюрных батареек. Очевидно, что последний вариант является менее удобным, даже с учетом того, что менять элементы питания в таких конструкциях приходится достаточно редко.

Некоторые модели планшетов (в частности, выпускаемых компанией Wacom) комплектуются беспроводной мышью, которая, как и перо, работает только в пределах рабочей поверхности планшета. К дорогим моделям планшетов, рассчитанным на опытных и профессиональных пользователей, можно приобрести дополнительные перья, форма корпуса которых имитирует реальные художественные инструменты (аэрограф, кисть и т. д.).

В 1998 году Wacom выпустила первый графический планшет, совмещенный с цветным ЖК- монитором. Такое решение обеспечивает максимальную наглядность и удобство использования: линии и штрихи на экране монитора в этом случае возникают непосредственно из-под кончика пера. Впоследствии было выпущено еще несколько моделей подобных устройств, однако из-за крайне высокой стоимости широкого распространения они так и не получили.

Уже на протяжении многих лет доминирующие позиции на рынке графических планшетов удерживает компания Wacom. На российском рынке также представлены планшеты Куе (Genius), Aiptek и ряда других производителей.

Многие модели планшетов, выпущенные до 2000-2001 года, были рассчитаны на подключение к последовательному порту. В настоящее время в большинстве графических планшетов применяется интерфейс USB, а в 2005 году появилась первая модель, оснащенная беспроводным интерфейсом Bluetooth.

В качестве примера возьмём графический планшет Genius PenSketch 9x12. Графический планшет имеет размер рабочей поверхности - A5, чувствительность к силе нажатия пера- 5080 точек/дюйм, 1024 градации серого цвета, порт USB.

Геймпады

Игровые планшеты, или как их чаще называют, геймпады (gamepad), пришли в мир компьютерных аксессуаров из «родственной» сферы игровых телевизионных приставок. «Классический» геймпад представляет собой компактный блок с размещенными на нем кнопками. Благодаря меньшему (по сравнению со стандартной компьютерной клавиатурой) количеству кнопок и особой форме корпуса можно пользоваться геймпадом, держа его в руках.

По мере развития геймпадов их конструкция постепенно усложнялась. Наряду с традиционными для данного класса манипуляторов кнопками постепенно стали появляться и иные органы управления. Так, в современных моделях геймпадов широко распространен мини-джойстик - небольшой четырёхпозиционный качающийся указатель, которым можно легко управлять одним пальцем. Существуют модели геймпадов, оснащённые как одним, так и двумя мини-джойстиками.

На некоторых моделях геймпадов устанавливаются плоские многопозиционные указатели. Функционально они схожи с мини-джойстиками, но при этом выполнены в виде плоской качающейся клавиши, позволяющей в зависимости от конструкции воспринимать нажатия в четырех или восьми направлениях.

В ряде моделей современных геймпадов (например, Logitech WingMan Rumble-Pad) предусмотрены даже ползунковые регуляторы, дающие возможность плавно изменять значения того или иного параметра.

Встречаются и устройства с нетрадиционными способами управления. Так, в ряде моделей геймпадов (как правило, в их названии присутствует слово Tilt) применяются специальные датчики (акселерометры), позволяющие фиксировать наклон корпуса манипулятора в четырех направлениях (вперед, назад, влево и вправо).

В качестве примеров подобных устройств можно привести Gravis Destroyer Tilt и Saitek P2000 Tilt Pad. Впрочем, подобное решение пока не встретило достойной поддержки со стороны пользователей.

Выпускаются также модели геймпадов, оснащенные механизмами обратной тактильной связи (см. раздел «Технологии обратной тактильной связи»). Правда, в большинстве из них реализована поддержка лишь ограниченного набора тактильных воздействий, а именно виброэффектов (rumble feedback).

Помимо множества геимпадов, выполненных в ставшем уже привычным корпусе «двурогой» формы, выпускаются и весьма оригинальные конструкции.

Например, компания Belkin выпускает устройства серии Nostromo SpeedPad, предназначенные для использования совместно с традиционной компьютерной мышью. Конструкция такого геймпада, устанавливаемого на поверхность стола, рассчитана под левую руку. На нем имеется несколько «клавиатурных» кнопок, плоский восьмипозиционный указатель и колесико прокрутки.

Одной из наиболее экзотических разновидностей геймпадов являются устройства, адресованные поклонникам стратегических игр. В 2003 году компания TrustMaster выпустила «стратегический» геймпад Tacticalboard. Он оснащен 42 клавишами, которые для удобства пользователей окрашены в различные цвета и распределены по нескольким функциональным группам.

Примеры современных моделей геймпадов.

Фирма Saitek выпустила геймпад Saitek P2600 Rumble Pad.

Основные характеристики

На корпусе игрового устройства находится классическая 8-позиционная крестовина (d-pad) с весьма необычным дизайном, 6 кнопок, 4 «шифта» (кнопки под указательными и безымянными пальцами), 2 аналоговых джойстика. Кроме того, джойстик поддерживает эффекты обратной связи (vibration feedback).

Подключение к компьютеру производится через USB-порт. Поддерживаются операционные системы Windows 2000 и Windows XP.

Важной особенностью этого джойстика можно назвать наличие красной кнопки «FPS», которая включает режим для использования устройства в играх 3D Action («стрелялках») с видом от первого лица. При этом включается классическая раскладка, привычная для обладателей игровых приставок (ходьба и обзор производятся при помощи аналоговых джойстиков, стрельба и приседание – с помощью «шифтов» и т. д.).

Джойстик – это устройство ввода информации, выполненное в виде рукоятки управления и напоминающее по форме переключатель скоростей автомобиля или штурвал самолета.

В основном джойстик используется для компьютерных игр. Он позволяет пользователю испытать новые ощущения, а также предохранить клавиатуру от преждевременного разрушения во время воздушных сражений с самолетами противника. Джойстик подключается к компьютеру через специальный игровой порт.

Джойстики бывают:

- аналоговыми;

- цифровыми.

Аналоговый джойстик посылает в игровой порт аналоговый сигнал - некий переменный электрический сигнал определённого напряжения и силы тока. Сигнал обрабатывается контроллером игрового порта и процессором, а дальше, уже в цифровом виде, используется программными интерфейсами. Аналоговые джойстики построены на основе потенциометров.

Цифровые джойстики подают на компьютер уже цифровой сигнал, который был сгенерирован самим джойстиком. При этом такие джойстики чаще всего тоже используют потенциометры, просто их аналоговый сигнал оцифровывается внутри устройства.

Преимуществом такого решения является то, что аналоговый сигнал превращается в цифровой до того, как он попал в игровой порт, который находился во внутреннем пространстве компьютера, где много электронных шумов.

Недостатком такого решения является зачастую возникающая несовместимость игр и нестандартных игровых портов, так как передача цифровых данных через игровой порт не стандартизирована, и каждый производитель делает это своим способом.

Существуют также оптические джойстики. В оптическом джойстике вместо потенциометров используются оптические сенсоры, похожие на те, которые применяются в мышках. Естественно, сигнал на компьютер подаётся в цифровом виде, отсюда следуют те же преимущества и недостатки, что и у цифровых джойстиков.

Рассмотрим примеры моделей джойстиков различных фирм-производителей.

Компани Saitek выпустила модель джойстика верхнего уровня – Saitek X52 Flight Control System.

Дизайн сугубо футуристический. Рукоятка управления самолетом (РУС) располагается на массивной платформе с тремя двухпозиционными качающимися кнопками, размещение которых однозначно намекает на привязку к самым редко используемым функциям, вроде старта двигателей и выпуска шасси.

Сама ручка необычной формы (с гардой) и огромных размеров, но пятипозиционный механизм подгонки позволяет использовать X52 даже обладателям очень узких ладоней. Курок двухуровневый, так что на него можно «повесить» сразу две функции – очень удобно.

В зоне досягаемости большого пальца размещены: четыре кнопки (включая защищенную подпружиненной крышкой-предохранителем «кнопку пуска ракет»), два восьмипозиционных «хэта» и трехпозиционный переключатель профилей. Все основные кнопки имеют синюю светодиодную подсветку, удобную для ночных баталий и весьма эстетичную. Удивительно, но насыщенность верхней части ручки элементами управления не создает неудобств, все кнопки легко досягаемы (включая оба «хэта») и информативно работают.

Джойстик фирмы Logitech Extreme 3D Pro является средней моделью из новой линейки джойстиков Logitech. Данное игровое устройство – это обновленный вариант предыдущего джойстика Logitech WingMan Extreme Digital 3D.

Данная модель содержит 4 аналоговые оси – ручку управления самолетом, ручку управления двигателем и авиационные педали (выполнены в виде поворота ручки вокруг своей оси, отсюда и «3D» в названии джойстиков). Однако количество кнопок у Logitech Extreme 3D Pro по сравнению с предыдущей моделью увеличилось почти в два раза и теперь их целых 12: курок, 5 кнопок на рукоятке и 6 на основании. Кроме того, переключатель видов (hat switch) более удобный для использования, чем на предыдущей модели.

Фирма Thrustmaster выпустила систему Flight System. Главным элементом является джойстик Top Gun. На рукоятке, напоминающей по форме пистолетную ручку, находятся четыре кнопки и четырёхпозиционный Hat switch – переключатель видов. Все кнопки программируемые. К сожалению, верхняя кнопка и «хэт» расположены не очень удобно, да и всего лишь четыре позиции «хэта» сегодня – явный архаизм. Толстая резиновая манжета у основания ручки мешает ей полностью отклоняться, а пластмассовые ножки никак не препятствуют скольжению устройства по столу.

Следующий элемент – Attack Throttle. При перемещении его рукоятки игрок чувствует два щелчка. Один обозначает нулевое положение, второй – примерно 70% полного газа. Кроме этого, на рукоятке находятся четыре кнопки и трехпозиционный переключатель. В каждом из крайних положений он действует как постоянно нажатая кнопка. Таким образом, общее количество кнопок всей системы равно десяти. Переключатель удобно использовать в качестве модификаторов при программировании джойстиков: если каждое из трех его положений будет присваивать остальным восьми кнопкам новые значения, то теоретически количество исполняемых функций составит 24.

И наконец, последний элемент системы – педали Elite Pedals. Разработанная еще в середине 90-х годов конструкция прошла проверку временем. Она надежна и удобна, большой ход педалей позволяет их точно позиционировать, а удачно подобранная пружина не мешает движению, но дает почувствовать усилие на руле.

К компьютеру система подключается только через игровой порт. На диске с ПО поставляются также полная версия игры Joint Strike Fighter и клиентская часть игры Warbirds 2.0.

Джойстик Genius Flight2000 F-16 является самой простой моделью из всего модельного ряда Genius. Внешне джойстик выглядит достаточно неплохо. Рукоятка джойстика хорошо лежит в руке. Кнопки на ручке расположены грамотно, что позволяет быстро дотянуться к каждой из них.

Джойстик имеет 3 аналоговые оси. Две из них контролируются ручкой управления, третья – колесиком слева. На ручке джойстика размещены 4 кнопки, одной из которых является курок под указательным пальцем. Расположенный снизу переключатель позволяет включить режим непрерывной стрельбы.

Для подключения к компьютеру джойстик использует стандартный интерфейс игрового порта.

Рули и педали

Заметную часть выпускаемых ныне компьютерных игр составляют автосимуляторы. Поэтому не удивительно, что с каждым годом возрастает число игровых манипуляторов, выполненных в виде органов управления наземных транспортных средств - рулей и педалей. В настоящее время наибольшим спросом пользуются модели рулей, оснащенные механизмом обратной тактильной связи.

Одной из важнейших характеристик манипулятора-руля является максимальный угол поворота рулевого колеса. Он может колебаться от 160-180° в недорогих модификациях манипуляторов до 270-280° у топ-моделей. Чем больше угол поворота, тем более точно позволяет манипулятор управлять направлением движения виртуального автомобиля.

В большинстве моделей манипуляторов данного класса предусмотрены подруле-вые рычаги (одна или две пары). Чаще всего эти органы управления представляют собой обычные переключатели (обычно используемые для управления КПП), однако в некоторых моделях манипуляторов подрулевые рычаги позволяют плавно изменять значения ассоциированных с ними параметров - в этом случае их можно использовать вместо педалей для управления акселератором и тормозом.

Несколько менее распространенный орган управления - рычаг переключения передач. Он может быть установлен непосредственно на блоке руля либо выполнен в виде отдельного модуля. В большинстве моделей манипуляторов рычаг отклоняется в двух направлениях, позволяя осуществлять лишь секвентальное (последовательное) переключение передач. Однако в ряде дорогих моделей «автомобильных» манипуляторов предусмотрена возможность произвольного переключения передач по более привычной для дорожных машин Н-образной схеме.

Что касается педалей, то подавляющее большинство «автомобильных» манипуляторов комплектуется напольной платформой с двумя педалями (по умолчанию - акселератор и тормоз). Для ценителей бескомпромиссного реализма выпускаются комплекты, оснащенные тремя педалями. В этом случае третью педаль делают съёмной, чтобы манипулятор можно было использовать в играх, не поддерживающих функцию управления сцеплением.

Стоит отметить, что в последние годы в среде «автомобильных» манипуляторов также распространяется мода на копирование органов управления реально существующих прототипов.

Наряду с занимающими доминирующие позиции «автомобильными» манипуляторами в последнее время в данном классе развивается и «мотоциклетное» направление. Количество моделей выпускаемых «моторулей» пока значительно уступает «автомобильным» манипуляторам, однако они уже появились на прилавках отечественных компьютерных салонов.

Примеры современных моделей рулей и педалей.

Фирма Genius Speed Wheel Force Feedback (SWFF). Состоит из руля, педали, переходника COM-USB, блока питания.

Руль выполнен он из черной пластмассы с эргономичными специальными боковыми прорезиненными вставками красного цвета для удобства держания руля. Имеет 8 кнопок: на лицевой стороне находится шесть кнопок по три слева и справа, а две оставшиеся выполнены в виде подрульных рычагов.

При желании все 8 кнопок можно перепрограммировать по своему усмотрению через меню настройки в играх. Помимо восьми функциональных кнопок по середине руля находится самая большая с надписью Force. Служит она для включения/выключения режима силовой обратной связи. Выше два светодиода – зеленый и красный. Зеленый показывает, что блок питания подключен к сети, а красный, что руль нормально определился операционной системой и находится в рабочем состоянии. Все функциональные кнопки нажимаются с характерным для продукции Genius щелчком.

Фирма ACT Labs изготовила гоночный комплект – руль ACT Labs Force RS и переключатель скоростей ACT Labs RS Shifter.

В ACT Labs Force RS использована уникальная технология RS Engine.

RS Engine – это картридж, который вставляется горизонтально в разъём на задней части корпуса руля, и в котором собственно и содержатся все «мозги». Размером он примерно с картридж для SEGA. На нём находятся гнездо для питания, а также интерфейсный кабель. Соответственно, заменяя картридж, вы заменяете все, кроме собственно баранки и механической части контроллера. Такие картриджи существуют для различных игровых платформ (PC, Nintendo 64, PlayStation), что делает ACT Labs поистине универсальным.

Фирма Logitech G25. Состав данной системы: руль; рычаг для переключения скоростей; педали (газ, тормоз, сцепление); блок питания; лазерный диск с программным обеспечением.

Руль подключается к компьютеру через USB-порт. После установки драйверов (поддерживаются операционные системы Windows XP и Windows Vista) можно приступать к игре.

На руле находятся всего две кнопки. Кроме того, под рулем находятся традиционные переключатели скоростей в стиле F1. Многие элементы руля выполнены из металла. Особо стоит заметить, что руль обделан натуральной кожей! Угол поворота руля – 900°, что соответствует углу поворота руля у реального автомобиля. Однако для симуляторов F1 угол поворота можно сократить до 200°. Ну и, что естественно для устройства подобного уровня, руль имеет механизм обратной связи. Причем шум от двигателей эффектов обратной связи минимальный.

Рычаг переключения скоростей имеет два режима: упрощенный (последовательная смена передач) и реалистичный (как в настоящем автомобиле, поддерживается 6 скоростей и задний ход). Переключение режимов производится специальным переключателем. Кроме того, на основании рычага находятся 8 кнопок и переключатель видов.

Фирма Thrustmaster выпустила руль 360 Modena Pro.

Этот руль, как видно уже из названия, является точной копией рулевого колеса автомобиля Ferrari 360 Modena, так что игрок может при желании представить себя счастливым обладателем руля от автомобиля Ferrari .

360 Modena Pro крепится к столу с помощью специальных кронштейнов, так что проскальзывание контроллера, возможное в случае использования присосок, здесь исключено.

В этом руле переключение передач можно осуществлять не только с помощью шифтов, но и специальным рычагом (заметим, что и шифты, и рычаг также скопированы с реального Ferrari 360 Modena).

Медиа- контроллеры

Медиа- контроллеры представляют собой аппаратные устройства, используемые для управления программными медиа- плеерами, а также для взаимодействия с интерфейсом специализированных программ, предназначенных для создания музыки и видео. Медиаконтроллеры могут быть либо встроены в какое-либо устройство (клавиатуру, мышь), либо выполнены в виде отдельного модуля, подключаемого к ПК через один из стандартных интерфейсов.

В простейшем случае медиа- контроллер оснащён набором кнопок (воспроизведение, стоп, пауза, громкость звука и пр.), используемыми для управления основными функциями программных медиа- плееров. Подобные медиа- контроллеры обычно встраиваются в клавиатуры, а иногда и в мыши. В отличие от клавиатурных комбинаций, которые работают лишь в том случае, когда окно медиа- плеера является активным, органы управления медиа - контроллера функционируют независимо от статуса окна той программы, для управления которой они используются.

Хотя встроенный медиа- контроллер фактически является частью «родительского» устройства (например, клавиатуры) и использует тот же интерфейсный кабель для подключения к ПК, в иерархии аппаратных устройств панели управления Windows он обычно представлен как отдельное логическое устройство.

MIDI-клавиатуры

MIDI-клавиатуры являются одним из наиболее распространенных типов специализированных медиа- контроллеров. Внешне MIDI-клавиатура напоминает клавишный синтезатор, но в отличие от последнего не позволяет самостоятельно воспроизводить звуки.

Основным элементом конструкции MIDI-клавиатуры является музыкальная клавиатура. В зависимости от размеров и функционального назначения MIDI-клавиатуры количество клавиш может варьироваться от 24 до 88 и даже более. В характеристиках контроллера количество клавиш может быть указано в штуках (49, 88 и т. д.) либо в октавах1 (2, 4, 7 */2 и т. д.). Как правило, у клавиатур, номинально имеющих целое число октав, реальное количество клавиш на одну больше (например, в 4-октавной клавиатуре используется не 48, а 49 клавиш).

Помимо количества клавиш следует обратить внимание на их размер - он может быть стандартным (как у пианино или рояля) или же уменьшенным. Клавиши уменьшенного размера устанавливают на ряде малогабаритных моделей MIDI-клавиатур (от 2 до 4 октав). У тех, кто привык играть на пианино, использование клавиш уменьшенного размера может вызвать определенный дискомфорт.

Одним из наиболее важных моментов, на который обращают внимание искушенные пользователи, - это тип механической конструкции клавиш. По этому признаку выпускаемые модели MIDI-клавиатур можно разделить на три типа.

Синтезаторная (лёгкая) используется в большинстве моделей низшей и средней ценовой категории и практически во всех малогабаритных изделиях. Клавиши нажимаются очень легко, из-за чего в процессе игры практически отсутствуют тактильные ощущения, присущие реальным акустическим инструментам (роялю, пианино и пр.).

Полувзвешенная представляет собой немного доработанный вариант предыдущей. Благодаря несложным конструктивным дополнениям для нормального нажатия клавиш от исполнителя требуется определенное усилие — это позволяет создать некоторую иллюзию тактильной обратной связи.

Конструкция взвешенной клавиатуры полностью воспроизводит рояльную механику с молоточками. По тактильным ощущениям и прилагаемым усилиям такая клавиатура практически не отличается от настоящего рояля. MIDI-клавиатуры со взвешенной механикой имеют внушительные габариты и вес.

Самые простые модели MIDI-клавиатур могут различать лишь два состояния клавиш - «нажата» и «не нажата». Подавляющее большинство выпускаемых в настоящее время MIDI-клавиатур позволяют различать скорость нажатия клавиш (до 127 градаций) и на основе этого параметра передавать управляющие команды, регулирующие громкость воспроизведения соответствующей ноты.

В ряде моделей реализована функция aftertouch (послезвучия). В этом случае исполнитель имеет возможность управлять громкостью послезвучия, изменяя давление на нажатую клавишу уже после того, как была взята соответствующая нота.

Помимо набора музыкальных клавиш MIDI-клавиатуры обычно оснащаются дополнительными органами управления - кнопками, вращающимися ручками, ползунковыми регуляторами (фэйдерами), колесиками управления транспонированием и громкостью, педалями и т. д. В некоторых моделях для удобства работы предусмотрен небольшой дисплей.

Традиционно для подключения MIDI-клавиатур к ПК и специализированным аппаратным устройствам (синтезаторам, звуковым модулям и т. д.) использовался интерфейс MIDI (на большинстве звуковых карт он физически совмещен с разъёмом гейм- порта). В настоящее время многие модели MIDI-клавиатур оснащаются интерфейсом USВ, что позволяет без проблем подключать их к компьютерам, не оборудованным гейм- портом или интерфейсом MIDI (что, например, весьма актуально для пользователей ноутбуков).

Беспроводное подключение к персональному компьютеру

Нельзя не отметить, что за последние годы заметно выросла популярность беспроводных решений, используемых для подключения описанных в этой главе устройств к ПК.

В немалой степени этому способствовало не только большее удобство беспроводного подключения, но и то обстоятельство, что к настоящему времени разница в стоимости проводных и беспроводных устройств с аналогичной функциональностью значительно уменьшилась.

Для беспроводного подключения низкоскоростных периферийных устройств к компьютеру в настоящее время применяются две технологии, различающиеся типом физической среды, используемой для передачи данных:

- инфракрасная (ИК);

- радио.

В первом случае передача данных осуществляется по оптическому каналу в инфракрасном диапазоне (аналогичным образом работают беспроводные пульты дистанционного управления бытовой техникой - телевизорами, видеомагнитофонами и т. п.).

Во втором случае данные передаются по радиоканалу.

Каждая из этих технологий имеет свои достоинства и недостатки.

Главные достоинства ИК-технологии - низкая стоимость приемопередающих узлов, относительно большой радиус действия (до нескольких метров) и низкий уровень энергопотребления. Нельзя также не отметить и тот факт, что многие современные модели портативных компьютеров уже оснащены приёмопередатчиком ИК- интерфейса. Основные недостатки этой технологии - необходимость обеспечения прямой видимости между оптическими сенсорами приемника и передатчика, а также ограниченные допуски на угол их отклонения относительно друг друга.

В отношении радиотехнологии можно сказать, что её главным достоинством является устойчивая связь независимо от наличия препятствий между приемником и передатчиком и их взаиморасположения. К недостаткам беспроводных радиосистем следует отнести более высокую стоимость, меньший радиус действия и значительно более высокий уровень энергопотребления (по сравнению с аналогичными решениями на базе ИК-технологии).

Внешнее беспроводное устройство получает электропитание от установленного непосредственно в нем автономного источника (батареек, сменного либо встроенного аккумулятора), который необходимо периодически заменять (подзаряжать). Обмен данными между компьютером и внешним беспроводным устройством осуществляется при помощи ресивера, подключаемого к порту USB, PS/2 или последовательного интерфейса.

Что касается устройств, использующих радиотехнологию, то в них могут использоваться как уникальные (специфические для каждого производителя или даже для отдельной линейки изделий), так и стандартизованные радиоинтерфейсы (такие как Bluetooth или Wireless USB). В первом случае входящий в комплект поставки ресивер может работать только с одним устройством (или группой устройств, например, с фирменным набором, состоящим из мыши и клавиатуры), а во втором - с любым беспроводным устройством, сертифицированным на соответствие используемому стандарту (например, Bluetooth).

Самые недорогие беспроводные устройства с радиоинтерфейсом работают в частотном диапазоне 27 МГц. Как правило, радиус действия 27-мегагерцевых систем составляет полтора-два метра - вполне достаточно для свободного перемещения в пределах рабочего стола, однако управлять такой мышью или клавиатурой с дивана уже не получится. Больший радиус действия обеспечивают системы, работающие в диапазоне 900 МГц (на этой частоте работают многие модели бытовых радиотелефонов, а также сотовых аппаратов стандарта GSM). В последние годы производители беспроводной периферии все чаще используют приемопередающие устройства, работающие в диапазоне 2,2-2,4 ГГц. Такое решение позволяет обеспечить стабильную работу устройства в радиусе 5-6 м от ресивера, что вполне достаточно для свободного перемещения в пределах комнаты средних размеров. Немаловажно и то, что приемопередатчики, работающие на этих частотах, обладают более низким энергопотреблением по сравнению с 27-мега-герцевыми системами, что, в свою очередь, позволяет заметно увеличить максимальное время работы от одного комплекта элементов питания.

При одновременном использовании двух или более беспроводных устройств, каждое из которых обслуживается отдельным ресивером, могут возникать определенные проблемы, вызванные перекрестными наводками и интерференцией радиоволн. В ряде случаев сбои могут быть вызваны работой расположенных поблизости радиопередающих устройств - мобильных телефонов, портативных радиостанций и т. д.

Сейчас все более популярным решением для беспроводного подключения низкоскоростных периферийных устройств становится интерфейс Bluetooth. Ресиверы Bluetooth работают в частотном диапазоне 2,2-2,4 ГГц. Основными преимуществами Bluetooth является его универсальность и довольно большой радиус действия. Один адаптер Bluetooth (по крайней мере, теоретически) позволяет осуществлять беспроводное подключение до 127 устройств, находящихся на расстоянии до 10 м. При этом к компьютеру, оснащенному Bluetooth-адаптером, можно подключать разнотипные беспроводные устройства (мобильные телефоны, КПК, принтеры, мыши, клавиатуры, игровые манипуляторы и т. д.), выпускаемые разными производителями.

Технологии обратной тактильной связи

В середине 90-х годов в развитии игровых манипуляторов произошел важный качественный скачок, появились первые модели, оснащенные механизмом обратной тактильной связи (force feedback).

Основная идея, ради которой конструкторы работали над внедрением механизмов обратной тактильной связи в игровые манипуляторы, заключалась в том, чтобы придать игровому процессу еще большую реалистичность и увлекательность. К двум основным каналам, посредством которых пользователь воспринимает виртуальное пространство (слуху и зрению), теперь добавился третий - осязательный.

Для реализации функций обратной тактильной связи необходимы два взаимодополняющих условия: во-первых, нужно оснастить игровые манипуляторы соответствующими механическими приводами, а во-вторых, разработать и внедрить унифицированный набор команд, посредством которых игровые приложения смогут управлять механизмами манипуляторов. Иными словами, возникла необходимость в разработке специализированного интерфейса прикладного программирования (API).

В 1995 году силами разработчиков корпорации Immersion были реализованы оба условия: созданы технологии TouchSense и API I-Force. К тому моменту специалисты Immersion уже имели опыт решения подобных задач: с момента своего основания в 1992 году компания специализировалась на разработке систем с обратной тактильной связью для медицинского оборудования.

Впоследствии I-Force стал самым распространённым API обратной тактильной связи для компьютерных игровых манипуляторов на платформе PC, оснащённых подвижными органами управления (то есть джойстиков, рулей и штурвалов). В немалой степени этому способствовало тесное сотрудничество Immersion и Microsoft: усовершенствованная версия этого API (I-Force 2.0) была включена в состав DirectX 5 и сохранилась в последующих версиях DirectX.

I-Force предусматривает возможность реализации трёх различных видов тактильных воздействий.

1. Реакция манипулятора на различные игровые события, не зависящие от текущего положения органов управления манипулятора. В качестве примеров можно привести отдачу при стрельбе, а также удары при столкновениях и наезде на различные препятствия.

2. Усилие, противодействующее перемещению органов управления манипулятора. Подобные эффекты позволяют изменять усилие, противодействующее перемещению рукоятки или руля, а также возвращать органы управления в исходное (нейтральное) положение в том случае, если пользователь их отпускает.

3. Динамически изменяющиеся эффекты сочетают в себе возможности двух вышеописанных видов воздействий, позволяя реализовать множество различных вариантов «поведения» органов управления манипулятора на основе заложенных производителем программ. В качестве примера подобного эффекта можно привести резкое уменьшение усилия противодействия вращению рулевого колеса при «срыве в занос» или при «выезде на лёд».

Поскольку игровое приложение осуществляет управление работой манипулятора посредством команд высокого уровня, тактильные ощущения при схожих ситуациях в одной и той же игре могут существенно различаться для разных моделей манипуляторов. Кроме того, гибкость настройки эффектов обратной тактильной связи во многом зависит от возможностей, заложенных разработчиками той или иной игры.

Разработанная специалистами Immersion технология TouchSense позволила реализовать эффекты обратной тактильной связи в самых различных манипуляторах, как в игровых, так и в обычных (например, в мышах).

В зависимости от спектра поддерживаемых манипулятором возможностей все устройства, оснащённые механизмом обратной тактильной связи, можно разделить на три класса.

1. Полная поддержка обратной тактильной связи (full force feedback). Эти устройства поддерживают все типы тактильных эффектов, связанных как с воспроизведением точечных воздействий, так и с имитацией усилия, противодействующего перемещению органов управления. В этот класс попадают многие модели джойстиков, рулей, штурвалов и тому подобных манипуляторов.

2. Поддержка тактильных воздействий (tactile feedback). Данные устройства позволяют точно воспроизводить касания, толчки, текстуры и вибрации. Однако в отличие от манипуляторов full force feedback здесь отсутствует возможность имитации усилия, противодействующего перемещению органов управления либо самого манипулятора. К этому классу относится подавляющее большинство оснащенных механизмом обратной тактильной связи мышей.

3. Поддержка виброэффектов (rumble feedback) подразумевает возможность приблизительного воспроизведения сотрясений и вибраций. В данный класс попадает большинство оснащенных механизмом обратной тактильной связи геймпадов.

Первый джойстик с force feedback выпустила в 1996 году компания СН. В течение двух последующих лет практически все ведущие производители игровых манипуляторов лицензировали технологию TouchSense и приступили к выпуску игровых манипуляторов, оснащенных механизмом обратной тактильной связи. По мере распространения подобных устройств стало расти и число игр с поддержкой force feedback.

Появление обратной тактильной связи повлекло за собой значительные изменения во внутреннем устройстве игровых манипуляторов.

Во-первых, в них появились электродвигатели, воздействующие на органы управления и корпус манипулятора для создания «силовых» эффектов.

Во-вторых, для управления работой электроприводов (что требует обработки в реальном времени большого потока информации, поступающей как от компьютера, так и от датчиков органов управления) стали использовать специализированный процессор, встраиваемый непосредственно в корпус манипулятора.

Таким образом, игровые манипуляторы, которые изначально были довольно примитивными конструкциями, построенными на нескольких пассивных элементах, за очень короткое время превратились в достаточно сложные электронные устройства, оснащённые собственным микропроцессором.