Dans cet article, nous examinerons les principes de fonctionnement des capteurs optiques de souris, ferons la lumière sur l'histoire de leur développement technologique et démystifierons également certains mythes associés aux « rongeurs » optiques.

Qui t'a fait...

Les souris optiques qui nous sont familières aujourd'hui retracent leur pedigree depuis 1999, lorsque les premiers exemplaires de ces manipulateurs de Microsoft sont apparus en vente en masse, et après un certain temps d'autres fabricants. Avant l'avènement de ces souris, et longtemps après, la plupart des « rongeurs » informatiques produits en série étaient optomécaniques (les mouvements du manipulateur étaient suivis par un système optique associé à la partie mécanique - deux rouleaux chargés de suivre le mouvement de la souris le long des axes x et y ; ces rouleaux, à leur tour, tournaient à partir de la bille qui roulait lorsque l'utilisateur déplaçait la souris). Bien qu'il existait également des modèles de souris purement optiques qui nécessitaient un tapis spécial pour leur travail. Cependant, de tels dispositifs n’ont pas été rencontrés souvent et l’idée même de développer de tels manipulateurs a progressivement échoué.

La « vision » des souris optiques de masse qui nous est familière aujourd'hui, basée sur les principes généraux de fonctionnement, a été « développée » dans les laboratoires de recherche de la société de renommée mondiale Hewlett-Packard. Plus précisément, dans sa division Agilent Technologies, qui n'est que relativement récemment complètement séparée en une société distincte dans la structure de HP Corporation. À ce jour, Agilent Technologies, Inc. - monopole sur le marché des capteurs optiques pour souris, aucune autre entreprise ne développe de tels capteurs, quoi qu'on vous dise sur les technologies exclusives IntelliEye ou MX Optical Engine. Cependant, les Chinois entreprenants ont déjà appris à « cloner » les capteurs Agilent Technologies. Ainsi, en achetant une souris optique bon marché, vous pourriez bien devenir propriétaire d'un capteur « gauche ».

D'où viennent les différences visibles dans le fonctionnement des manipulateurs, nous le découvrirons un peu plus tard, mais pour l'instant, commençons par considérer les principes de base du fonctionnement des souris optiques, ou plutôt de leurs systèmes de suivi de mouvement.

Comment les souris d'ordinateur "voient"

Dans cette section, nous étudierons les principes de base de fonctionnement des systèmes de suivi de mouvement optique, utilisés dans les manipulateurs modernes de type souris.

Ainsi, la « vision » d’une souris optique d’ordinateur est due au processus suivant. A l'aide d'une LED, et d'un système de lentilles focalisant sa lumière, une surface est mise en évidence sous la souris. La lumière réfléchie par cette surface, à son tour, est collectée par une autre lentille et tombe sur le capteur récepteur du microcircuit - le processeur d'image. Cette puce, à son tour, prend des photos de la surface sous la souris à haute fréquence (kHz). De plus, le microcircuit (appelons-le un capteur optique) non seulement prend des photos, mais les traite également lui-même, car il contient deux éléments clés : le système d'acquisition d'images Image Acquisition System (IAS) et un processeur de traitement d'image DSP intégré.

Basé sur l'analyse d'une série d'images successives (qui sont une matrice carrée de pixels de luminosité différente), le processeur DSP intégré calcule les indicateurs résultants indiquant la direction du mouvement de la souris le long des axes x et y, et transmet les résultats de son travailler à l'extérieur via le port série.

Si l'on regarde le schéma fonctionnel d'un des capteurs optiques, on verra que le microcircuit est constitué de plusieurs blocs, à savoir :

• le bloc principal est, bien sûr, ImageProcesseur- processeur d'image (DSP) avec récepteur de signal lumineux intégré (IAS) ;
• Régulateur de tension et contrôle de puissance- une unité de réglage de la tension et de contrôle de la consommation électrique (l'alimentation est fournie à cette unité et un filtre de tension externe supplémentaire y est connecté) ;
• Oscillateur- un signal externe est fourni à ce bloc de la puce à partir d'un oscillateur à cristal maître, la fréquence du signal entrant est d'environ quelques dizaines de MHz ;
• Contrôle mené- il s'agit d'une unité de contrôle LED, avec laquelle la surface sous la souris est mise en évidence ;
• Port série- un bloc qui transmet des données sur la direction du mouvement de la souris à l'extérieur de la puce.

Nous examinerons quelques détails du fonctionnement de la puce du capteur optique un peu plus tard, lorsque nous arriverons aux capteurs modernes les plus avancés, mais pour l'instant revenons aux principes de base de fonctionnement des systèmes optiques de suivi du mouvement des manipulateurs.

Il convient de préciser que la puce du capteur optique ne transmet pas les informations sur les mouvements de la souris directement à l'ordinateur via le port série. Les données sont envoyées à une autre puce de contrôleur installée dans la souris. Cette deuxième puce « maître » de l'appareil est chargée de répondre aux clics de souris, à la rotation de la molette de défilement, etc. Cette puce, entre autres, transmet déjà directement les informations sur la direction du mouvement de la souris au PC, convertissant les données provenant du capteur optique en signaux transmis via les interfaces PS/2 ou USB. Et déjà l'ordinateur, à l'aide du pilote de la souris, sur la base des informations reçues via ces interfaces, déplace le curseur-pointeur sur l'écran du moniteur.

C'est précisément en raison de la présence de ce « deuxième » microcircuit contrôleur, plus précisément en raison des différents types de tels microcircuits, que les premiers modèles de souris optiques différaient assez sensiblement entre eux. Si je ne peux pas trop parler des appareils coûteux de Microsoft et de Logitech (même s'ils n'étaient pas du tout « sans péché »), alors la masse de manipulateurs bon marché qui sont apparus après eux ne s'est pas comportée de manière tout à fait adéquate. Lors du déplacement de ces souris sur des tapis ordinaires, les curseurs sur l'écran faisaient d'étranges sauts périlleux, sautaient presque jusqu'au sol du bureau, et parfois... parfois ils entreprenaient même un voyage indépendant à travers l'écran lorsque l'utilisateur ne touchait pas la souris. du tout. Il en est même arrivé au point que la souris pouvait facilement sortir l'ordinateur du mode veille, enregistrant par erreur le mouvement, alors que personne ne touchait réellement le manipulateur.

À propos, si vous rencontrez toujours un problème similaire, il est résolu d'un seul coup comme ceci : sélectionnez Poste de travail\u003e Propriétés\u003e Matériel\u003e Gestionnaire de périphériques\u003e sélectionnez la souris installée\u003e accédez à son " Propriétés"\u003e dans la fenêtre qui apparaît, allez dans l'onglet "Gestion de l'alimentation" et décochez la case "Autoriser l'appareil à sortir l'ordinateur du mode veille" (Fig. 4). Après cela, la souris ne pourra plus sortir l'ordinateur de veille sous aucun prétexte, même si vous lui donnez un coup de pied :)

Ainsi, la raison d'une différence aussi frappante dans le comportement des souris optiques ne résidait pas du tout dans les « mauvais » ou les « bons » capteurs installés, comme beaucoup le pensent encore. Croyez-moi, ce n'est rien de plus qu'un mythe. Ou de la fantaisie, si vous préférez :) Des souris se comportant de manière complètement différente avaient souvent exactement les mêmes puces de capteur optique installées (heureusement, il n'y avait pas autant de modèles de ces puces, comme nous le verrons ci-dessous). Cependant, grâce aux puces de contrôle imparfaites installées dans les souris optiques, nous avons eu l'occasion de gronder fortement les premières générations de rongeurs optiques.

Cependant, nous nous sommes quelque peu éloignés du sujet. Nous retournons. En général, le système de suivi optique de la souris, en plus de la puce du capteur, comprend plusieurs éléments de base supplémentaires. La conception comprend un support (Clip) dans lequel une LED est installée et la puce du capteur elle-même (Capteur). Ce système d'éléments est monté sur un circuit imprimé (PCB), entre lequel et la surface inférieure de la souris (Base Plate) est fixé un élément en plastique (Lens), contenant deux lentilles (dont le but a été décrit ci-dessus).

Une fois assemblé, l’élément de suivi optique ressemble à celui illustré ci-dessus. Le schéma de fonctionnement de l'optique de ce système est présenté ci-dessous.

La distance optimale entre l'élément Lens et la surface réfléchissante sous la souris doit être comprise entre 2,3 et 2,5 mm. Ce sont les recommandations du fabricant du capteur. Voici la première raison pour laquelle les souris optiques se sentent mal en « rampant » sur le plexiglas de la table, toutes sortes de tapis « translucides », etc. Et il ne faut pas coller des pattes « épaisses » sur des souris optiques lorsque les anciennes tombent ou s'effacent . La souris, en raison d'une « élévation » excessive au-dessus de la surface, peut tomber dans un état de stupeur, lorsqu'il devient assez problématique de « remuer » le curseur une fois que la souris est au repos. Ce ne sont pas des fabrications théoriques, c'est une expérience personnelle :)

À propos, sur le problème de la durabilité des souris optiques. Je me souviens que certains de leurs fabricants affirmaient qu'ils dureraient éternellement. Oui, la fiabilité du système de suivi optique est élevée, elle ne peut être comparée à celle optomécanique. Dans le même temps, les souris optiques contiennent de nombreux éléments purement mécaniques qui sont sujets à l'usure de la même manière que sous la domination de la bonne vieille « optomécanique ». Par exemple, les pattes de mon ancienne souris optique étaient usées et tombaient, la molette de défilement s'est cassée (deux fois, la dernière fois irrévocablement :()), le fil du câble de connexion s'est effiloché, le couvercle du boîtier s'est décollé du manipulateur. .. mais le capteur optique fonctionne normalement, comme si de rien. Sur cette base, nous pouvons affirmer avec certitude que les rumeurs sur la durabilité prétendument impressionnante des souris optiques n'ont pas été confirmées dans la pratique. Et pourquoi, je vous prie, les souris optiques "vivent" aussi long? Après tout, de nouveaux modèles plus "parfaits créés sur une nouvelle base d'éléments. Ils sont évidemment plus parfaits et plus pratiques à utiliser. Le progrès, vous savez, est une chose continue. Voyons à quoi cela ressemblait dans le domaine de l'évolution de capteurs optiques qui nous intéressent. Voyons maintenant."

De l'histoire de la vision de la souris

Ingénieurs de développement chez Agilent Technologies, Inc. ils ne mangent pas leur pain en vain. Au cours des cinq dernières années, les capteurs optiques de l'entreprise ont subi d'importantes améliorations technologiques et leurs derniers modèles présentent des caractéristiques très impressionnantes.

Mais parlons de tout dans l'ordre. Les puces ont été les premiers capteurs optiques produits en série. HDNS-2000(Fig. 8). Ces capteurs avaient une résolution de 400 cpi (comptes par pouce), c'est-à-dire des points (pixels) par pouce, et étaient conçus pour une vitesse de déplacement maximale de la souris de 12 pouces/s (environ 30 cm/s) avec un cadre de capteur optique. taux de 1500 images par seconde. L'accélération admissible (tout en maintenant un fonctionnement stable du capteur) lors du déplacement de la souris « par à-coups » pour la puce HDNS-2000 ne dépasse pas 0,15 g (environ 1,5 m/s2).

Puis des puces de capteurs optiques sont apparues sur le marché. ADNS-2610 Et ADNS-2620. Le capteur optique ADNS-2620 prenait déjà en charge une fréquence programmable de « prise de vue » de la surface sous la souris, avec une fréquence de 1 500 ou 2 300 coups/s. Chaque photo a été prise avec une résolution de 18x18 pixels. Pour le capteur, la vitesse de fonctionnement maximale du mouvement était toujours limitée à 12 pouces par seconde, mais la limite d'accélération autorisée a augmenté à 0,25 g, avec une fréquence de « photographie » de surface de 1 500 images/s. Cette puce (ADNS-2620) n'avait également que 8 pattes, ce qui a permis de réduire considérablement sa taille par rapport à la puce ADNS-2610 (16 broches), qui ressemble au HDNS-2000. Chez Agilent Technologies, Inc. a décidé de "minimiser" ses puces, voulant rendre ces dernières plus compactes, plus économiques en consommation électrique, et donc plus pratiques pour une installation dans des manipulateurs "mobiles" et sans fil.

Le microcircuit ADNS-2610, bien qu'il s'agisse d'un « grand » analogue du 2620, a été privé de la prise en charge du mode « avancé » de 2300 coups/s. De plus, cette option nécessitait une alimentation de 5 V, alors que la puce ADNS-2620 ne coûtait que 3,3 V.

Puce à venir ADNS-2051était une solution beaucoup plus puissante que les puces HDNS-2000 ou ADNS-2610, même si extérieurement (emballage), elle leur était également similaire. Ce capteur permettait déjà de contrôler par programme la « résolution » du capteur optique, en la faisant passer de 400 à 800 cpi. La variante du microcircuit permettait également d'ajuster la fréquence des tirs de surface, et de la modifier dans une très large plage : 500, 1000,1500, 2000 ou 2300 tirs/s. Mais la taille de ces mêmes images n’était que de 16x16 pixels. À 1 500 tirs/s, l'accélération maximale autorisée de la souris pendant le « jerk » était toujours de 0,15 g, la vitesse de déplacement maximale possible était de 14 pouces/s (soit 35,5 cm/s). Cette puce a été conçue pour une tension d'alimentation de 5 V.

Capteur ADNS-2030 conçu pour les appareils sans fil et avait donc une faible consommation d'énergie, ne nécessitant que 3,3 V d'alimentation. La puce prend également en charge des fonctions d'économie d'énergie, telles que la fonction permettant de réduire la consommation d'énergie lorsque la souris est au repos (mode d'économie d'énergie pendant les périodes d'absence de mouvement), de passer en mode veille, y compris lorsque la souris est connectée via une interface USB, etc. La souris, cependant, pouvait également fonctionner en mode sans économie d'énergie : la valeur de "1" dans le bit de veille de l'un des registres de la puce rendait le capteur "toujours éveillé", et la valeur par défaut de "0" correspondait au mode de fonctionnement du microcircuit, lorsqu'au bout d'une seconde, si la souris ne bougeait pas (plus précisément, après avoir reçu 1500 clichés de surface totalement identiques), le capteur, ainsi que la souris, passaient en mode économie d'énergie. Quant aux autres caractéristiques clés du capteur, elles ne différaient pas de celles de l'ADNS-2051 : le même boîtier à 16 broches, vitesse de déplacement jusqu'à 14 pouces/s avec une accélération maximale de 0,15 g, résolution programmable de 400 et 800 cpi, respectivement, les taux d'instantanés pourraient être exactement les mêmes que ceux de la version du microcircuit considérée ci-dessus.

Ce furent les premiers capteurs optiques. Malheureusement, ils présentaient des lacunes. Un gros problème qui survenait lors du déplacement d'une souris optique sur des surfaces, en particulier avec un petit motif répétitif, était que le processeur d'image confondait parfois des zones similaires distinctes d'une image monochrome reçue par le capteur et déterminait de manière incorrecte la direction du mouvement de la souris.

En conséquence, le curseur sur l’écran ne s’est pas déplacé comme prévu. Le pointeur sur l'écran est même devenu capable d'effectuer des mouvements impromptus :) - de mouvements imprévisibles dans une direction arbitraire. De plus, il est facile de deviner que si la souris était déplacée trop vite, le capteur pourrait généralement perdre tout « lien » entre plusieurs tirs de surface ultérieurs. Ce qui a donné lieu à un autre problème : le curseur, lors d'un déplacement trop brusque de la souris, soit se contractait à un endroit, soit des phénomènes « surnaturels » se produisaient en général :) des phénomènes, par exemple, avec la rotation rapide du monde autour des jouets. Il était clair que pour la main humaine, les limitations de 12-14 pouces/s en termes de vitesse maximale de déplacement de la souris ne suffisent clairement pas. Il ne faisait également aucun doute que 0,24 s (presque un quart de seconde) alloué pour accélérer la souris de 0 à 35,5 cm/s (14 pouces/s - la vitesse maximale) est une très longue période de temps, une personne est capable de déplacer la brosse beaucoup plus rapidement. Et donc, avec des mouvements brusques de souris dans des applications de jeux dynamiques avec un manipulateur optique, cela peut être difficile...

Agilent Technologies l’a également compris. Les développeurs ont réalisé que les caractéristiques des capteurs devaient être radicalement améliorées. Dans leurs recherches, ils ont adhéré à un axiome simple mais correct : plus le capteur prend de photos par seconde, moins il est probable qu'il perde la « trace » du mouvement de la souris lorsque l'utilisateur de l'ordinateur effectue des mouvements brusques :)

Bien que, comme le montre ce qui précède, les capteurs optiques aient évolué, de nouvelles solutions soient constamment publiées, mais le développement dans ce domaine peut être qualifié de « très progressif ». Dans l’ensemble, il n’y a eu aucun changement radical dans les propriétés des capteurs. Mais le progrès technologique dans n’importe quel domaine se caractérise parfois par des sauts brusques. Il y a eu une telle « percée » dans le domaine de la création de capteurs optiques pour souris. L’avènement du capteur optique ADNS-3060 peut être considéré comme véritablement révolutionnaire !

Meilleur de

Capteur optique ADNS-3060, par rapport à ses « ancêtres », présente un ensemble de caractéristiques vraiment impressionnantes. L'utilisation de cette puce, conditionnée dans un boîtier à 20 broches, offre aux souris optiques des possibilités inédites. La vitesse de déplacement maximale autorisée du manipulateur est passée à 40 pouces/s (soit presque 3 fois !), c'est-à-dire atteint la vitesse « signe » de 1 m/s. C'est déjà très bien - il est peu probable qu'au moins un utilisateur déplace la souris à une vitesse dépassant cette limite si souvent qu'il ressente constamment une gêne lors de l'utilisation du manipulateur optique, y compris les applications de jeux. Cependant, l'accélération admissible a été multipliée par cent (!) et a atteint une valeur effrayante de 15 g (presque 150 m/s 2). Désormais, l'utilisateur dispose de 7 centièmes de seconde pour accélérer la souris de 0 au maximum 1 m/s - je pense que désormais très peu de personnes pourront dépasser cette limitation, et même alors, probablement dans les rêves :) La vitesse programmable de prendre des images de surface avec un capteur optique dans le nouveau modèle de puce dépasse 6400 ips, c'est-à-dire « bat » le « record » précédent presque trois fois. De plus, la puce ADNS-3060 peut elle-même ajuster le taux de répétition des images pour obtenir les paramètres de fonctionnement les plus optimaux, en fonction de la surface sur laquelle se déplace la souris. La « résolution » du capteur optique peut toujours être de 400 ou 800 cpi. Utilisons l'exemple du microcircuit ADNS-3060 pour considérer les principes généraux de fonctionnement des puces de capteurs optiques.

Le schéma général d'analyse des mouvements de la souris n'a pas changé par rapport aux modèles précédents - les microimages de la surface sous la souris obtenues par le capteur IAS sont ensuite traitées par le DSP (processeur) intégré dans la même puce, qui détermine la direction et la distance de mouvement du manipulateur. Le DSP calcule les valeurs de décalage relatives x et y par rapport à la position d'origine de la souris. Ensuite, la puce externe du contrôleur de souris (ce pour quoi nous en avons besoin, nous l'avons dit plus tôt) lit les informations sur le mouvement du manipulateur à partir du port série de la puce du capteur optique. Ensuite, ce contrôleur externe traduit les données reçues sur la direction et la vitesse de déplacement de la souris en signaux transmis via des interfaces standards PS/2 ou USB, qui en proviennent déjà vers l'ordinateur.

Mais approfondissons un peu les fonctionnalités du capteur. Le schéma fonctionnel de la puce ADNS-3060 est présenté ci-dessus. Comme vous pouvez le constater, sa structure n'a pas fondamentalement changé par rapport à ses lointains « ancêtres ». 3.3 L'alimentation est fournie au capteur via le bloc régulateur de tension et contrôle de puissance, le même bloc se voit attribuer la fonction de filtrage de tension, pour laquelle la connexion à un condensateur externe est utilisée. Le signal provenant du résonateur à quartz externe vers l'unité oscillateur (dont la fréquence nominale est de 24 MHz, des oscillateurs maîtres à basse fréquence ont été utilisés pour les modèles de microcircuit précédents) sert à synchroniser tous les processus de calcul se produisant à l'intérieur du microcircuit du capteur optique. Par exemple, la fréquence des instantanés d'un capteur optique est liée à la fréquence de ce générateur externe (d'ailleurs, ce dernier n'est pas soumis à des restrictions très strictes sur les écarts admissibles par rapport à la fréquence nominale - jusqu'à +/- 1 MHz) . En fonction de la valeur saisie à une certaine adresse (registre) de la mémoire de la puce, les fréquences de fonctionnement suivantes pour prendre des photos par le capteur ADNS-3060 sont possibles.

Comme vous pouvez le deviner, sur la base des données du tableau, la fréquence d'instantané du capteur est déterminée par une formule simple : Fréquence d'images = (Fréquence principale du générateur (24 MHz) / Valeur du registre de fréquence d'images).

Les images de surface (frames) prises par le capteur ADNS-3060 ont une résolution de 30x30 et représentent la même matrice de pixels dont la couleur de chacun est codée sur 8 bits, soit un octet (correspondant à 256 nuances de gris pour chaque pixel). Ainsi, chaque trame (trame) entrant dans le processeur DSP est une séquence de 900 octets de données. Mais le processeur "rusé" ne traite pas ces 900 octets d'une trame immédiatement à son arrivée, il attend que 1536 octets d'informations de pixels soient accumulés dans le tampon (mémoire) correspondant (c'est-à-dire des informations sur 2/3 supplémentaires de la trame suivante est ajouté). Et seulement après cela, la puce commence à analyser les informations sur le mouvement du manipulateur en comparant les changements dans les images de surface successives.

Avec une résolution de 400 ou 800 pixels par pouce, ils sont indiqués dans le bit RES des registres mémoire du microcontrôleur. Une valeur nulle de ce bit correspond à 400 cpi, et une valeur logique en RES met le capteur en mode 800 cpi.

Une fois que le processeur DSP intégré a traité les données d'image, il calcule les valeurs de décalage relatives du manipulateur le long des axes X et Y, en saisissant des données spécifiques à ce sujet dans la mémoire de la puce ADNS-3060. À son tour, le microcircuit du contrôleur externe (souris), via le port série, peut « extraire » ces informations de la mémoire du capteur optique à une fréquence d'environ une fois par milliseconde. Notez que seul un microcontrôleur externe peut initier le transfert de telles données, le capteur optique lui-même n'initiera jamais un tel transfert. Par conséquent, la question de l'efficacité (fréquence) du suivi du mouvement de la souris repose en grande partie sur les « épaules » de la puce du contrôleur externe. Les données du capteur optique sont transmises par paquets de 56 bits.

Eh bien, le bloc Led Control, dont est équipé le capteur, est responsable du contrôle de la diode de rétroéclairage - en modifiant la valeur du bit 6 (LED_MODE) à l'adresse 0x0a, le microprocesseur optocapteur peut faire basculer la LED vers deux modes de fonctionnement : logique " 0" correspond à l'état "la diode est toujours allumée", le "1" logique met la diode en mode "on uniquement en cas de besoin". Ceci est important, par exemple, lorsque vous travaillez avec des souris sans fil, car cela vous permet d'économiser la charge de leurs sources d'alimentation autonomes. De plus, la diode elle-même peut avoir plusieurs modes de luminosité.

En fait, tout cela relève des principes de base du capteur optique. Que peut-on ajouter d'autre ? La température de fonctionnement recommandée de la puce ADNS-3060, ainsi que de toutes les autres puces de ce type, est comprise entre 0 0С et +40 0С. Bien qu'Agilent Technologies garantisse la préservation des propriétés de fonctionnement de ses puces dans la plage de température de -40 à +85 °С.

L'avenir du laser ?

Récemment, le Web a été rempli d'articles élogieux sur la souris sans fil laser Logitech MX1000, qui utilisait un laser infrarouge pour éclairer la surface située sous la souris. Cela promettait presque une révolution dans le domaine des souris optiques. Hélas, après avoir personnellement utilisé cette souris, j'étais convaincu que la révolution n'avait pas eu lieu. Mais il ne s’agit pas de ça.

Je n'ai pas démonté la souris Logitech MX1000 (je n'en ai pas eu l'occasion), mais je suis sûr que notre vieil ami, le capteur ADNS-3060, est à l'origine de la « nouvelle technologie laser révolutionnaire ». Car, d'après les informations dont je dispose, les caractéristiques du capteur de cette souris ne sont pas différentes de celles, par exemple, du modèle Logitech MX510. Tout le « battage médiatique » est né autour de la déclaration sur le site Web de Logitech selon laquelle en utilisant un système de suivi optique laser, vingt fois (!) Plus de détails sont révélés qu'en utilisant la technologie LED. Sur cette base, même certains sites respectés ont publié des photographies de certaines surfaces, disent-ils, comme ils voient leurs souris LED et laser ordinaires :)

Bien sûr, ces photos (et merci pour cela) n'étaient pas les fleurs lumineuses multicolores avec lesquelles ils ont essayé de nous convaincre sur le site Logitech de la supériorité de l'éclairage laser du système de suivi optique. Non, bien sûr, les souris optiques n'ont commencé à « voir » rien de similaire aux photographies couleur données avec différents degrés de détail - les capteurs ne « photographient » toujours qu'une matrice carrée de pixels gris qui ne diffèrent que par une luminosité différente (traitement informations sur la couleur étendue de la palette de pixels constitueraient une charge exorbitante pour le DSP).

Estimons que pour obtenir une image 20 fois plus détaillée, il faut, désolé pour la tautologie, vingt fois plus de détails, qui ne peuvent être véhiculés que par des pixels d'image supplémentaires, et rien d'autre. On sait que la souris sans fil laser Logitech MX 1000 prend des photos de 30 x 30 pixels et a une résolution maximale de 800 cpi. Par conséquent, il ne peut être question de multiplier par vingt le niveau de détail des images. Où le chien a-t-il fouillé :), et de telles déclarations sont-elles généralement infondées ? Essayons de comprendre ce qui a provoqué l'apparition de ce genre d'informations.

Comme vous le savez, un laser émet un faisceau de lumière étroitement dirigé (avec une petite divergence). Par conséquent, l'éclairage de la surface sous la souris avec un laser est bien meilleur qu'avec une LED. Le laser fonctionnant dans le domaine infrarouge a été choisi, probablement pour ne pas éblouir les yeux par l'éventuelle réflexion de la lumière sous la souris dans le spectre visible. Le fait que le capteur optique fonctionne normalement dans la gamme infrarouge ne devrait pas surprendre - de la gamme rouge du spectre, dans laquelle fonctionnent la plupart des souris optiques LED, à l'infrarouge - "à un jet de pierre", et il est peu probable que le la transition vers une nouvelle plage optique a été difficile pour le capteur. Par exemple, le manipulateur Logitech MediaPlay utilise une LED, mais fournit également un éclairage infrarouge. Les capteurs de courant fonctionnent sans problème même avec la lumière bleue (il existe des manipulateurs avec un tel éclairage), donc le spectre de la zone d'éclairage n'est pas un problème pour les capteurs. Ainsi, en raison de l'éclairage plus fort de la surface sous la souris, nous pouvons supposer que la différence entre les endroits qui absorbent le rayonnement (obscurité) et réfléchissent les rayons (lumière) sera plus importante que lors de l'utilisation d'une LED conventionnelle - c'est-à-dire l'image sera plus contrastée.

En effet, si l'on regarde des images réelles de la surface prises par un système optique LED classique et un système utilisant un laser, on verra que la version "laser" est beaucoup plus contrastée - les différences entre les zones sombres et claires de l'image sont plus significatifs. Bien entendu, cela peut grandement faciliter le travail du capteur optique et, peut-être, l'avenir appartient aux souris dotées d'un système d'éclairage laser. Mais il est difficilement possible de qualifier de telles images « laser » vingt fois plus détaillées. C'est donc un autre mythe « nouveau-né ».

Quels seront les capteurs optiques du futur proche ? C'est difficile à dire. Ils passeront probablement à l'éclairage laser, et des rumeurs circulent déjà sur le Web concernant le développement d'un capteur avec une « résolution » de 1 600 cpi. Nous ne pouvons qu'attendre.

La souris fait partie des outils pouvant être connectés à un ordinateur pour manipuler le curseur. Le curseur, un rectangle lumineux scintillant sur l'écran, indique où se situera la prochaine action de l'opérateur. Lorsqu'une lettre est tapée, elle apparaît à l'écran à l'emplacement marqué par le curseur. Les touches de contrôle du curseur permettent à l'opérateur de déplacer le curseur sur l'écran, de haut en bas.

Mais la souris rotative sur le bureau de l'opérateur (ci-dessous) peut déplacer le curseur sur l'écran dans n'importe quelle direction à la vitesse d'une main. Les boutons de la souris permettent à l'opérateur de sélectionner des options dans l'OSD ou de tracer des lignes sur l'écran.

Il existe deux types de souris : mécaniques et optiques ; tout rentre facilement dans la paume humaine. Lorsqu'une souris mécanique (à droite) se déplace sur une surface, son mécanisme interne mesure la distance, la direction du mouvement et demande à l'ordinateur de répéter ce mouvement sur le moniteur. La souris optique (en bas à gauche) effectue cette tâche en utilisant des rayons lumineux pour déterminer la direction de la souris sur la grille. Le joystick (en bas à droite) sert de mécanisme de contrôle dans de nombreux jeux vidéo.

Mouvement de la souris et curseur

Connectée au clavier par des fils électriques, la souris amène le curseur à imiter ses mouvements sur l'écran à n'importe quelle distance et direction. Par conséquent, lors du déplacement de la souris, l'opérateur doit regarder l'écran. Puisque la souris peut se déplacer dans n’importe quelle direction, formant des lignes courbes et diagonales, c’est un excellent outil de dessin.

Comment une souris optique « voit »

La souris optique est disposée sur une grille spéciale. Lorsque la souris se déplace sur la grille, la lumière de la LED, une diode électroluminescente, pénètre dans la grille. Les lentilles et le miroir envoient des faisceaux à un capteur, ou photodétecteur, qui marque les coordonnées des lignes parcourues.

Comment fonctionne une souris mécanique

A l'intérieur d'une souris mécanique, on trouve une boule de frein associée à des disques fendus (marron) qui tourne lorsque la souris est déplacée. Une LED sur chaque disque émet de la lumière, tandis qu'une photodiode, quant à elle, compte les impulsions de lumière passant par les fentes du disque rotatif. Ces impulsions sont converties en mouvement du curseur sur l'écran.

À l'intérieur du joystick

Comme une souris, un joystick détecte les mouvements dans deux directions et coordonne les signaux. La poignée traverse l'axe mobile (au centre) et pénètre dans le coin droit du levier (en bas). Deux dispositifs électroniques, appelés résistances variables, envoient des signaux qui modifient la position de l'axe et du levier et font bouger le curseur.

3.1. Comment est fabriquée une souris ?

3.2. Pilotes de souris sous MS-DOS

3.3. Interruption du service de la souris

3.1. Comment est fabriquée une souris ? Souris opto-mécaniques

Une souris est un petit boîtier doté de deux ou trois touches qui se connecte à un ordinateur avec un câble fin :

Riz. 2. L'apparence de la souris

Les boutons sont situés sur le dessus du boîtier. Il y en a généralement deux ou trois. La fonction de ces boutons est entièrement déterminée par le logiciel. Le ballon est visible ci-dessous. Il est généralement recouvert de caoutchouc pour une meilleure adhérence à la surface de la table.

Structurellement, la souris est une boîte en plastique de forme profilée, qui contient :

Un câble flexible relie la souris à l'unité système informatique.

La figure 1 montre les composants internes d'une souris. Les composants requis suivants de la souris sont marqués sur la figure : 1 - Photoémetteur 2 - Photodétecteur 3 - Boule 4 - Rouleau rotatif 5 - Molette de pression 6 - Bouton 7 - Câble 8 - Contrôleur (microcircuit spécial)

Le principe de la souris est le suivant.

Lorsqu'un bouton de la souris est enfoncé, le contrôleur traite cet événement et envoie des informations sur l'action entreprise à l'ordinateur.

Lorsque vous déplacez la souris sur la surface, la balle tourne et sa rotation est transmise à deux rouleaux rotatifs mutuellement perpendiculaires, qui génèrent des signaux de mouvement "gauche-droite", "haut-bas". Chacun des deux rouleaux rotatifs possède un disque fendu. Lorsque le rouleau tourne, le disque rotatif à fentes passe (voir Figure 2) ou bloque (voir Figure 3) un faisceau qui émet un photoémetteur et reçoit un photodétecteur. Le signal du photodétecteur est traité par le contrôleur et envoyé à l'ordinateur. Ainsi, la rotation mécanique de la boule de la souris est convertie en un signal électrique de son mouvement, et la rotation des rouleaux est perçue et transmise à l'ordinateur.

Le logiciel associera les mouvements de la souris sur la surface de la table aux mouvements, par exemple, du curseur sur la surface de l'écran. En déplaçant la souris sur la table (et, par conséquent, le curseur sur l'écran), vous pouvez spécifier (sélectionner) divers objets à l'écran.

Si vous ouvrez le boîtier de la souris, vous verrez un mécanisme simple composé d'une bille, de deux axes avec rouleaux en caoutchouc, de deux disques troués et de quatre capteurs photo :

Riz. 3. À l'intérieur de la souris

Lorsque vous déplacez la souris sur la surface de la table, la rotation de la balle est transférée via les rouleaux en caoutchouc vers deux disques perforés. Des photocapteurs sont situés à proximité de chaque disque (deux par disque). Ils fixent le sens de rotation et l'angle de rotation des disques. Lorsque la souris bouge, les photocapteurs génèrent des impulsions qui sont transmises à l'ordinateur. Le nombre de ces impulsions dépend linéairement de la quantité de mouvement de la souris.

De nos jours, les fabricants de matériel informatique proposent une large gamme de types de souris différents. Les souris diffèrent non seulement par leur apparence et le nombre de touches, mais également par la manière dont elles sont connectées à l'ordinateur. Les souris peuvent avoir une précision différente et une interface logicielle différente.

Il existe deux manières les plus couramment utilisées pour connecter une souris à un ordinateur :

via le port série (COM1, COM2) ;

via un adaptateur spécial qui est inséré dans le connecteur d'extension de la carte mère de l'ordinateur.

Quant à l'interface logicielle, on peut en distinguer deux types :

Systèmes de souris à 3 boutons

Souris Microsoft à deux boutons

Certaines souris peuvent imiter les deux types. Le type émulé dépend de l'état du commutateur situé sur le capot inférieur du boîtier de la souris ou du fait qu'un bouton de la souris a été enfoncé lors de la mise sous tension de l'ordinateur.

Dans cette leçon, je parlerai des types de souris d'ordinateur. Nous considérerons les souris à bille, optiques et laser.

Types de souris d'ordinateur

Souris d'ordinateur- Il s'agit d'un appareil avec lequel vous pouvez sélectionner n'importe quel objet sur l'écran de l'ordinateur et les contrôler.

Les méthodes de connexion sont filaires et sans fil. Ils diffèrent les uns des autres principalement par le principe de fonctionnement. Les types les plus courants sont :

• roulement à billes;
• Optique;
• Laser.

Examinons de plus près chaque type.

Balle

L'option obsolète et la moins chère est assez grande, avec une balle caoutchoutée dépassant légèrement de la base.

Avec sa rotation, il définit une certaine direction pour deux rouleaux à l'intérieur, et ils les transmettent à des capteurs spéciaux, qui « transforment » le mouvement de la souris en déplacement du curseur sur le moniteur.

Mais il y a un inconvénient : si la balle est sale, la souris commence à coller. Un nettoyage périodique est simplement nécessaire au fonctionnement normal. De plus, une telle souris nécessite une certaine surface, car la précision du travail dépend de l'adhérence de l'appareil à celle-ci.

Optique

Une souris d'ordinateur optique ne comporte pas d'éléments rotatifs - le principe de son fonctionnement est qualitativement différent de la version précédente.

Sa conception est un petit appareil photo qui prend jusqu'à mille images par seconde. Lors du déplacement, l'appareil photo photographie la surface de travail et l'éclaire. Le processeur traite ces « instantanés » et envoie un signal à l'ordinateur : le curseur se déplace.

Un tel appareil peut fonctionner sur presque toutes les surfaces, à l'exception d'un miroir, et n'a pas besoin d'être nettoyé. De plus, une telle souris est plus petite et plus légère qu'une souris à bille.

L'inconvénient des souris optiques est leur lueur lorsque l'ordinateur est éteint. Mais ce problème peut être résolu : il suffit de déconnecter l'ordinateur de la ligne de tension.

À propos, dans de nombreux modèles modernes, ce problème est tout à fait simple à résoudre : sur la souris elle-même, il y a un bouton spécial qui éteint l'appareil.

laser

La souris laser est une version avancée de la souris optique. Le principe de fonctionnement est le même, seul un laser est utilisé pour l'éclairage, pas une LED.

Un tel raffinement a rendu l'appareil presque parfait : la souris fonctionne sur n'importe quelle surface (y compris le verre et le miroir), elle est plus fiable, économique et précise - les mouvements du curseur correspondent autant que possible au mouvement réel.

De plus, même lorsque l'ordinateur est allumé, il est peu probable qu'il interfère avec le sommeil la nuit - le rétroéclairage laser est très faible.

Filaire et sans fil

Les souris filaires sont connectées à l'ordinateur à l'aide d'un câble spécial (fil).

Les appareils sans fil n'ont pas de « queue » : ils transmettent un signal à un ordinateur via des ondes radio ou via Bluetooth. Ils sont connectés à l'aide d'un petit récepteur spécial (ressemblant beaucoup à une clé USB), qui est inséré dans le connecteur USB.

Parmi les inconvénients, il convient de noter que tous les appareils sans fil sont privés d'alimentation fixe en raison de l'absence de câble. Par conséquent, ils doivent être rechargés séparément - à partir des piles et des accumulateurs.

De plus, les « tailless » peuvent présenter des dysfonctionnements dus à une connexion pas toujours stable. Eh bien, il convient de noter qu'à un prix, ils peuvent largement dépasser ceux "à queue".

Boutons de souris d'ordinateur

Les boutons sont les commandes principales. C'est avec leur aide que l'utilisateur effectue les principales actions : ouvre des objets, sélectionne, déplace, etc. Leur nombre dans les modèles modernes peut varier, mais seuls deux boutons et une molette de défilement suffisent pour fonctionner.

C'est cette version d'une souris d'ordinateur - deux boutons et une molette - qui est la plus courante aujourd'hui.

Sur une note. Il y a souvent des souris où il y a un petit bouton près de la molette. Sa fonction est de double-cliquer sur le bouton gauche.

Certaines souris modernes possèdent un bouton supplémentaire sur le côté, sous le pouce. Il peut être programmé pour effectuer une action : par exemple, ouvrir un certain programme.

Les amateurs de jeux informatiques le traitent avec respect : il permet de programmer le choix des armes, ce qui permet un gain de temps important dans le jeu.

Les fabricants inventent constamment quelque chose de nouveau en ajoutant différents boutons, mais cela n'apporte pas d'avantages tangibles - la plupart des utilisateurs les ignorent de toute façon.

Certes, il existe des modèles « non standard » distincts qui sont utilisés avec plaisir par des spécialistes et des joueurs restreints. Par exemple, une souris trackball (avec une molette de défilement 2D) ou un mini joystick (analogue à un joystick de jeu).

Souris modernes

Souris classique à deux boutons possède toutes les qualités nécessaires : il permet d'effectuer de nombreuses manipulations (clics, glissements et autres gestes), atteint facilement le bon pixel sur le moniteur, est adapté à un travail de longue durée et est relativement peu coûteux.

Les fabricants mettent constamment à jour le design, en essayant de le rendre plus ergonomique, c'est-à-dire aussi confortable que possible pour la prise en main. Ainsi, aujourd'hui, un utilisateur quel que soit son niveau de demande peut choisir le modèle optimal - tant en termes de caractéristiques techniques qu'en termes de confort.

Il y a quelques années, Apple présentait la souris tactile. Il n'y a pas de boutons - le contrôle s'effectue à l'aide de gestes.

Un autre développement récent est ce que l'on appelle souris gyroscopique. Il reconnaît les mouvements non seulement à la surface, mais aussi dans l'air - vous pouvez le contrôler en agitant un pinceau.

Certes, une telle innovation est loin d'être parfaite : la main se fatigue vite à la gérer.

Bonjour les amis !

Aujourd'hui, nous allons parler d'un appareil très pratique auquel nous sommes si habitués et sans lequel nous ne pouvons plus imaginer travailler sur un ordinateur.

Qu'est-ce qu'une "souris" ?

"Souris" est un manipulateur de boutons, conçu avec le clavier pour saisir des informations.

En effet, il ressemble à une souris avec une queue. Un ordinateur moderne est déjà impensable sans cet engin.

La "souris" est beaucoup plus pratique à utiliser que, par exemple, le manipulateur intégré à un ordinateur portable.

Par conséquent, les utilisateurs éteignent souvent ce « tapis » d’ordinateur portable et connectent une « souris ».

Comment fonctionne cette chose pratique ?

Les premières conceptions de manipulateurs

Les premiers manipulateurs comprenaient une balle qui touchait deux rouleaux à disque.

Le bord extérieur de chaque disque avait perforation. Les puits étaient situés perpendiculairement les uns aux autres.

Un arbre était responsable de la coordonnée X (mouvement horizontal), l'autre de la coordonnée Y (mouvement vertical).

Lors du déplacement du manipulateur sur la table, la bille tournait, transférant le couple aux arbres.

Si le manipulateur était déplacé dans la direction « droite-gauche », alors l'arbre responsable de la coordonnée X tournait principalement. Le curseur sur l'écran du moniteur se déplaçait également vers la droite-gauche. Si la souris se déplaçait dans la direction « vers l'opposé d'elle-même », l'arbre responsable de la coordonnée Y tournait principalement. Le curseur sur l'écran du moniteur se déplaçait de haut en bas.

Si le manipulateur était déplacé dans une direction arbitraire, les deux arbres tournaient et le curseur se déplaçait en conséquence.

Capteurs optiques chez de vieilles souris

Ces appareils contenaient deux capteurs optiques - optocoupleurs. L'optocoupleur comprend un émetteur (LED émettant dans la gamme IR) et un récepteur - (photodiode ou phototransistor). L'émetteur et le récepteur sont situés à proximité l'un de l'autre.

Lorsque le manipulateur se déplace, les arbres sur lesquels sont fixés rigidement les disques tournent. Le bord perforé du disque traverse périodiquement le flux de rayonnement de l'émetteur vers le récepteur. En conséquence, une série d'impulsions est obtenue à la sortie du récepteur, qui est transmise à la puce du contrôleur. Plus la souris se déplace rapidement, plus les arbres tournent rapidement. Il y aura une fréquence d'impulsions plus élevée et le curseur se déplacera plus rapidement sur l'écran du moniteur.

Boutons et molette de défilement

Tout manipulateur possède au moins deux boutons.

Un double « clic » (appui) sur l’un d’eux (généralement celui de gauche) démarre l’exécution d’un programme ou d’un fichier, un clic sur l’autre lance un menu contextuel pour la situation correspondante.

Les appareils conçus pour les jeux informatiques peuvent avoir 5 à 8 boutons.

En cliquant sur l'un d'eux, vous pouvez tirer sur le monstre depuis un lance-grenades, sur l'autre - pour lancer une fusée, sur le troisième - pour y décharger un bon vieux disque dur.

Les souris modernes ont également un défilement - une molette de défilement, ce qui est très pratique lors de la visualisation d'un document volumineux. Vous ne pouvez visualiser un tel document qu'en tournant la molette et sans utiliser les boutons. Certains modèles ont deux roues défilement, tandis que vous pouvez afficher du texte ou une image graphique en vous déplaçant de haut en bas, de gauche à droite.

Il y a généralement un autre bouton sous la molette de défilement. Si vous visualisez le document en faisant tourner la molette et en appuyant simultanément dessus, le pilote du manipulateur active un mode tel que le document lui-même commence à remonter l'écran. La vitesse de déplacement dépend de la vitesse à laquelle l'utilisateur a fait tourner la molette avant d'appuyer dessus.

Dans ce mode, le curseur change de style. Cela augmente encore la commodité... Bref, ils l'ont récupéré, cuit, mâché, il ne reste plus qu'à l'avaler. Une nouvelle pression sur la molette permet de passer du mode « affichage automatique » au mode normal.

Souris optiques

À l'avenir, le manipulateur a été amélioré.

Des « souris » dites optiques sont apparues.

De tels appareils contiennent des émissions Diode électro-luminescente(généralement rouge), un prisme en plastique réfléchissant transparent, un capteur de lumière et un contrôleur de contrôle.

La LED émet des rayons réfléchis par la surface et captés par le capteur.

Lorsque le manipulateur se déplace, le flux de rayonnement reçu change, qui est capturé par le capteur et transmis au contrôleur, qui génère des signaux standard pour une interface spécifique. Souris optique plus sensible au mouvement et ne nécessite pas de tapis pour lui-même, comme l'ancien manipulateur de balle.

Dans une souris optique, il n'y a pas de pièces frottantes (à l'exception du potentiomètre dont la rotation est transmise depuis la molette de défilement), qui s'usent ou s'encrassent. C'est aussi un avantage.

Problèmes possibles avec les manipulateurs

La souris, comme toute technique, a une durée de vie limitée. Ce n’est un secret pour personne : la majeure partie de la technologie informatique est fabriquée en Chine. Le but de toute entreprise étant le profit, les camarades chinois économisent même sur les câbles pour souris, en les rendant aussi fins que possible.

Le premier point faible des manipulateurs est donc le câble.

Plus souvent falaise interne un ou plusieurs noyaux se produisent au point où le câble entre dans la souris.

Le câble a 4 fils, deux d'entre eux sont l'alimentation, le troisième est la fréquence d'horloge, le quatrième est l'information.

Si la souris n'est pas vue par l'ordinateur, la première étape consiste à « appeler » le câble.

Si une rupture est détectée, vous devez couper une partie du câble avec un connecteur (derrière le point d'entrée du câble dans le boîtier « souris » plus près du connecteur) et la partie restante jusqu'au circuit imprimé du manipulateur, en observant bien sûr , les couleurs.

Souris PS/2 je ne peux pas allumer en déplacement .

Sinon, son contrôleur (son petit « cerveau ») pourrait tomber en panne. Et c'est bien si cela se limite à cela. Le contrôleur d'interface PS/2 de la carte mère peut également tomber en panne, ce qui est bien pire.

Si le câble est intact et que la souris n'est pas reconnue par le contrôleur, il est fort probable que son contrôleur soit en panne et qu'il doive être remplacé. Une rupture de câble dans les souris optiques peut également être suspectée par l'absence de lueur de la LED (qui est située près de la surface qui roule sur la table). Dans d'autres cas, la lueur peut ne pas être due à un dysfonctionnement de la LED ou du contrôleur, mais cela est rare.

Manipulateurs avec interface COM ou USB Peut allumez en déplacement. Cependant, à l'heure actuelle, on ne trouve pratiquement pas d'appareils dotés d'une interface COM.

Vous devez « cliquer » sur la souris plusieurs milliers de fois et les boutons peuvent échouer après une longue période. Pour remplacer le bouton, vous devez démonter le manipulateur et en souder un autre. Il n’est pas nécessaire d’utiliser le même que l’ancien. L'essentiel ici est de respecter la hauteur afin de conserver la longueur de course des touches. Cependant, les manipulateurs sont depuis longtemps très abordables et la plupart des utilisateurs ne se soucient pas de leur réparation.

Disons "merci" aux bonnes vieilles "souris" avec une boule dans le ventre - elles nous ont bien servi...

En terminant l'article, nous notons qu'il existe des variétés de manipulateurs avec émetteur laser au lieu d'une LED, qui permet un positionnement du curseur plus précis et plus rapide. Cette vitesse et cette précision sont particulièrement demandées dans les jeux.

Il existe également des "souris" sans fil (radio), dans lesquelles l'échange d'informations avec l'ordinateur s'effectue non pas par fil, mais par canal radio. Par conséquent, ils contiennent leur propre source d'alimentation - une paire de cellules galvaniques de type doigt de taille AA ou AAA. Rappelons encore une fois que le connecteur du manipulateur est inséré dans l'un des ports.

C'est tout pour aujourd'hui.

Victor Geronda était avec vous.

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