Компьютерная мышь

Компью́терная мышь — небольшое вспомогательное компьютерное устройство, при перемещении которого рукой по поверхности происходит управление курсором на экране. Относится к указательным устройствам (pointing device) — специальным устройствам управления курсором. Мышь перемещается по поверхности стола или специального коврика. Кнопки и колёсико мыши вызывают определённые действия, например: активация указанного объекта, вызов контекстного меню, вертикальная и горизонтальная (в специализированных мышах) прокрутка веб-страниц, окон операционной системы и электронных документов.

Типичная современная мышь — оптическая, с двумя кнопками (левой и правой) и колесом прокрутки, которое может работать и как третья кнопка.

Получила широкое распространение в связи с появлением графического интерфейса пользователя на персональных компьютерах. Помимо мышей, встречаются другие устройства ввода аналогичного назначения: трекболы, сенсорные панели, графические планшеты, сенсорные экраны. До начала XXI века выпускались мыши с тремя кнопками.

Принцип действия

Мышь воспринимает своё перемещение в рабочей плоскости (обычно — на участке поверхности стола) и передаёт эту информацию компьютеру. Программа, работающая на компьютере, в ответ на перемещение мыши производит на экране действие, отвечающее направлению и расстоянию этого перемещения. В разных интерфейсах (например, в оконных) с помощью мыши пользователь управляет специальным курсором — указателем — манипулятором элементами интерфейса. Иногда используется ввод команд мышью без участия видимых элементов интерфейса программы при помощи анализа движений мыши. Такой способ получил название «жесты мышью» (англ. mouse gestures).

В дополнение к преобразователю перемещения мышь имеет одну и более кнопок, а также дополнительные детали управления (колёса прокрутки, потенциометры, джойстики, трекболы, клавиши и т. п.), действие которых обычно связывается с текущим положением курсора (или составляющих специфического интерфейса).

Составляющие управления мыши во многом являются воплощением замыслов аккордной клавиатуры. Мышь, которая изначально была создана в качестве дополнения к аккордной клавиатуре, фактически её заменила.

В некоторые мыши встраиваются дополнительные независимые устройства — часы, калькуляторы, телефоны.

Достоинства и недостатки

Достоинства

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

Очень низкая цена по сравнению с остальными устройствами, например как сенсорных экранов и т.д;
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 нужно держать на весу;
Высокая точность позиционирования курсора. Мышью (за исключением некоторых «неудачных» моделей) легко попасть в нужное место экрана;
Мышь позволяет выполнять 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.
Неустойчивость к песку и 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 процессе длительной работы возможно появление "туннельного синдрома" - тугоподвижность суставов кисти с болевыми ощущениям.

История

9 декабря 1968 года компьютерная мышь была представлена на показе интерактивных устройств в Калифорнии. Патент на этот гаджет получил Дуглас Энгельбарт в 1970 году.

Первым компьютером, в набор которого включалась мышь, был мини-компьютер , представленный в 1981 году. Мышь фирмы Xerox имела три кнопки и стоила 400 долларов США, что соответствует почти 1000 долларов в ценах 2012 года с учётом инфляции. В 1983 году фирма Apple выпустила свою собственную однокнопочную мышь для компьютера Lisa, стоимость которой удалось уменьшить до 25 $. Широкую известность мышь приобрела благодаря использованию в компьютерах Apple Macintosh, позднее — в ОС Windows для IBM-PC-совместимых компьютеров.

Полусферическая мышь Telefunken Rollkugel RKS 100-86

В СССР манипулятор «Мышь» также называли «Колобком» из-за вращающегося опорного шарика. Также выпускалась компьютерная мышь, называвшаяся «Манипулятор "Колобок"» с тяжёлым, металлическим, не покрывавшимся тогда резиной, шаром.

Преобразователи перемещения

В процессе совершенствования компьютерной мыши наибольшие изменения претерпели преобразователи перемещения.

Прямой привод

Изначальная конструкция преобразователя перемещения мыши, изобретённой Дугласом Энгельбартом в Стенфордском исследовательском институте в 1963 году, состояла из двух перпендикулярных колёс, выступающих из корпуса устройства. При перемещении мыши колёса крутились каждое в своём измерении.

Такая конструкция имела много недостатков и в 1968 году^{[источник не указан 1110 дней]} была заменена на мышь с шаровым приводом.

Шаровой привод

В шаровом приводе движение мыши передаётся на выступающий из корпуса обрезиненный стальной шарик (его вес и резиновое покрытие обеспечивают хорошее сцепление с рабочей поверхностью). Два прижатых к шарику ролика снимают его движения по каждому из измерений и передают их на преобразователи угла поворота (энкодеры), преобразующие эти движения в электрические сигналы.

Основной недостаток шарового привода — загрязнение шарика и снимающих роликов, приводящее к заеданию мыши и необходимости в периодической её чистке (отчасти эта проблема исправилась путем использования металлических роликов). Несмотря на недостатки, шаровой привод долгое время доминировал, успешно конкурируя с альтернативными схемами преобразователей. В настоящее время шаровые мыши почти полностью вытеснены оптическими мышами второго поколения.

Существовало два варианта преобразователей для шарового привода.

Контактный энкодер

Контактный преобразователь представляет собой текстолитовый диск с лучевидными металлическими дорожками и тремя контактами, прижатыми к нему. Такой преобразователь достался шаровой мыши «в наследство» от прямого привода.

Основными недостатками контактных преобразователей является окисление контактов, быстрый износ и невысокая точность. Поэтому со временем производители всех мышей перешли на бесконтактные оптопарные преобразователи.

Оптический энкодер

Оптопарный координатный преобразователь в мыши с шаровым приводом

Устройство механической компьютерной мыши

Оптический преобразователь состоит из двойной оптопары — светодиода и двух фотодиодов (обычно инфракрасных) и диска с лучевидными прорезями или отверстиями, перекрывающего световой поток по мере вращения. При перемещении мыши диск вращается, и с фотодиодов снимается сигнал с частотой, соответствующей скорости перемещения мыши. Разница фаз засветки между двумя фотодиодами определяет направление вращения. Аналогичный сенсор стоит на колёсике прокрутки.

Оптические мыши первого поколения

Оптические преобразователи призваны непосредственно отслеживать перемещение мыши относительно рабочей поверхности. Исключение механической составляющей обеспечивало более высокую надёжность и позволяло увеличить разрешающую способность детектора.

Первое поколение оптических преобразователей было представлено различными схемами оптопарных преобразователей с непрямой оптической связью — светоизлучающих и воспринимающих отражение от рабочей поверхности светочувствительных диодов. Такие преобразователи имели одно общее свойство — они требовали наличия на рабочей поверхности специальной штриховки (перпендикулярными или ромбовидными линиями) или коврика для мыши. На некоторых ковриках эти штриховки выполнялись красками, невидимыми при обычном свете. Таким образом коврик может иметь картинку.

Недостатки оптических преобразователей первого поколения:

необходимость использования специального коврика и невозможность его замены другим. Кроме всего прочего, коврики разных оптических мышей часто не были взаимозаменяемыми и не выпускались отдельно;
необходимость определённой ориентации мыши относительно коврика, в противном случае мышь работала неправильно;
чувствительность мыши к загрязнению коврика (ведь пользователь трогает его когда нужно) — преобразователь плохо воспринимал штриховку на загрязнённых местах коврика;
высокая стоимость устройства.

Оптические мыши с матричным сенсором

Линза преобразователя и подсветка у оптической мыши крупным планом

Микросхема оптического преобразователя второго поколения

Второе поколение оптических мышей имеет более сложное устройство. В нижней части мыши установлен датчик телевизионного типа. Он быстро и непрерывно делает снимки поверхности стола и, сравнивая их, определяет направление и величину смещения мыши. Специальная контрастная подсветка поверхности светодиодом или лазером облегчает работу преобразователя. Оптические мыши второго поколения имеют огромное преимущество перед первым поколением; они не требуют специального коврика и работают практически на любых поверхностях, кроме зеркальных или прозрачных; даже на фторопласте (включая чёрный).

Практически единственным производителем сенсоров оптических мышей является компания Avago Technologies. Её сенсоры имеют разрешение от 16×16 до 40×40 пикселей при нескольких тысячах кадров в секунду. Специализированный цифровой сигнальный процессор для расчёта перемещений интегрирован на кристалл вместе с сенсором.

Предполагалось, что такие мыши будут работать на произвольной поверхности, однако вскоре^{[когда?]} выяснилось, что многие продаваемые модели (в особенности, первые широко продаваемые устройства) не безразличны к фактуре поверхности или рисункам на коврике. На некоторых участках рисунка графический процессор способен сильно^[как?] ошибаться, что приводит к хаотичным движениям указателя, не отвечающим реальному перемещению. Для склонных к таким сбоям мышей необходимо подобрать коврик с иным рисунком. Особенности контрастной подсветки приводят к ошибкам мыши на гладких поверхностях типа зеркал.

Пыль и ворс на оптике сенсора также приводит к ошибкам движения или эффекту мелких движений в состоянии покоя, что проявляется дрожанием указателя на экране, иногда с тенденцией сползания в ту или иную сторону.

Преобразователи второго поколения постепенно совершенствуются и в настоящее время мыши, склонные к сбоям, встречаются гораздо реже. Кроме совершенствования преобразователей, некоторые модели оборудуются двумя преобразователями перемещения сразу, что позволяет, анализируя изменения сразу на двух участках поверхности, исключать возможные ошибки. Такие мыши иногда способны работать на стеклянных, зеркальных (на которых не работают другие мыши) и оргстеклянных поверхностях.

Выпускаются специальные коврики для оптических мышей. Например, коврик, имеющий на поверхности силиконовую плёнку с взвесью блёсток (предполагается, что оптический сенсор гораздо чётче определяет перемещения по такой поверхности).

К недостаткам оптических мышей относят свечение таких мышей даже при выключенном компьютере. Поскольку большинство недорогих оптических мышей имеет полупрозрачный корпус, он пропускает красный свет светодиодов, который мешает уснуть в случае, если компьютер находится в спальне. Это происходит, если напряжение на порты PS/2 и USB подаётся от линии дежурного напряжения; большинство материнских плат позволяет изменить это перемычкой +5 V <-> +5 VSB, но в данном случае не будет возможности включать компьютер, используя клавиатуру. Для устранения этой проблемы можно купить мышку с инфракрасным светодиодом подсветки.

Оптические лазерные мыши

В последние годы была разработана новая, более совершенная разновидность оптического преобразователя — с использованием для подсветки полупроводникового лазера.

В таких мышах известны только преимущества, к которым относятся:

более высокие надёжность и разрешение;
отсутствие заметного свечения (сенсору достаточно слабой подсветки лазером видимого или, возможно, инфракрасного диапазона);
низкое энергопотребление;
имеются полностью интегрированные решения, когда лазер подсветки выполняется на том же кристалле, что и сенсор.

Индукционные мыши

Графический планшет с индукционной мышью

Индукционные мыши применяются при использовании специального коврика, работающего по принципу графического планшета, или собственно входят в его комплект. Некоторые планшеты имеют в своём составе манипулятор, похожий на мышь со стеклянным перекрестием, работающий по тому же принципу, однако немного^[как?] отличающийся реализацией, что позволяет достичь повышенной точности позиционирования за счёт увеличения диаметра чувствительной катушки и вынесения её из устройства в зону видимости пользователя.

Индукционные мыши более точны^[как?], и их не нужно правильно ориентировать. Индукционная мышь может быть «беспроводной» (к компьютеру подключается планшет, на котором она работает) и иметь индукционное питание, следовательно, не требовать аккумуляторов, как обычные беспроводные мыши.

Мышь в комплекте графического планшета позволяет сэкономить немного места на столе (при условии, что на нём постоянно находится планшет).

Индукционные мыши редки, дороги и не всегда удобны. Мышь для графического планшета практически невозможно поменять на другую (например, больше подходящую по руке и т. п.).

Гироскопические мыши

Мышь, оснащённая гироскопом, распознаёт движение не только на поверхности, но и в пространстве: её можно взять со стола и управлять движением кисти в воздухе.
Гироскопические преобразователи совершенствуются. Например, по заявлению Logitech, механические преобразователи, выполненные по технологии MEMS, используемые в мыши MX Air, миниатюрнее традиционных гироскопических. На сегодняшний день самым миниатюрным гироскопическим преобразователем укомплектованы мыши NEO MOUSE, разработанные корейской компанией NEO REFLECTION. Вес данного устройства составляет 13 граммов, а по размеру она не больше пальчиковой батарейки.

Кнопки

Кнопки — основные элементы управления мыши, служащие для выполнения основных манипуляций: выбора объекта (нажатиями), активного перемещения (то есть перемещения с нажатой кнопкой, для рисования или обозначения начала и конца отрезка на экране, который может трактоваться как диагональ прямоугольника, диаметр окружности, исходная и конечная точка при перемещении объекта, выделении текста и т. п.).

Количество кнопок на мыши ограничивает концепция их использования вслепую аналогично клавишам аккордовой клавиатуры. Однако, в отличие от её, мышь ещё необходимо перемещать тремя (большой, безымянный и мизинец) или двумя (большой и мизинец) пальцами. Таким образом, можно сделать две или три полноценные кнопки для использования параллельно с перемещением мыши по столу — под указательный, средний и безымянный пальцы (для трёх кнопок)^{[источник не указан 1155 дней]}. Крайние кнопки называют по положению — левая (под указательный палец правши), правая (и средняя, для трёхкнопочной мыши).

Долгое время двух- и трёхкнопочные концепции противостояли друг другу. Двухкнопочные мыши поначалу лидировали, так как на их стороне, кроме простоты (три кнопки проще перепутать), удобства и отсутствия излишеств, было программное обеспечение, которое тяжело загружало две кнопки. Но, смотря ни на что, трёхкнопочные мыши никогда не прекращали продаваться, пока противостоянию не пришёл конец.

Противостояние двух- и трёхкнопочных мышей закончилось после изобретения возможности с помощью мыши осуществлять прокрутку экрана. На двухкнопочной мыши появилась небольшая средняя (третья) кнопка для включения и выключения скроллинга, которая вскоре трансформировалась в колесо прокрутки (на него можно нажать, чтобы отключить или включить прокрутку).

«Apple» пришла к использованию дополнительных кнопок мыши своим путём. Изначально посчитав излишней даже вторую кнопку, до последнего времени «Apple» строила все свои интерфейсы под однокнопочную мышь. Однако современные выпускаемые фирмой «Apple» мыши, начиная с Mighty Mouse, могут программироваться под использование от одной до четырёх кнопок.

Дополнительные кнопки

Мышь **A4Tech** X7 с дополнительными кнопками

Производители постоянно стараются добавить на топовые модели дополнительные кнопки, чаще всего — кнопки под большой или указательный и реже — под средний палец. Некоторые кнопки служат для внутренней настройки мыши (например, для изменения чувствительности) или двойные-тройные щелчки (для программ и игр), на другие — в драйвере и/или специальной утилитой назначаются некоторые системные функции, например:

горизонтальная прокрутка;
двойное нажатие (double click);
навигация в браузерах и файловых менеджерах;
управление уровнем громкости и воспроизведением аудио- и видеоклипов;
запуск приложений и т. п.
Когтеобразный. Пальцы согнуты и упираются в кнопки только кончиками. «Пятка» мыши в центре ладони. Преимущество — удобство щелчков.
Ладонью. Вся ладонь лежит на мыши, «пятка» мыши, как и в когтеобразном хвате, упирается в центр ладони. Хват более приспособлен для размашистых движений шутеров.

Офисные мыши (за исключением маленьких мышей для ноутбуков) обычно одинаково пригодны для всех видов хвата. Геймерские мыши, как правило, оптимизированы под тот или иной хват — поэтому при покупке дорогой мыши рекомендуется «примерить» мышь под свой метод хвата.

Мыши для левшей

Некоторые мыши могут не подходить для левшей. Леворукие пользователи обычно выбирают симметричные мыши. Такими устройствами могут одинаково комфортно пользоваться как левши, так и правши. Для удобства использования мыши такими пользователями в компьютерных операционных системах существует возможность зеркального переназначения кнопок мыши.

Программная поддержка

Отличительной особенностью мышей как класса устройств является хорошая стандартизованность аппаратных протоколов.

Для взаимодействия с мышью по интерфейсу RS-232 стандартом де-факто является протокол MS Mouse фирмы Microsoft, разработанный для MS-DOS и поддержанный в ней драйвером mouse.com. Конкурирующий интерфейс IBM PC Mouse был вытеснен с рынка к середине 1990-x годов.
Для мыши PS/2, управляемой контроллером i8042, роль стандарта играет спецификация IBM, впервые опубликованная в документации к компьютерам PS/2; позднее спецификация была расширена для поддержки колеса прокрутки.
Базовый протокол (англ. boot protocol) для USB-мышей входит в спецификацию USB 1.1 (приложение B.2).

Благодаря этой особенности один стандартный драйвер, входящий в поставку ОС, и даже BIOS компьютера могут работать практически с любой мышью. Дополнительное ПО нужно лишь для поддержания специфичных возможностей изделия. Дополнительные возможности нестандартны и имеют ограниченную программную поддержку.

Для Windows к такой мыши прилагается программа привязки нестандартных компонентов мыши к событиям в ОС.
В дистрибутивах Linux доступна программа btnx, связывающая (переназначающая) манипуляции с мышью (в том числе и стандартные) с заданной пользователем комбинацией клавиш.

См. также

Графический планшет
Джойстик
Жесты мышью
Тачпад
Трекбол
Коврик для мыши
Leap Motion
Мышь для SNES

Примечания

Мышь // Шведова Н.Ю. (ред.) Русский семантический словарь. Толковый словарь, систематизированный по классам слов и значений. Том II. Имена существительные с конкретным значением — М.: Азбуковник, 2002. с. 129
ГОСТ Р ИСО 9241-161-2016 Эргономика взаимодействия человек-система. Часть 161. Элементы графического пользовательского интерфейса п.3.15
Курсор (маркер) // САПР. Системы автоматизированного проектирования. Книга 9. Иллюстрированный словарь —Мн.: Выш. шк., 1988.
Times: завтра исполняется 40 лет компьютерной мыши Архивная копия от 26 октября 2021 на Wayback Machine Газета. Ru, 08.12.2008
инфляционный калькулятор (неопр.). Дата обращения: 29 ноября 2008. Архивировано из оригинала 8 августа 2007 года.
Математический энциклопедический словарь / Ю. Прохоров. — 1988. — С. 824.
Презентация технологии лазерных сенсоров (неопр.). Дата обращения: 26 марта 2013. Архивировано из оригинала 28 марта 2013 года.
Avago’s miniature mouse sensor - smoother, faster, & precise mouse control (неопр.). Дата обращения: 28 марта 2013. Архивировано 3 апреля 2013 года.
Несмотря на то, что сенсорная поверхность является основным органом управления, регистрирующим большую часть команд, непосредственно щелчки обрабатываются механической кнопкой
По данным журнала «Домашний ПК»: Как вы держите мышь во время игры/работы? | Сайт журнала «Домашний ПК» (недоступная ссылка)
Device Class Definition for Human Interface Devices (HID)

Ссылки

Об истории создания компьютерной мыши
Компьютерной мыши — 40 лет
man mouse(4) Русский перевод
Ремонтируем мышь

[1] Мышь // Шведова Н.Ю. (ред.) Русский семантический словарь. Толковый словарь, систематизированный по классам слов и значений. Том II. Имена существительные с конкретным значением — М.: Азбуковник, 2002. с. 129

[2] ГОСТ Р ИСО 9241-161-2016 Эргономика взаимодействия человек-система. Часть 161. Элементы графического пользовательского интерфейса п.3.15

[3] Курсор (маркер) // САПР. Системы автоматизированного проектирования. Книга 9. Иллюстрированный словарь —Мн.: Выш. шк., 1988.

[4] Times: завтра исполняется 40 лет компьютерной мыши Архивная копия от 26 октября 2021 на Wayback Machine Газета. Ru, 08.12.2008

[5] инфляционный калькулятор (неопр.). Дата обращения: 29 ноября 2008. Архивировано из оригинала 8 августа 2007 года.

[6] Математический энциклопедический словарь / Ю. Прохоров. — 1988. — С. 824.

[7] Презентация технологии лазерных сенсоров (неопр.). Дата обращения: 26 марта 2013. Архивировано из оригинала 28 марта 2013 года.

[8] Avago’s miniature mouse sensor - smoother, faster, & precise mouse control (неопр.). Дата обращения: 28 марта 2013. Архивировано 3 апреля 2013 года.

[9] Несмотря на то, что сенсорная поверхность является основным органом управления, регистрирующим большую часть команд, непосредственно щелчки обрабатываются механической кнопкой

[10] По данным журнала «Домашний ПК»: Как вы держите мышь во время игры/работы? | Сайт журнала «Домашний ПК» (недоступная ссылка)

[11] Device Class Definition for Human Interface Devices (HID)