Трекбол: Құрылысы, тарихы және қолданылуы

Кіріспе

Ойын
Бағыттауыш құрылғысы

Трекбол – екі оське айналуын анықтайтын сенсорлары бар ұяда орналасқан доптан тұратын бағыттауыш құрылғы. Ол, доптың сыртқа шығып тұрған бөлігі көрінетін, төңкерілген тышқан сияқты. Пайдаланушылар допты иық, саусақтары немесе алақанымен домалатып, экрандағы курсорды қажетті жерге орналастырады, ал батырмаларды басу үшін саусақтарының ұштарын қолданады. Көптеген трекболдарда операторлар допты жалғастырып домалату үшін саусақтарын, бас бармақтарын немесе қолын көтеріп, қайта орналастыру керек, ал тышқанды толығымен көтеріп, жаңадан орналастыру қажет болады. Кейбір трекболдардың үйкелісі өте төмен, сондай-ақ олар фенолдік шайыр сияқты тығыз материалдан жасалған, сондықтан оларды инерциямен айналдырып, жылдам қозғалыс жасауға болады. Трекболдың батырмалары тышқан батырмаларымен бірдей орналасуы мүмкін немесе пайдаланушының қалауынша конфигурациялануы мүмкін. Үлкен трекболдар CAD жұмыс станцияларында оңай және жоғары дәлдік үшін жиі қолданылады. Сенсорлық панельдер кеңінен таралғанға дейін кішкентай трекболдар портативті компьютерлерде (мысалы, BlackBerry Tour) көп қолданылды, себебі тышқанды пайдалануға қолайлы жағдай болмауы мүмкін. Кейбір кішкентай "бас бармақ трекболдары" пернетақтаның бүйініне бекітіліп, тышқан батырмаларымен бірдей функцияға ие кіріктірілген батырмалары бар.

Тарих

Трекболды Ральф Бенджамин Британдық Корольдік Әскери-теңіз флотының ғылыми қызметінде жұмыс істеген кезде Екінші дүниежүзілік соғыстан кейінгі кезеңдегі Comprehensive Display System (CDS) деп аталатын радарлық сызбалау жүйесінің бөлігі ретінде ойлап тапты. Бірақ, жасалған жалғыз прототипі металл доптың екі резеңке жабынталған дөңгелек үстінде сырғуына негізделген. CDS-нің өндірістік нұсқаларында джойстиктер қолданылды. CDS жүйесін сондай-ақ Ferranti Canada компаниясының бірнеше инженерлері қарады, олар Канадаға оралып, 1952 жылы Канада Корольдік теңіз флотының DATAR жүйесін әзірлеуді бастады. Басты дизайнерлер Том Кранстон, Фред Лонгстафф және Кенион Тейлор негізгі инпут ретінде трекболды таңдады, ролик ретінде стандартты бес саусақты боулинг добын пайдаланды. DATAR Бенджаминнің дисплейіне ұқсас болды, бірақ траекторияны есептеу үшін цифрлық компьютерді қолданды және нәтижелі деректерді жұмыс тобындағы басқа кемелерге импульстік кодты модуляциялау радио сигналдары арқылы жіберді. DATAR-дың трекболы қозғалысты анықтау үшін төрт дискіден пайдаланды, олардың әрқайсысы X және Y бағыттары үшін екі дискіден тұрды. Бірнеше қосымша роликтер механикалық қолдауды қамтамасыз етті. Допты қозғалтқанда, дискідер айналып, олардың сыртқы жиегіндегі контактілер сымдармен мерзімді байланыс жасап, доптың әрбір қозғалысымен шығыс импульстарын тудыратын. Импульстарды санау арқылы доптың физикалық қозғалысын анықтауға болады. 1966 жылдан бастап американдық Orbit Instrument Corporation компаниясы X Y Ball Tracker деп аталатын құрылғыны шығарды, ол радарлық ұшу басқаруының пультеріне енгізілді. Telefunken Konstanz командасы неміс компаниясы үшін ұқсас трекбол құрылғысын жасады, бұл Telefunken TR 440 негізіндегі Telefunken компьютерлік инфрақұрылымын, TR 86 процестік компьютерін және SIG 100 86 видео терминалын дамытудың бір бөлігі болды, ол 1965 жылы басталды. Кейінгі трекбол модельдерінде электрлік контактілер электрлік контактілердің орнына кішкентай ойықтары бар оптикалық дөңгелекпен ауыстырылды. Бір жағынан жарықтандыру үшін жарықдиодты (LED) және екінші жағынан оптикалық сенсорды қолдана отырып, дөңгелектің айналуы жарықты мезгіл-мезгіл тосып, тоқтатып, сенсор айналуды көрсету үшін электр импульстарын тудырады. Тышқандар да қозғалысты анықтау үшін осы негізгі жүйені қолданды, бірақ доп үстелмен немесе тышқан төсегімен жанасқандықтан қиындықтар туындады. Жылмақ қозғалысты қамтамасыз ету үшін доптар көбінесе сырғуға қарсы жабынмен жабылатын, ол дизайн бойынша жабысқақ болатын. Тышқанды айналдырғанда кез келген лас заттар жиналып, жүйеге түсіп, дөңгелектерді бітетіп, тазалау қажет болатын. Ал трекбол тек пайдаланушының қолымен жанасады, ол көбінесе таза болады. 1990 жылдардың соңында тышқандар мен трекболдар доптағы нүктелерді қадағалайтын тікелей оптикалық іздеуді қолдана бастады, бұл сырғуға қарсы жабынның қажеттілігін жойды. Қазіргі заманғы тышқандар сияқты, көптеген трекболдарда негізінен жүгіру үшін арналған қосымша құрылғы бар. Кейбірде тышқандардағы сияқты дөңгелектер болады, бірақ ең көп таралған түрі – шардың айналасына айналатын «дөңгелек сақинасы». Kensington SlimBlade Trackball шардың өзін үш өлшемде жүгіру үшін қадағалайды. 2020 жылдарға дейін екі ірі компания тұтынушыларға арналған трекболдарды әзірледі және өндірді – Logitech және Kensington, бірақ Logitech өнімдерін екі модельге дейін қысқартты. Басқа кіші компаниялар кейде өнімдерінің қатарында трекбол ұсынады. Microsoft The Microsoft Trackball Explorer сияқты танымал модельдерді шығарды, бірақ содан бері барлық өнімдерін тоқтатты. 2017 жылдың қыркүйегінде Logitech соңғы трекбол тышқанынан 6 жыл өткеннен кейін MX Ergo тышқанын шығару туралы хабарлады.

The trackball was invented as part of a post World War II era radar plotting system named Comprehensive Display System (CDS) by Ralph Benjamin when working for the British Royal Navy Scientific Service. but only a prototype using a metal ball rolling on two rubber coated wheels was ever built Production versions of the CDS used joysticks. The CDS system had also been viewed by a number of engineers from Ferranti Canada, who returned to Canada and began development of the Royal Canadian Navy's DATAR system in 1952. Principal designers Tom Cranston, Fred Longstaff and Kenyon Taylor chose the trackball as the primary input, using a standard five pin bowling ball as the roller. DATAR was similar in concept to Benjamin's display, but used a digital computer to calculate tracks, and sent the resulting data to other ships in a task force using pulse code modulation radio signals. DATAR's trackball used four disks to pick up motion, two each for the X and Y directions. Several additional rollers provided mechanical support. When the ball was rolled, the pickup discs spun and contacts on their outer rim made periodic contact with wires, producing pulses of output with each movement of the ball. By counting the pulses, the physical movement of the ball could be determined. Since 1966, the American company Orbit Instrument Corporation produced a device named X Y Ball Tracker, a trackball, which was embedded into radar flight control desks. A similar trackball device at the German was constructed by a team around de of Telefunken Konstanz as part of the development for the Telefunken computer infrastructure around the main frame Telefunken TR 440, process computer TR 86 and video terminal SIG 100 86, which began in 1965. In later trackball models the electrical contacts were replaced by an optical chopper wheel, which had small slots cut into it in rather than electrical contacts. With an LED for illumination from one side and an optical sensor on the other, rotation of the wheel periodically blocks and unblocks the light, so the sensor produces electrical pulses to indicate that rotation is occurring. Mice used the same basic system for determining motion, but had the problem that the ball was in contact with the desk or mousepad. In order to provide smooth motion the balls were often covered with an anti slip surface treatment, which was, by design, sticky. Rolling the mouse tended to pick up any dirt and drag it into the system where it would clog the chopper wheels, demanding cleanup. In contrast the trackball is in contact only with the user's hand, which tends to be cleaner. In the late 1990s both mice and trackballs began using direct optical tracking which follows dots on the ball, avoiding the need for anti slip surface treatment. As with modern mice, most trackballs now have an auxiliary device primarily intended for scrolling. Some have a scroll wheel like most mice, but the most common type is a “scroll ring” which is spun around the ball. Kensington's SlimBlade Trackball similarly tracks the ball itself in three dimensions for scrolling. and into the 2020s, two major companies developed and produce consumer trackballs, Logitech and Kensington, although Logitech has narrowed its product line to two models. Other smaller companies occasionally offer a trackball in their product line. Microsoft produced popular models including The Microsoft Trackball Explorer, but has since discontinued all of its products. In September 2017 Logitech announced release of MX Ergo Mouse, which was released after 6 years of its last trackball mouse.

Арнайы қолданулар

Кейде үлкен трекболдар арнайы мақсаттағы компьютерлік жұмыс орындарында, мысалы, әуе қозғалысын басқару бөлмесіндегі радар консольдарында немесе кемедегі немесе су асты кемесіндегі сонарлық жабдықтарда кездеседі. Қазіргі заманғы жабдықтарда тышқан қолданылуы мүмкін, себебі көптеген адамдар оны қалай пайдалану керектігін біледі. Дегенмен, әскери ұшаққа қарсы радарлар, коммерциялық авиалайнерлер (мысалы, Airbus A380 және Airbus A350) және су асты кемелерінің сонарлары трекболдарды пайдалануды жалғастырады, өйткені оларды тозуға төзімдірек етуге және жедел төтенше жағдайларда пайдалануға ыңғайлы етуге болады. Үлкен және сапалы жасалғандары жоғары дәлдікті жұмысты жеңілдетеді, сондықтан олар осы салаларда (оларды көбінесе «трекерлік доптар» деп атайды) және компьютерлік жобалауда қолданылуы мүмкін. Трекболдар видео ойындарда, әсіресе ертедегі аркада ойындарында пайда болды (трекбол аркада ойындарының тізімін қараңыз). 1978 жылдың наурызында Sega World Cup футбол ойынын шығарды. 1978 жылдың қазан айында Atari Atari Football ойынын шығарды, ол трекболды танымал етті, ал ойынның жасаушылары оның жапон футбол ойынынан шабыланғанын айтты. Басқа да танымал трекбол ойындарына Atari-дің Centipede және Missile Command жатады – Atari оны «TRAK BALL» тауарлық белгісі ретінде тіркеді. Консольдік трекболдар, қазір сирек кездесетін, 1980-ші жылдардың басында кең таралған: Atari 2600 және 5200 консольдері, сондай-ақ бәсекелес ColecoVision консолі, стандартты контроллер ретінде джойстик қолданғанмен, әрқайсысында қосымша құрылғы ретінде болды. 1996 жылы шыққан Apple Pippin консоліне стандартты түрде трекбол орнатылған. Трекболдар кейде электронды спортта қолданылды, себебі 2000 жылдардың басында оптикалық тышқандар кеңінен қолданысқа енгенге дейін олар шарлы тышқандарға қарағанда сенімдірек болды, бірақ қазір олар өте сирек, өйткені оптикалық тышқандар жоғары жылдамдық пен дәлдік ұсынады. Кейін 1996 жылы Mad Catz Assassin 3D негізінде Panther XL-ді шығарды. Бұл комбинация екі қолмен нысана алуға мүмкіндік береді және бірінші тұлғадан ату ойындарында әдетте қолданылатын дәстүрлі тышқан мен пернетақта комбинациясын ауыстырады. Көптеген ойындар аналогтық ойыншы қозғалысын қолдайды, мысалы Valve-тің Half-Life және id Software-тің Quake сериясы. 2020 жылға қарай бір кәсіби eSport ойыншысы трекболды пайдаланғаны белгілі болды. Кейбір қоғамдық интернет терминалдарында трекболдар нұсқау құралы ретінде ұсынылады. Тышқаннан айырмашылығы, трекболды консольге оңай орнатуға болады және оны жыртып алуға немесе қиратуға болмайды. Мысалдар: Ұлыбританиядағы кейбір McDonald's дүкендеріндегі интернет-шолу консольдері және BT Broadband Internet қоғамдық телефон кабиналары. Бұл қарапайымдық және беріктік оларды өнеркәсіптік компьютерлерде пайдалануға да қолайлы етеді. Жеке компьютерлерге арналған трекболдар жылдамдықсыз болғандықтан, олар тышқанға қарағанда аз орынды алады, бұл кішкентай үстел немесе сөреге орнатылған терминал сияқты шектеулі немесе бұзылған жерлерде пайдалануды жеңілдетеді. Олар зертханалық жағдайларда да осы себеппен артықшылыққа ие. Трекболдар жиі ноутбуктерге қосылған, бірақ 1990 жылдардың соңынан бастап оларды сенсорлық тақталар және бағыттау таяқшалары алмастырды. Трекболдар әлі де стандартты үстел компьютерлерінде жеке құрылғы ретінде қолданылады, бірақ бұл қолданыс жаңа үстел операциялық жүйелерінде көп сенсорлық басқарудың таралуына байланысты сенсорлық тақталарға көшіп барады.

Large trackballs are sometimes seen on computerized special purpose workstations, such as the radar consoles in an air traffic control room or sonar equipment on a ship or submarine. Modern installations of such equipment may use mice instead, since most people now already know how to use one. However, military mobile anti aircraft radars, commercial airliners (such as Airbus A380 and Airbus A350) and submarine sonars tend to continue using trackballs, since they can be made more durable and more fit for fast emergency use. Large and well made ones allow easier high precision work, for which reason they may still be used in these applications (where they are often called "tracker balls") and in computer aided design. Trackballs have appeared in video games, particularly early arcade games (see a List of trackball arcade games). In March 1978, Sega released World Cup, an association football game with trackball controls. In October 1978, Atari released Atari Football, which popularized the use of a trackball, with the game's developers mentioning it was inspired by an earlier Japanese association football game. Other notable trackball games include Atari's Centipede and Missile Command – Atari trademarked it "TRAK BALL". Console trackballs, now fairly rare, were common in the early 1980s: the Atari 2600 and 5200 consoles, as well as the competing ColecoVision console, though using a joystick as their standard controller, each had one as an optional peripheral. The Apple Pippin, a console introduced in 1996, had a trackball built into its gamepad as standard. Trackballs were occasionally used in e sports prior to the mainstreaming of optical mice in the early 2000s because they were more reliable than ball mice, but now they are extremely rare because optical mice offer superior speed and precision. Later in 1996, Mad Catz released the Panther XL, which was based on the Assassin 3D. This combination provides for two hand aiming and a high accuracy and consistency replacement for the traditional mouse and keyboard combo generally used on first person shooter games. Many such games natively support joysticks and analog player movement, like Valve's Half Life and id Software's Quake series. as of 2020, one professional eSport player was known for using a trackball. Trackballs are provided as the pointing device in some public internet access terminals. Unlike a mouse, a trackball can easily be built into a console, and cannot be ripped away or easily vandalized. Two examples are the Internet browsing consoles provided in some UK McDonald's outlets, and the BT Broadband Internet public phone boxes. This simplicity and ruggedness also makes them ideal for use in industrial computers. Because trackballs for personal computers are stationary, they may require less space for operation than a mouse, simplifying use in confined or cluttered areas such as a small desk or a rack mounted terminal. They are generally preferred in laboratory setting for the same reason. Trackballs were often included in laptop computers, but since the late 1990s these have been replaced by touchpads and pointing sticks. Trackballs are still used as separate input devices with standard desktop computers, but this application is also moving to touchpads due to the prevalence of multi touch gesture control in new desktop operating systems.

Эргономиялық

Қозғалыс шектеуі бар адамдар трекболды көмекші технологиялық құрылғы ретінде пайдаланады. Графикалық интерфейсті операциялық жүйелердің кең таралғаны олар үшін балама нұсқау құрылғысына қол жеткізуді одан да маңыздырақ етті. Қарастырылатын көптеген балама жүйелер бар. Трекболдың басқару бетімен жұмыс істеу оңай, ал түймелерді көрсеткіштің орнын өзгертусіз басуға болады. Трекбол пайдаланушылары көбінесе құрылғыны тек тегіс үстелде ғана емес, басқа да жағдайларда қолдануға болатынын айтады. Мысалы, төсек үстінде ноутбукпен жұмыс істеу кезінде немесе креслодан сымсыз түрде компьютерге фильм ойнату үшін де пайдалануға болады. Олар қайықтар сияқты тұрақсыз беттерде де тиімді, онда тербелмелі палуба қажетсіз кіріс деректерін тудыруы мүмкін. Трекболдар көбінесе бас бармақпен басқарылады, диаметрі бір дюйм немесе одан кіші шар бір саусақпен (көбінесе бас бармақпен) жылдырылады, ал түймелер басқа саусақтармен басылады. Сонымен қатар, саусақпен басқарылатын трекболдар да бар, олардағы шардың диаметрі екі дюймнен асады және оны ортаңғы саусақтармен жылдырса, бас бармақ пен кішкентай саусақ түймелерді басады. Пайдаланушылар ыңғайлылығы, қозғалғыштығы, дәлдігі немесе қолдың/білезіктің бір бөлігіне түсетін күшті азайту себептерімен бір форматты таңдайды. Көптеген саусақпен басқарылатын үлгілер симметриялы болып келеді, оларды оң және сол қолмен пайдалануға болады, ал бас бармақпен басқарылатын үлгілер асимметриялы болады немесе "оң/сол қолға арналған" болып табылады, бұл ең кішкентай үлгілерді ауада ұстауға мүмкіндік береді. Сол қолға арналған бас бармақпен басқарылатын трекболдарға сұраныс аз болғандықтан көбінесе қол жетімді болмайды. Кейбір компьютер пайдаланушылары эргономикалық себептерге байланысты трекболды әдеттегі тышқаннан артық көреді. Қай бағыттағы құрылғының көптеген қолданулар үшін тиімдірек екенін анықтау үшін жүргізілген зерттеулердің нақты нәтижелері жоқ сияқты. Пайдаланушыларға әртүрлі құрылғыларды сынап көру және ыңғайлылық үшін дұрыс позаны сақтау және үзіліс жасау ұсынылады. Кейбір мүмкіндігі шектеулі пайдаланушылар трекболды қолдану оңай деп санайды, өйткені олар бүкіл қолды емес, тек бас бармақты қозғату керек, ал басқалары бас бармақтың шаршауына тап болады. Егде саягөйлер кейде тышқанды қос басу кезінде қозғалмай ұстап тұруда қиындық көреді; трекбол оларға түймешікті басу кезінде шарды босатуға мүмкіндік береді. Пайдаланушы мәзірлерді немесе веб-сайттарды қарап жатқанда, жазудың орнына трекболды теледидар пульті сияқты оң қолында ұстап, шарды оң бас бармағымен басқарып, сол бас бармағымен түймелерді басуға болады, бұл саусақтарға демалыс береді.

People with a mobility impairment use trackballs as an assistive technology input device. Access to an alternative pointing device has become even more important for them with the dominance of graphically oriented operating systems. There are many alternative systems to be considered. The control surface of a trackball is easier to manipulate and the buttons can be activated without affecting the pointer position. Trackball users also often state that they are not limited to using the device on a flat desk surface. Trackballs can be used whilst browsing a laptop in bed, or wirelessly from an armchair to a PC playing a movie. They are also useful for computing on boats or other unstable platforms where a rolling deck could produce undesirable input. Trackballs are generally either thumb operated, with a ball about an inch in diameter or smaller moved by one digit (almost always the thumb) and the buttons clicked by others, or finger operated, with a ball over two inches in diameter operated by the middle fingers and the buttons by the thumb and little finger. Users favor one format or another for reasons of comfort, mobility, precision, or because it reduces strain on one part of the hand/wrist. Most, but not all, finger operated designs are symmetrical in design, making them usable by both hands, while thumb operated designs are by their nature asymmetric or “handed,” allowing the smallest examples to be held in the air. Thumb operated trackballs are not generally available in left handed configurations, due to small demand. Some computer users prefer a trackball over the more common mouse for ergonomic reasons. There seems to be no conclusive evidence from studies performed to determine which type of pointing device works best for most applications. Application users are encouraged to test different devices, and to maintain proper posture and scheduled breaks for comfort. Some disabled users find trackballs easier since they only have to move their thumb relative to their hand, instead of moving the whole hand, while others incur unacceptable fatigue of the thumb. Elderly people sometimes have difficulty holding a mouse still while double clicking; the trackball allows them to let go of the ball while using the button. At times when a user is browsing menus or websites rather than typing, it is also possible to hold a trackball in the right hand like a television remote control, operating the ball with the right thumb and pressing the buttons with the left thumb, thus giving the fingers a rest.

Мобильді құрылғылар

Кейбір мобильді құрылғыларда трекболдар бар, оның ішінде BlackBerry желісіндегі, T Mobile Sidekick 3 және көптеген ерте HTC смартфондары. Бұл кішкентай трекболдар мобильді құрылғының қалыңдығына сыйымды етіп жасалған және саусақтың немесе бас бармақтың ұшымен басқарылады. Көптеген смартфондарда олардың орнына сенсорлық экрандар келді, алайда BlackBerry желісінде олар кейінірек сенсорлық экрандармен алмастырылмас бұрын "оптикалық трекбол" немесе "оптикалық тачпад" арқылы ауыстырылды.

Тышқандар

Дөңгелектің орнына кейбір тышқандар кішкентай шармен (кейде "прокрутка шар" деп те аталады) жабдықталған. Мысалы, Apple компаниясының Mighty Mouse модельдерін атауға болады. Жағында үлкен шарға (трекболға) ие тышқандар жылжымай тұру үшін арналған болуы мүмкін, олар тышқанды жылжытудың орнына курсорды жылжыту үшін трекболды пайдаланады.