D мышь, 3D манипулятор

Рис. 3 Устройство оптико-механической мыши

Мышь

Клавиатура

Устройства ввода

Аппаратные средства графического диалога

Основным устройством ввода информации в компьютер является клавиатура, которая представляет собой совокупность механических датчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих тем или иным образом определенную электрическую цепь. В настоящее время распространены два типа клавиатур: с механическими или с мембранными переключателями. В первом случае датчик представляет собой традиционный механизм с контактами из специального сплава. Во втором случае переключатель состоит из двух мембран: верхней – активной, нижней – пассивной, разделенных третьей мембраной-прокладкой.

Как правило, внутри корпуса любой клавиатуры, кроме датчиков клавиш, расположены электронные схемы дешифрации и микроконтроллер. Обмен информации между клавиатурой и системной платой осуществляется по специальному последовательному интерфейсу 11-битовыми блоками. Основной принцип работы клавиатуры заключается в сканировании переключателей клавиш. Замыканию и размыканию любого из этих переключателей соответствует уникальный цифровой код – скан-код. В случае, когда клавиша отпускается, клавиатура IBM PC AT предваряет скан-код кодом F016. Когда контроллер клавиатуры фиксирует нажатие или отпускание клавиши, он инициирует аппаратное прерывание IRQ1. Если в клавиатурах компьютеров типа IBM PC XT передача данных может осуществляться только в одном направлении, то в клавиатурах типа IBM PC AT подобная связь возможна уже в двух направлениях, т. е. клавиатура может принимать специальные команды (установки параметров задержки автоповтора и частоты автоповтора). Подключение клавиатуры к системной плате выполняется посредством электрически идентичных разъемов 5 DIN или 6 mini-DIN, последний впервые был представлен в IBM PS/2, откуда и унаследовал свое "жаргонное" название. Для обеспечения двунаправленного обмена используется единственная линия данных, требующая, однако, выводов с открытым коллектором.

Существенными являются и эргономические свойства – размеры и расположение клавиш, наличие тактильной обратной связи при нажатии и ощущение контакта при полностью нажатой клавише.

Первую компьютерную мышь создал Дуглас Энджельбарт в 1963 году в Стэндфордском исследовательском центре. Распространение мыши получили благодаря росту популярности программных систем с графическим интерфейсом пользователя. Мышь делает удобным манипулирование такими широко распространенными в графических пакетах объектами, как окна, меню, кнопки, пиктограммы и т.д.

Первая мышь при движении вращала два колеса, которые были связаны с осями переменных резисторов. Перемещение курсора такой мыши вызывалось изменением сопротивления переменных резисторов. Большинство современных мышей имеют оптико-механическую конструкцию. С поверхностью, по которой перемещают мышь, соприкасается тяжелый обрезиненный шарик сравнительно большого диаметра. При перемещении мыши этот шарик может вращать прижатые к нему два перпендикулярных ролика. Ось вращения одного из роликов вертикальна, а другого – горизонтальна. На оси роликов установлены датчики, представляющие собой диски с прорезями, по разные стороны которых располагаются оптопары "светодиод-фотодиод". Порядок, в котором освещаются фоточувствительные элементы одной оси, определяет направление перемещения мыши, а частота приходящих от них импульсов - скорость.

Другой популярной конструкцией мыши является полностью оптическая конструкция. С помощью светодиода и системы линз, фокусирующих его свет, 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 делает снимки поверхности под мышью с высокой частотой и обрабатывает их. 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 Х и Y, и передает результаты своей работы на периферийный интерфейс.

3D манипулятор представляет собой устройство трехмерного позиционирования с шариком или джойстиком (6 степеней свободы) для работы в системах трехмерного проектирования или в приложениях, которые требуют контроля перемещения чего-либо в виртуальном 3D пространстве. Согласно исследованиям, скорость работы конструкторов при трехмерном моделировании увеличивается, если использовать 3D манипулятор "неведущей" рукой.

3D мышь можно использовать при работе более, чем со 100 различными приложениями. Среди них есть как программы начального уровня (Google Earth, Google SketchUp) так и серьезные приложения для трехмерного моделирования и проектирования (Virtools, AutoCAD, 3D Max, Unigraphics, MAYA, Компас 3D).

Виртуальные клавиатура и мышка Технология 3D-датчиков уже распространена в специализированных областях. Однако такая аппаратура стоит больших денег. Зарубежная компания Mgestyk готовит бюджетный вариант. Суть все та же: специальная 3D-камера распознает жесты и позволяет обходиться без привычных манипуляторов, т.е. клавиатуры, мышки. Для игр — без руля и джойстика.

Сея доступная 3D-камера позволяет производить абсолютно любые манипуляции на мониторе только с помощью рук: управлять автомобилем в NFS, стрелять из автомата в CS, рисовать в Пейнте.