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.

Значение регистра, шестнадцатеричное	Десятичное значение	Частота снимков сенсора, кадров/с
OE7E	3710	6469
12C0	4800	5000
1F40	8000	3000
2EE0	12000	2000
3E80	16000	1500
BB80	48000	500

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.

Сигнальный провод мыши иногда рассматривается как мешающий и ограничивающий фактор. Этого фактора лишены беспроводные мыши. Однако беспроводные мыши имеют серьёзную проблему - вместе с сигнальным кабелем они теряют стационарное питание и вынуждены иметь автономное, от аккумуляторов или батарей, которые требуют подзарядки или замены, а также увеличивают вес устройства.

Аккумуляторы беспроводной мыши могут подзаряжаться как вне мыши, так и внутри неё (точно так же, как аккумуляторы в мобильных телефонах). В последнем случае, мышь должна периодически подсоединяться к стационарному питанию через кабель, док-станцию или площадку для индукционного питания.

v Оптическое соединение.

Первыми попытками было внедрение инфракрасной связи между мышью и специальным приёмным устройством, которое, в свою очередь, подключалось к порту компьютера.

Оптическая связь на практике проявила крупный недостаток: любое препятствие между мышью и датчиком мешало работе.

v Радиосвязь.

Беспроводная мышь Apple Mighty Mouse

Радиосвязь между мышью и приёмным устройством, подключённым к компьютеру, позволила избавиться от недостатков инфракрасной связи и вытеснила ее.

Можно выделить три поколения беспроводных мышей. Первое поколение использовало частотные диапазоны, предназначенные для радиоуправляемых игрушек (27 МГц). Они имели низкую частоту опроса (типично 20-50 Гц), неустойчивую связь, взаимное влияние при близком расположении. Такие мышки имели курьезную проблему: поскольку радиус действия этих мышей составлял несколько метров, а организации, как правило, закупали однотипную технику партиями, бывали случаи, когда курсором на экране компьютера управляла мышь, расположенная даже на соседнем этаже. Такие мыши, как правило, имеют переключатель, позволяющий выбрать один из двух радиочастотных каналов, в большинстве случаев переход на другой канал снимал проблемы. В настоящее время мышки первого поколения уже не производятся.

Беспроводная мышка с донглом

Беспроводная мышь Gigabyte Force M9 ICE Black с лазерным датчиком

Второе поколение радиомышей использовало свободный частотный диапазон 2,45 ГГц и строилось на базе высокоинтегрированных скоростных радиоканалов. В таких решениях удалось полностью избавиться от «детских болезней» первого поколения. Основным недостатком считается необходимость в специальном USB-донгле, в котором находится приемник мышки. Такой донгл занимает USB-слот на компьютере. Потеря донгла делает мышку мертвым железом из-за несовместимости методов радиосвязи разных производителей. Мышки второго поколения - наиболее массовые в настоящее время.

Третье поколение радиомышек использует стандартные радиоинтерфейсы. Как правило, это Bluetooth или (гораздо реже) другие стандартные радиоинтерфейсы персональных сетей. Мышки с Bluetooth не нуждаются в специальном донгле, так как современные компьютеры оснащаются этим интерфейсом. Другое достоинство Bluetooth мышек - не требуется специальных драйверов. Недостаток Bluetooth - высокая цена и большее энергопотребление.

Индукционные мыши.

Индукционные мыши чаще всего имеют индукционное питание от специальной рабочей площадки («коврика») или графического планшета. Но такие мыши являются беспроводными лишь отчасти - планшет или площадка всё равно подключаются кабелем. Таким образом, кабель не мешает двигать мышью, но и не позволяет работать на расстоянии от компьютера, как с обычной беспроводной мышью..

С конца XX-го века все бо́льшую силу набирают производство аксессуаров специально для любителей компьютерных игр. Эта тенденция не обошла стороной и компьютерные мыши. От своих обычных офисных собратьев этот подвид отличается большей чувствительностью (до 8200 dpi у Razer Taipan), наличием дополнительных, индивидуально настраиваемых кнопок, нескользящей внешней поверхностью, а также дизайном. В геймерских мышах высшего класса настраивается развесовка - это нужно для того, чтобы все ножки мыши были равномерно загружены (так мышь более плавно скользит).

Как и всякий элемент компьютера, мышь стала объектом для моддинга.

Некоторые производители мышей добавляют в мышь функции оповещения о каких-либо событиях, происходящих в компьютере. В частности, Genius и Logitech выпускают модели, оповещающие о наличии непрочитанных электронных писем в почтовом ящике свечением светодиода или воспроизведением музыки через встроенный в мышь динамик.

Известны случаи помещения внутрь корпуса мыши вентилятора для охлаждения во время работы руки пользователя потоком воздуха через специальные отверстия. Некоторые модели мышей, предназначенные для любителей компьютерных игр, имеют встроенные в корпус мыши маленькие эксцентрики, которые обеспечивают ощущение вибрации при выстреле в компьютерных играх. Примерами таких моделей является линейка мышей Logitech iFeel Mouse.

Кроме того, существуют мини-мыши, созданные для владельцев ноутбуков, имеющие малые габариты и массу.

Некоторые беспроводные мыши имеют возможность работы как пульта ДУ (например, Logitech MediaPlay). Они имеют немного изменённую форму для работы не только на столе, но и при удержании в руке.

v Достоинства и недостатки

Мышь стала основным координатным устройством ввода из-за следующих особенностей:

· Очень низкая цена (по сравнению с остальными устройствами наподобие сенсорных экранов);

· Мышь пригодна для длительной работы. В первые годы мультимедиа кинорежиссёры любили показывать компьютеры «будущего» с сенсорным интерфейсом, но на поверку такой способ ввода довольно утомителен, так как руки приходится держать на весу;

· Высокая точность позиционирования курсора. Мышью (за исключением некоторых «неудачных» моделей) легко попасть в нужный пиксель экрана;

Мышь позволяет множество разных манипуляций - двойные и тройные щелчки, перетаскивания, жесты, нажатие одной кнопки во время перетаскивания другой и т. д. Поэтому в одной руке можно сконцентрировать большое количество органов управления - многокнопочные мыши позволяют управлять, например, браузером вообще без привлечения клавиатуры.

Недостатками мыши являются:

· Опасность синдрома запястного канала (не подтверждается клиническими исследованиями);[источник не указан 365 дней]

· Для работы требуется ровная гладкая поверхность достаточных размеров (за исключением разве что гироскопических мышей);

· Неустойчивость к вибрациям. По этой причине мышь практически не применяется в военных устройствах. Трекбол требует меньше места для работы и не требует перемещать руку, не может потеряться, имеет большую стойкость к внешним воздействиям, более надёжен.

В предыдущих статьях мы начали рассказывать вам о компьютерной периферии. Начали мы с клавиатуры. Следующая на очереди мышка. В статье расскажем вам о том что такое компьютерная мышь, какие бывают их виды и основные характеристики.

Компьютерная мышь – неотъемлемая часть компьютера. Она дает возможность пользователю управлять курсором, что отображается на экране, при помощи движения самой мыши по поверхности стола.

Если говорить проще, компьютерная мышь – средство, при помощи которого мы можем выбирать объекты, находящиеся на экране компьютера, и управлять ими. К таким действиям относятся: копирование, открытие документов, выделение и текста и многое другое. При пользовании компьютером человек практически не выпускает устройство из рук, что доказывает важность данного устройства.

Из чего состоит компьютерная мышь

Мышки для компьютера, если не обращать внимания на особенности некоторых видов, состоят из колеса прокрутки, с помощью которого можно перемещаться (прокручивать информацию) на экране компьютера, и клавиш, что используются для таких действий как, например: активизировать контекстное меню, активизировать или открыть объект, захватить и переместить его и т.п.

На нижней стороне мышки располагается датчик отслеживания движения манипулятора по поверхности. В зависимости от вида (будут рассмотрены ниже) это может быть шарик (практически не используется в наше время) либо лазерный сканер.

Также мышь имеет либо шнур (с USB или PS/2 интерфейсом), которым она подключается к ПК, либо, в случае с беспроводными мышками, отсек для установки батареек.

Виды компьютерных мышек

Компьютерная мышка прошла долгий путь эволюции и на сегодня нам известны следующие их виды:

• Механические — тип мышек, практически не используемый сегодня. В качестве датчика отслеживания перемещения здесь используется устройство из обрезиненного стального шарика, роликов и датчиков угла поворота. Во время движения мыши стальной шарик крутится, к нему прижимаются ролики, которые фиксируют это и передают информацию датчиками угла поворота. Датчики же, в свою очередь, преобразуют полученные данные в электрические сигналы. Минусами таких мышек являются относительно большой размер и необходимость периодической чистки для хорошей работы. К ней так же обязательно нужен коврик, без него манипулятором работать будет невозможно;
• Оптические — отличаются от механических тем, что вместо шарика, для отслеживания перемещения, используется «камера» которая с частотой несколько сотен кадров в секунду фотографирует поверхность, по которой мышь двигается. Анализируя сделанные изображения, происходит перемещение курсора на экране. Для того, чтобы лучше выделить все неровности поверхности, а следовательно улучшить качество позиционирования мыши, используется яркий светодиод который устанавливается в устройство под небольшим углом;
• Лазерные – отличная альтернатива предыдущему виду мышек. Принцип работы можно назвать идентичным оптическим, только в этом типе вместо светодиода для подсветки используется инфракрасный лазерный диод. Благодаря данному решению возрастает точность позиционирования устройства. Плюсом также можно назвать то, что для корректной работы лазерной мыши практически не важен тип поверхности;
• Сенсорные — здесь название говорит само за себя. В этой мышке нет ни кнопок, ни колеса прокручивания, все команды можно задавать с помощью жестов. Сенсорные мыши – это новейший вид, который отличается удобностью в использовании и изумительным внешним видом;
• Индукционные — мыши, которые работают за счет употребления индукционной энергии. В использовании обязателен коврик, служащий, так называемым, графическим планшетом;
• Трекбол-мыши — устройства без кнопок, для управления которым используется перевернутый шарик под названием — трекбол;
• Гироскопичечкие — позиционирование курсора такой мышью происходит благодаря гироскопу. Для корректной работы, этим мышкам поверхность не важна они считывают информацию о движении не только с нее, но с пространства.

Еще одним способом классификации компьютерных мышек является разделения их по способу подключения. Так мышки бывают:

• Проводными — подключаться к ПК при помощи провода по USB или PS/2;
• Беспроводными — подключение происходит при помощи протокола Bluetooth.

Характеристики компьютерных мышек

Основные характеристики компьютерных мышек:

1. Тип (вид) . Как уже говорилось выше, это влияет на работу самой мыши, удобство и практичность. Каждый пользователь выбирает индивидуально предмет пользования, так как в основе лежит предназначения: есть те, кто активно играет в компьютерные игры – для него игровая мышь подойдет идеально, поскольку она оснащена дополнительными клавишами для удобной навигации. Другим же будет достаточно обычной лазерной, с помощью которой они будут выполнять все необходимые, для среднестатистического пользователя, операции.
2. Размер и форма . Эти характеристики в первую очередь влияют на её практичность в использовании: выбор, в большинстве случаев, определяется размером руки – девушки любят маленькие и красивые мышки, мужчины привыкли чувствовать в своих руках увесистую и довольно большую, по размерам, мышь, которой будет удобно управлять.
3. Чувствительность . Этот критерий влияет на точность перемещения курсора на экране. Более опытные пользователи уделяют чувствительности большое внимание, так как, помимо стандартных настроек, в некоторых видах их деятельности нужна максимальная точность и сбалансированность движений, что может повлиять на результат работы.

Выводы

На сегодняшний день большое количество представленных видов компьютерных мышек дает возможность каждому человеку сделать взвешенный выбор, исходя из индивидуальных требований. Надеюсь что статья помогла вам узнать много нового о таком незаменимом предмете компьютерного пользователя, как мышка.

В данное время обычные мыши с шариковым датчиком перемещения находятся на грани вымирания, их активно вытесняют оптические мыши .

В 1980 году два независимых изобретателя - Стив Кирш и Ричард Фрэнсис Лион продемонстрировали рабочие образцы оптических мышей. Мышь Стивена Кирша использовала инфракрасный светодиод, а мышь Ричарда Фрэнсиса Лиона - светодиод видимого диапазона.

Первые оптические мыши, попавшие на рынок, были разработаны компанией Хьюлетт-Паккард в 1999 году и продавались под маркой "Майкрософт". Такая мышь могла работать практически на любой поверхности и не требовала периодической очистки от грязи как обычные механический мыши.

Вскоре после этого другие производители стали выпускать свои модели оптических мышей, используя компоненты компании Agilent Technologies, которая выделилась из компании Хьюлетт-Паккард.

В современных оптических мышах используется так называемая технология оптической корреляции, в которой небольшая видеокамера с частотой обычно более 1 кГц производит фотографирование поверхности, подсвеченной светодиодом, и сравнивая покадрово изображения, определяет направление перемещения мыши. Поверхность, по которой перемещается мышь (ткань, дерево, пластик или специальный коврик), обычно имеет микронеровности. Эти микронеровности освещаются ярким светодиодом, установленным под небольшим углом к поверхности, из-за чего микронеровности отбрасывают отчётливые тени, которые уверенно фиксируются камерой мыши и обрабатываются специализированной микросхемой.

В оптических мышах обычно применяются красные светодиоды, так как они дешевле и кремниевые фотоприёмники более чувствительны именно к красному свету, реже встречаются светодиоды других цветов.

Недостаток оптических мышей - это повышенная потребляемая мощность по сравнению с механическими и лазерными.

В лазерных мышах для подсветки поверхности используется не светодиод, а инфракрасный лазерный диод, подсвечивающий поверхность. Из-за когерентности лазерного излучения фокусировка на рабочей поверхности осуществляется гораздо точнее и для работы этой мыши требуются микронеровности поверхности с гораздо меньшим размером, чем это необходимо для оптической мыши.

Впервые на рынок лазерная мышь попала в 1998, произведённая компанией Sun Microsystems, но не получила широкого распространения. В отличие от оптической мыши лазерная мышь способна работать на прозрачных поверхностях, таких как стекло, и на зеркальных поверхностях. Кроме того, теоретически лазерная мышь должна обеспечивать лучшую точность позиционирования по сравнению с оптической мышью, хотя практически их точности почти одинаковы, но для игр часто рекомендуют использовать лазерную мышь, правда это довольна сомнительная рекомендация, так как все лазерные мыши имеют интерфейс USB, а это ограничивает скорость передачи данных, и кроме того возникает вопрос совместимости лазерных USB мышей с разными операционными системами.

Всем привет! Патент на изобретение компьютерной мыши получен полвека назад, Дугласом Энгельбартом. Первые работоспособные эквиваленты, если сделать корректировку на инфляцию, стоили почти 1 000 долларов каждый.

Из этой статьи вы узнаете:

Во многом популяризации этого манипулятора поспособствовала компания Aplle, использовавшая (и продолжающая использовать) в своих «Макинтошах» однокнопочные мыши.

В сегодняшнем посте мы с вами разберем, как устроена компьютерная мышь, что у нее внутри, и сильно ли отличается принцип работы беспроводной и проводной мышек.

Принцип работы манипулятора

Мышка воспринимает перемещение по рабочей поверхности (столешнице или коврику), передавая компьютеру эти данные. Операционная система интерпретирует эти перемещения в движение курсора, который можно использовать для управления файлами или окнами программы.

Команды отправляются с помощью кнопок – основная, при нажатии левой и дополнительная, при нажатии правой.

В большинстве современных мышек стандарта AT присутствует колесико, под которым скрывается еще одна кнопка. Колесико, как правило, используется для вертикальной прокрутки большого документа или страницы браузера.
Почти все игры для платформы PC заточены под использование мышки. Перемещая ее, можно управлять камерой в шутерах или РПГ, выделять часть юнитов в стратегиях, отдавать команды персонажу в МОБА или перемещать объекты в логических играх.

Часто геймерские мышки имеют дополнительные кнопки, на которые можно забиндить часто используемые команды – это более удобно, чем искать их на клавиатуре. Колесико обычно служит для смены активного навыка или используемого оружия. Детальнее о предназначении компьютерной мыши .

Устройство мыши внутри

Независимо от количества кнопок, реализовать такую схему несложно – уже на момент изобретения мышки, существовали переключатели, которые можно было использовать в этом качестве. Главная проблема – заставить манипулятор корректно реагировать на перемещения.

В первых прототипах использовался прямой привод – пара перпендикулярных колес, которые реагировали на прокручивание, вследствие перемещения по столешнице. Позже конструкторы отказались от такого решения, задействовав шарообразный привод.

Внутри такой мышки размещался небольшой шарик, который прокручивался при движении мыши по коврику и, в свою очередь, вращал ролики привода.

Впоследствии от такого строения манипулятора пришлось отказаться – появились более совершенные технологии. Сегодня в продаже новую шариковую мышь, вы, вряд ли уже найдете.

Оптические мыши

На текущий момент это – самый распространенный тип манипуляторов для компьютера. В основу их работы положен принцип оптической корреляции. Из чего состоит оптический сенсор и как работает: светодиод подсвечивает участок рабочей поверхности и собирается другой линзой.

Собранный свет попадает в приемный сенсор контроллера, сигнал обрабатывает и передается на центральный процессор компьютера.

Сенсор делает снимки поверхности с высокой частотой. Для обычной офисной мыши достаточно 1 кГц (1 000 DPI), однако для геймерского девайса важно позиционирование, поэтому рекомендованный минимум – пара тысяч DPI.

Такая простая схема работает благодаря тому, что поверхность рабочего стола или коврика неоднородна. Практика показывает, что на идеально гладкой и равномерно окрашенной поверхности такие мышки менее чувствительны.

Лазерные мыши

В таких девайсах для подсветки используется инфракрасный лазерный диод. Из-за согласованности излучения и фокусировки, позиционирование у таких устройств более точное, а для обработки сигнала требуются микронеровности гораздо меньшего размера.

Главное отличие таких мышек от оптических – способность работать на зеркальных и стеклянных поверхностях. Однако из-за высокой стоимости, лазерные мыши получили меньшее распространение.

Из чего состоит беспроводная мышка

Свое название манипулятор для компьютера получил за характерный вид – небольшое «тельце» и длинный «хвост», то есть провод, которым девайс подключается к ПК. Сегодня все проводные мыши подключаются или через порт PS/2, маркированный зеленым цветом, или через универсальную шину USB.

Однако это необязательно: давно обрели популярность беспроводные мыши. Строение их от классических отличается отсутствием провода – с тем же успехом сигнал передается через эфир, используя определенную частоту. Самый распространенный вариант – мыши, работающие по радио каналу, а также существуют и по протоколу Bluetooth.
К преимуществам таких устройств можно отнести их компактность и мобильность. Во время транспортировки не нужно искать, куда спрятать провод, а управлять курсором на экране можно из любой точки комнаты. К недостаткам стоит отнести возможность перехвата сигнала злоумышленниками.

Сенсор в беспроводных мышах используется также оптический, по принципу работы такой же как у проводных. Подключается беспроводной манипулятор к компу с помощью специального USB-передатчика, который ловит передаваемый ею сигнал.

Эту и другие устройства ввода вы можете найти в популярном интернет-магазине . Буду признателен всем, кто расшарит этот пост в социальных сетях. До завтра!