2.5.2. Манипуляторы

Манипуляторы (координатно-указательные устройства, устройства управления курсором) являются дополнительными ПУ для ввода информации. Совместно с клавиатурой они повышают удобство работы пользователя с рядом диалоговых программных продуктов, где требуется быстро перемещать курсор по экрану дисплея и выбирать пункты меню, а также выделять фрагменты экрана. Итак, главная функция манипуляторов состоит в облегчении перемещения курсора (который может принимать различную форму) по экрану и отметки при необходимости точки экрана, которая указывается курсором. Ряд манипуляторов обеспечивает также возможность вычерчивания на экране изображений. Основной особенностью работы с ними является обязательное наличие обратной связи с пользователем путем отображения действий, производимых посредством манипуляторов, на экране дисплея.

В настоящее время в ПЭВМ используются следующие разновидности манипуляторов:

1) джойстик;

2) световое перо; .

3) манипулятор типа «мышь»;

4) шаровой манипулятор (манипулятор типа «шар»);

5) манипулятор Isopoint Control.

Джойстик (от Joystic — рукоятка, рычажный указатель) обеспечивает перемещение курсора, на экране в одном из четырех направлений. Он представляет собой (см. рис. 2.8, а) рычаг, установленный на соответствующем корпусе. Корпус с помощью присосок фиксируется на неподвижной поверхности вблизи ПЭВМ. Сам рычаг, шарнирно соединенный с преобразователями углов, может совершать движения (в результате воздействий руки пользователя) вдоль координат х и у в пределах некоторого телесного угла. На рычаге может находиться одна или несколько кнопок. Джойстик используется в бытовых ПЭВМ для взаимодействия с игровыми программами. При этом курсор может принимать форму какого-либо движущегося объекта.

Световое перо (light pen) может применяться для указания точки на экране дисплея (участка экрана) или для формирования изображений. Оно конструктивно напоминает ручку (см. рис. 2.8, б), внутри которой находится фотоэлемент. Когда световое перо приставлено к экрану, световой поток, образуемый светящейся его точкой, через отверстие в ручке поступает к фотоэлементу. Нажатие имеющейся на пере кнопки приводит к передаче соответствующего сигнала в ПЭВМ по шнуру для указания точки на экране. Совместно со световым пером используется специальная программа, которая получает сигнал, идущий от него, и сигнал синхронизации дисплея, вычисляет временную задержку и исходя из этого определяет затем координату указанной световым пером точки. При использовании светового пера возникают трудности указания из-за параллакса, обусловленного толщиной экрана, и из-за слишком большой площади наконечника пера. Они устраняются благодаря следящему перекрестию, формируемому из тонких линий и размещаемому на экране так, что его центр указывает точку наибольшей чувствительности приставленного к экрану светового пера. При перемещении пера по экрану следящее перекрестие движется вместе с ним, указывая текущее положение пера. Работа со световым пером приводит к быстрому утомлению пользователя.

Манипулятор типа «мышь» (mouse) представляет собой приспособление для указания нужных точек на экране путем перемещения его вручную по плоской поверхности. Координаты местоположения «мыши» передаются в ПЭВМ и вызывают соответствующее перемещение курсора в виде точки или стрелки (обычно говорят — указателя «мыши») по экрану дисплея. Иногда допускается и вычерчивание изображений. Это устройство изобретено Д.Энджеблатом в 1964 г., впервые выпущено в начале 70-х гг. корпорацией Xerox и приобрело в последующем большую популярность. Конструктивно (см. рис. 2.8, в) «мышь» представляет собой небольшую пластмассовую коробку, которая подсоединяется к ПЭВМ обычно посредством шнура.

а — джойстик, б — световое перо, в — «мышь» г—«шар», д — Isopoint Control

В соответствии с принципом действия различают механические и оптические «мыши».

Основным узлом механической «мыши» является шар, выступающий из основания корпуса и соприкасающийся с поверхностью стола При перемещении этого прибора по столу вращение шара преобразуется электронным блоком в соответствующие электрические сигналы, передаваемые в ПЭВМ и приводящие к перемещению курсора на экране. На верхней крышке манипулятора расположены одна или несколько кнопок для указания позиции на экране и редактирования выбранной информации.

Оптическая «мышь» работает иначе, хотя и похожа на механическую. Она перемещается по специальному планшету, на поверхность которого нанесена сетка из разноцветных линий. Специальный оптоэлектронный узел фиксирует направление движения манипулятора и расстояние, им пройденное, посылая на планшет луч от светодиода и принимая отраженный сигнал. Существенную роль при этом играет имеющаяся на планшете сетка.

Оптическая «мышь» является более сложным и дорогим устройством, требует наличия специального планшета, но более долговечна и надежна в работе (из-за отсутствия сложных механических узлов), а также имеет существенно меньшую массу (так как шар становится ненужным).

Обычно «мыши» обладают постоянной чувствительностью, не зависящей от скорости перемещения манипулятора по рабочей поверхности. Это не всегда удобно: лучше иметь «мышь», чувствительность которой изменяется обратно пропорционально скорости перемещения манипулятора. Реализация данной зависимости позволит быстро перемещать курсор по экрану на большие расстояния, но точно его позиционировать в нужной точке экрана. Примером «мыши» с переменной чувствительностью является устройство LogiMousePilot фирмы Logitech.

Стандартные «мыши» требуют наличия на рабочем столе специальной рабочей поверхности. Лучше всего использовать гладкий (но не скользкий) планшет. Однако фирмой Honeywell выпускается манипулятор, который с состоянии великолепно работать не только на поверхности с любым качеством, но и под любым углом к горизонту (даже вверх ногами).

Еще одно немалое неудобство в работе с «мышью» доставляет кабель, соединяющий ее с ПЭВМ. Этот недостаток устранен в предлагаемых на рынке беспроводных манипуляторах типа «мышь». Информация о перемещении манипулятора в таких случаях передается инфракрасными лучами или радиосигналами посредством передатчика, встроенного в манипулятор. Эти сигналы фиксируются специальным приемником и поступают в ПЭВМ. При использовании инфракрасного диапазона «мышь» должна находиться в зоне прямой видимости приемника. Радиус действия беспроводных манипуляторов достигает нескольких метров, питаются они от батареек или аккумуляторов.

Еще один ощутимый недостаток «мыши» состоит в необходимости иметь на рабочем столе дополнительное место. От этого недостатка свободен манипулятор типа «шар» (trackball),первоначально использовавшийся только в больших ЭВМ по причине его дороговизны. В 1987 г. американская компания Itac Systems выпустила манипулятор типа «шар» и для ПЭВМ. Теперь такие манипуляторы получили широкое распространение и способны вытеснять манипуляторы типа «мышь».

Манипулятор типа «шар» (см. рис. 2.8, г) представляет собой просто перевернутую, или стационарную, механическую «мышь» с теми же функциональными возможностями. При использовании шарового манипулятора достаточно вращать шар, а не перемешать весь прибор. Новейшее шаровое устройство американской фирмы Marconi Electronic Devices стоит всего 198 долл. Если «шар» разместить на клавиатуре, то не будет необходимости переключать внимания и переносить руку с манипулятора на клавиатуру и обратно. Следовательно, встроенный в клавиатуру «шар» устраняет сразу два недостатка «мышь».

Вообще же «шар» позволяет позиционировать курсор точнее «мышь», так как сам шар может иметь большие размеры, и вращать его удобнее.

Однако шаровой манипулятор все еще слишком громоздок, что затрудняет его использование в портах ПЭВМ. В 1989 г. К. Калвером именно для таких применений был создан новый манипулятор под названием Isopoint Control. Этот термин пока не имеет аналога в русском языке, а его дословный перевод (что-то вроде «равноточечного управления») тоже не чего надает. Поэтому мы оставили наименование прибора в оригинале. Это устройства очень компактно и может размещаться рядом с клавишей пробела на клавиатуре или выполняется автономно. Оно представляет собой (см. рис. 2.8, д ) цилиндр, вращая который может перемещать курсор по осям x и y. Нажатие на цилиндр соответствует нажатию кнопки «мышь» или шарового манипулятора. Несмотря на то, что Isopoint Control не является полным функциональным аналогом этих устройств (не позволяет перемещать курсор в произвольном направлении), он устраивает многих пользователей, подходит для ряда приложений и поэтому, видимо, вскоре получить широкое распространение.

Еще одной новинкой в области манипуляторов явилась «мышь» в форме авторучки, выпущена фирмой International Machine Control System (США) для машин семейств РС и PS\2 и предлагаемая за 129 долл. Это устройство отличают малые габариты, удобство в работе и низкая чувствительность к качеству рабочей поверхности.