編輯帶你認(rèn)識(shí)鼠標(biāo)：鼠標(biāo)的前世與今生
泡泡網(wǎng)鼠標(biāo)鍵盤頻道3月19日 鼠標(biāo)誕生之際本人們稱之為“顯示系統(tǒng)縱橫位置指示器”，因形似老鼠而得名“鼠標(biāo)”（也有滑鼠之稱）?！笆髽?biāo)”的標(biāo)準(zhǔn)稱呼應(yīng)該是“鼠標(biāo)器”，英文名“Mouse”。鼠標(biāo)的使用是為了使計(jì)算機(jī)的操作更加簡(jiǎn)便，來代替鍵盤那繁瑣的指令。如今人們的日常辦公不能沒有鼠標(biāo)，但對(duì)于天天在握在手中的鼠標(biāo)你是否真正的了解它？是否知道它的過去和現(xiàn)在？對(duì)于它的結(jié)構(gòu)、性能、工作原理是否明白？為了讓大家更進(jìn)一步的了解鼠標(biāo)，小編在此特別策劃了有關(guān)鼠標(biāo)的一些介紹，首先從鼠標(biāo)的《前世與今生》談起。
鼠標(biāo)的創(chuàng)造者
道格拉斯·恩格爾巴特（Douglas C. Engelbart）——鼠標(biāo)的發(fā)明人和超文本研究的先驅(qū)。1964年，道格拉斯·恩格爾巴特發(fā)明了全球先進(jìn)只鼠標(biāo)，但當(dāng)時(shí)并沒有急于公眾于世，而是在1968年的舊金山秋季計(jì)算機(jī)研討會(huì)上進(jìn)行了展出。后來這款鼠標(biāo)在1973年時(shí)隨Xerox（施樂）推出的Alto電腦而正式發(fā)售。
道格拉斯·恩格爾巴特人物簡(jiǎn)介：
恩格爾巴特1925年1月30日生于美國(guó)俄勒岡州的波特蘭(Portland)。1948年在俄勒岡州立大學(xué)取得學(xué)士學(xué)位，1956年在加州大學(xué)伯克利分校取得電氣工程／計(jì)算機(jī)博士學(xué)位。完成學(xué)業(yè)以后，進(jìn)入著名的斯坦福研究所SRI工作，一干就是20年。他離開SRI以后，先后在Tymshare公司和McDonnell Dougllas公司任高級(jí)研究員。1989年，他和女兒克里斯蒂娜·恩格爾巴特（Christina Engelbart）一起在硅谷Palo Alto創(chuàng)建Bootstrap研究所，并領(lǐng)導(dǎo)該所的研究工作至今。
鼠標(biāo)之父 道格拉斯·恩格爾巴特
恩格爾巴特最早設(shè)計(jì)的鼠標(biāo)在目前看來只是一個(gè)非常簡(jiǎn)陋的木質(zhì)盒子（X-Y Position Indicator for a Display System），它是利用鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)引發(fā)電阻變化來實(shí)現(xiàn)光標(biāo)的定位和控制的。這款鼠標(biāo)底部裝有兩個(gè)相互垂直的圓輪裝置，每個(gè)圓輪分別帶動(dòng)一個(gè)機(jī)械變阻器，當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)之時(shí)會(huì)改變變阻器的電阻值。為了配合當(dāng)時(shí)GUI的移動(dòng)，鼠標(biāo)從一開始就融入移動(dòng)、命令兩種理念，而對(duì)于目前的鼠標(biāo)來說，其工作原理并沒有發(fā)生本質(zhì)的轉(zhuǎn)變，道格拉斯博士為鼠標(biāo)的誕生和發(fā)展打下了極為件事的基礎(chǔ)。
道格拉斯·恩格爾巴特與世界靠前款鼠標(biāo)
人們?cè)谑髽?biāo)發(fā)展歷史中將第一代鼠標(biāo)將其定義為“輪式機(jī)械鼠標(biāo)”，而在它誕生以后的40多年發(fā)展中又先后經(jīng)歷了滾球式機(jī)械鼠標(biāo)時(shí)期——光電機(jī)械鼠標(biāo)時(shí)期——光電鼠標(biāo)時(shí)期——光學(xué)鼠標(biāo)時(shí)期——激光鼠標(biāo)時(shí)期等幾個(gè)過程。以下就具體來介紹一下這些“鼠標(biāo)時(shí)期”。
輪式機(jī)械鼠標(biāo)
輪式機(jī)械鼠標(biāo)最早誕生于1964年，由鼠標(biāo)之父道格拉斯·恩格爾巴特所涉及。這款鼠標(biāo)底部所用的并非是我們印象中的“滾球”，而是兩片非球形的圓輪（好比是車轱轤）。這兩個(gè)圓輪之間呈相互垂直放置，在每個(gè)圓輪的末端都與一個(gè)變阻器相連。當(dāng)鼠標(biāo)接觸表面移動(dòng)式由于摩擦力的影響，圓輪分別會(huì)沿X、Y軸移動(dòng)，此時(shí)帶動(dòng)變阻器改變阻值，當(dāng)鼠標(biāo)自身所施加的電壓不變的情況下鼠標(biāo)反饋的電信號(hào)強(qiáng)度就會(huì)改變，此時(shí)相應(yīng)的處理器就會(huì)捕捉這個(gè)信號(hào)反饋進(jìn)行處理從，而得出他在水平、豎直方向的位移，并進(jìn)一步將其轉(zhuǎn)變?yōu)轱@示設(shè)備上的鼠標(biāo)指針的位移。
“Mouse”一詞源于老鼠：第一款鼠標(biāo)誕生之際，由于它可以控制電腦屏幕上光標(biāo)的位置，取代了傳統(tǒng)鍵盤的上、下、左、右移動(dòng)，使得移動(dòng)更加自如。而且它拖有一條常常的“尾巴”樣子和老鼠十分相似，所以人們就稱之為“Mouse”，也就是“鼠標(biāo)”一詞的由來。在1968年時(shí)道格拉斯·恩格爾巴特為他的設(shè)計(jì)申請(qǐng)了專利。
全球先進(jìn)款鼠標(biāo)
全球先進(jìn)款鼠標(biāo)
這款鼠標(biāo)時(shí)的誕生雖然在當(dāng)時(shí)引起了不小的轟動(dòng)，但是就我們現(xiàn)在來看，它在設(shè)計(jì)上存在著許多問題：第一，鼠標(biāo)的造型過于死板，而且體積很大，棱角分明，毫無手感可談；第二，鼠標(biāo)采用了大量機(jī)械組件，在長(zhǎng)期的試用下精準(zhǔn)度肯定會(huì)有所下降；第三，鼠標(biāo)采用的是模擬技術(shù)，在靈敏度上達(dá)不到較高的水平，以上因素導(dǎo)致意味著鼠標(biāo)仍需要進(jìn)一步的升級(jí)。
但作為初生的新產(chǎn)品，我們不能對(duì)它苛求太多。原始鼠標(biāo)的最大意義在于它的誕生意味著計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備有了更多樣的選擇，并為操作系統(tǒng)采用圖形界面技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，我們很難想象，如果只有鍵盤，用戶們?cè)撊绾尾僮鱓indows或者M(jìn)ac OS。
滾球機(jī)械鼠標(biāo)
在第一代鼠標(biāo)誕生后的4年之后也就是1972年，Bill English發(fā)明了滾球鼠標(biāo)，而他正是恩格爾巴特博士那個(gè)原型鼠標(biāo)的制造者。與第一代滾輪機(jī)械鼠標(biāo)最大的不同就是這種機(jī)械鼠標(biāo)的底部用一個(gè)圓形膠質(zhì)球體取代了原來的垂直片狀圓輪，當(dāng)球體滾動(dòng)時(shí)會(huì)打動(dòng)接觸的轉(zhuǎn)軸（同樣有X、Y軸之分），而在轉(zhuǎn)軸的末端連接的是圓形的譯碼論，上附有金屬導(dǎo)電片與電刷直接接觸。
滾球機(jī)械鼠標(biāo)的原理
當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這些金屬導(dǎo)電片與電刷就會(huì)依次接觸，出現(xiàn)“接通”或“斷開”兩種形態(tài)，前者對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)“1”、后者對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)“0”。接下來，這些二進(jìn)制信號(hào)被送交鼠標(biāo)內(nèi)部的專用芯片作解析處理并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)變化信號(hào)。只要鼠標(biāo)在平面上移動(dòng)，小球就會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使譯碼輪的通斷情況發(fā)生變化，產(chǎn)生一組組不同的坐標(biāo)偏移量，反應(yīng)到屏幕上，就是光標(biāo)可隨著鼠標(biāo)的移動(dòng)而移動(dòng)。
滾球機(jī)械鼠標(biāo)示意圖
滾球機(jī)械鼠標(biāo)內(nèi)部結(jié)構(gòu)
第一代滾輪機(jī)械式鼠標(biāo)依靠電阻不同來定位的原理顯然是跟不上市場(chǎng)的需求，機(jī)械鼠標(biāo)取而代之雖說存在著必然性，但自身的確有所提高：第一，橡膠滾輪取代了X、Y軸圓輪，在操控性方面大大提升；第二鼠標(biāo)大大減少了機(jī)械部件的使用，改善了由于長(zhǎng)期磨損靈敏度和精準(zhǔn)度下降的問題。
雖然在但是看來，滾輪機(jī)械式鼠標(biāo)已經(jīng)有很大的進(jìn)步，但對(duì)于電刷和編譯輪的磨損依然引不能避免隨著使用時(shí)間而精準(zhǔn)度降低的困擾，所以它的“壽命”也并不長(zhǎng)久，被隨后的光電機(jī)械鼠標(biāo)取而代之。
光電機(jī)械鼠標(biāo)（Opto-Mechanical Mouse）
光電機(jī)械鼠標(biāo)的誕生依然存在著必然性，為了解決機(jī)械磨損導(dǎo)致精準(zhǔn)度下降的問題，引入光學(xué)定位引擎是遲早的事情，而光電機(jī)械鼠標(biāo)的誕生則恰恰采用了這種設(shè)計(jì)。1982年全球最大鍵鼠生產(chǎn)廠商羅技設(shè)計(jì)出第一款光學(xué)機(jī)械鼠標(biāo)——P4，這款鼠標(biāo)與上一代純機(jī)械式鼠標(biāo)的差異并不大，不過在定位系統(tǒng)上則采用了更為精準(zhǔn)且不易損耗的光學(xué)引擎，使得鼠標(biāo)性能上有了質(zhì)的飛躍。
光機(jī)鼠標(biāo)在精度、可靠性、反應(yīng)靈敏度方面都大大超過原有的純機(jī)械鼠標(biāo)，并且保持成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，在推出之后迅速風(fēng)靡市場(chǎng)，純機(jī)械式鼠標(biāo)被迅速取代。
羅技開山之作 第一款商業(yè)化光機(jī)鼠標(biāo)——P4
光機(jī)鼠標(biāo)工作原理
這種鼠標(biāo)仍是通過在鼠標(biāo)底部的滾球的移動(dòng)，接觸到鼠標(biāo)內(nèi)部分別位于X軸和Y軸的兩個(gè)方向上的傳動(dòng)軸，帶動(dòng)傳動(dòng)軸末端的兩個(gè)輪式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。不同的是，在這個(gè)輪式結(jié)構(gòu)上，放射狀分布著類似于窗子一樣的小孔，而在這個(gè)輪子的兩測(cè)，分別布有紅外線的發(fā)射和接受裝置，當(dāng)輪子旋轉(zhuǎn)時(shí)，紅外線不斷地在兩種狀態(tài)中交替（被輪子的不透明部分遮擋/從輪式結(jié)構(gòu)上的小孔處通過），從而在接受器處，形成一組明暗交替的信號(hào)，如果接收到光信號(hào)，感光芯片便會(huì)產(chǎn)生“1”信號(hào)，若無接收到光信號(hào)，則將之定為信號(hào)“0”，接收裝置將這種信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮用}沖傳送入專門的控制芯片內(nèi)運(yùn)算生成對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)偏移量，確定光標(biāo)在屏幕上的位置。
可以說真正的鼠標(biāo)時(shí)代是從光機(jī)鼠標(biāo)開始的，時(shí)至今日仍有一些光機(jī)鼠標(biāo)應(yīng)用在各行各業(yè)之中。不過，光機(jī)鼠標(biāo)也有其先天缺陷：底部的小球并不耐臟，在使用一段時(shí)間后，兩個(gè)轉(zhuǎn)軸就會(huì)因粘滿污垢而影響光線通過，出現(xiàn)諸如移動(dòng)不靈敏、光標(biāo)阻滯之類的問題，所以使用光電機(jī)械鼠標(biāo)的朋友經(jīng)常會(huì)打開底蓋把軌跡球和內(nèi)部的滾軸清理一番，如此下去難免不讓人心煩。隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，光機(jī)鼠標(biāo)無法保持原有的良好工作狀態(tài)，反應(yīng)靈敏度和定位精度都會(huì)有所下降，耐用性不如人意。
光電鼠標(biāo)
光電鼠標(biāo)的誕生將鼠標(biāo)的“機(jī)械模式”與“非機(jī)械模式”徹底劃分開來。它與光機(jī)鼠標(biāo)可以算是先后出現(xiàn)于同一時(shí)期，但它則通過了全數(shù)字化工作模式保證了高精準(zhǔn)度。這種光電鼠標(biāo)沒有傳統(tǒng)的滾球、轉(zhuǎn)軸等設(shè)計(jì)，其主要部件為兩個(gè)發(fā)光二極管、感光芯片、控制芯片和一個(gè)帶有網(wǎng)格的反射板（相當(dāng)于專用途的鼠標(biāo)墊）。工作時(shí)，光電鼠標(biāo)必須在反射板上移動(dòng)，X發(fā)光二極管和Y發(fā)光二極管會(huì)分別發(fā)射出光線照射在反射板上，接著光線會(huì)被反射板反射回去，經(jīng)過鏡頭組件傳遞后照射在感光芯片上。感光芯片將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)后將之送到定位芯片中專門處理，進(jìn)而產(chǎn)生X、Y坐標(biāo)偏移數(shù)據(jù)。
光電鼠標(biāo)工作原理示意圖
光電鼠標(biāo)可以說是一次不小的改革，但改革的并不徹底也可以說不算成功：第一，光電鼠標(biāo)必須依賴反射板，鼠標(biāo)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)完全取決于反射板上的矩陣網(wǎng)格，如果反射板受到損壞那么鼠標(biāo)則無法繼續(xù)使用；第二，由于光電鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)限制直接導(dǎo)致光電鼠標(biāo)在移動(dòng)方向上必須與反射板矩陣網(wǎng)格相垂直，并且鼠標(biāo)不能夠過快移動(dòng)都則會(huì)出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象；第三，光電鼠標(biāo)在當(dāng)時(shí)的制造成本過高，導(dǎo)致大部分普通消費(fèi)者無法接受，以至于沒有良好的市場(chǎng)基礎(chǔ)。由于以上的諸多不利因素影響，光電鼠標(biāo)的存在轉(zhuǎn)瞬即逝，并沒有取代光機(jī)鼠標(biāo)而載入史冊(cè)。
光學(xué)鼠標(biāo)（Optical Mouse）
光學(xué)鼠標(biāo)的原型實(shí)際上是在20世紀(jì)80年代初期，由兩個(gè)發(fā)明者獨(dú)立發(fā)明出來的。一個(gè)是來自MIT的Steve Kirsch發(fā)明的光學(xué)鼠標(biāo)系統(tǒng)，他是通過內(nèi)置的紅外線發(fā)生器，向著涂有特殊的紅外吸收涂層的金屬鼠標(biāo)墊發(fā)出紅外光，然后通過一個(gè)四象限的紅外傳感器，追蹤紅外線被吸收后形成的軌跡，然后反饋到鼠標(biāo)的處理芯片，通過特定的預(yù)測(cè)算法，來計(jì)算出鼠標(biāo)的移動(dòng)，這個(gè)系統(tǒng)比較復(fù)雜，連鼠標(biāo)墊都必須是專用并且固定好的，所以沒能在后來取得大的反響。
而另外的一個(gè)發(fā)明者Richard.F.Lyon發(fā)明的光學(xué)鼠標(biāo)，內(nèi)置有一個(gè)16像素的可見光傳感器，通過跟蹤投射在鼠標(biāo)墊表面的光點(diǎn)的移動(dòng)，并將這種移動(dòng)反饋給鼠標(biāo)芯片，計(jì)算出鼠標(biāo)的移動(dòng)，并反饋給電腦。這個(gè)方式，更接近于后來的光學(xué)鼠標(biāo)，后來也被一起賣給了Xerox。
光學(xué)鼠標(biāo)在工作原理方面與光電鼠標(biāo)十分相近，在1999年微軟推出一款名為“Intelli Mouse Explorer”的第二代光電鼠標(biāo)，這款鼠標(biāo)所采用的是微軟與安捷倫合作開發(fā)的IntelliEye光學(xué)引擎，由于它更多借助光學(xué)技術(shù)，擁有可以兼容眾多表面的光學(xué)鼠標(biāo)傳感器，具備了1500次/秒的掃描頻率和400DPI的分辨率，隨后該款鼠標(biāo)被外界正式命名為“光學(xué)鼠標(biāo)”。這款既保留了光電鼠標(biāo)的高精度、無機(jī)械結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，又具有高可靠性和耐用性，并且使用過程中無需清潔也可保持良好的工作狀態(tài)，在誕生之后迅速引起業(yè)界矚目。
最成功的一款光學(xué)鼠標(biāo)微軟IE3.0
兩大陣營(yíng)，微軟、羅技“鼠標(biāo)之戰(zhàn)”
在微軟推出第一款光學(xué)鼠標(biāo)不就，2000年羅技公司同樣與安捷倫合作推出了相關(guān)產(chǎn)品，而在此時(shí)微軟已經(jīng)完全掌握成熟的技術(shù)開始自立門戶并在2001年末推出了第二代IntelliEye光學(xué)引擎，與此同時(shí)標(biāo)志著微軟、羅技的“鼠標(biāo)之戰(zhàn)”正式拉開序幕。而安捷倫作為第三方鼠標(biāo)制造商默默的提供光學(xué)引擎產(chǎn)品，目前市面上非微軟、羅技品牌的鼠標(biāo)幾乎都是使用它的技術(shù)。
光學(xué)鼠標(biāo)之所以大受歡迎得益于它的諸多有利因素：一，鼠標(biāo)沒有底部滾輪，無需擔(dān)心長(zhǎng)期使用后部件磨損、灰塵堆積而影響精準(zhǔn)性；二，不需要借助反射板來定位，兼容性更加廣泛；三，人體工學(xué)理念的融入，使得鼠標(biāo)真正為人們的使用創(chuàng)造方便條件。
激光鼠標(biāo)（Laser Mouse）
隨著技術(shù)的遇見成熟，光電鼠標(biāo)雖然在兼容性、分辨率、刷新率等方面都達(dá)到較高的水平，但對(duì)于一些高端、特定用戶來說依然難以滿足其需求（光學(xué)鼠標(biāo)在一些表面無法正常工作，如玻璃），因此更進(jìn)一步的鼠標(biāo)升級(jí)躍躍欲試。從結(jié)構(gòu)上來說，激光鼠標(biāo)其實(shí)算是光學(xué)鼠標(biāo)的一個(gè)變種。最早的激光鼠標(biāo)出現(xiàn)在1998年，當(dāng)時(shí)的“Sun Micro systems”為他們的SparcStation工作站配備了第一款激光鼠標(biāo)。
好評(píng)頗高的羅技G9x 是一款激光鼠標(biāo)
激光鼠標(biāo)的工作原理
激光鼠標(biāo)的工作原理與光學(xué)鼠標(biāo)相類似，卻也存在著不小的差別。首先，激光引擎不像普通光學(xué)引擎一樣，是通過對(duì)SENSOR采集到的上下兩幅圖像中光亮和陰影部分的相對(duì)位移來判斷鼠標(biāo)的移動(dòng)情況。而是更進(jìn)一步，由于激光的相干光的特性，激光照射到工作表面后，從工作表面反射回來的激光束之間會(huì)出現(xiàn)干涉，而當(dāng)鼠標(biāo)的SENSOR采集到反射回的激光后，就可以通過特定的算法來得到工作表面的全部細(xì)節(jié)信息，等于是獲取了一副完整的工作表面的影像。而通過比對(duì)上下兩幀影響之間的相對(duì)位移關(guān)系，就可以獲得鼠標(biāo)的移動(dòng)信息。
光學(xué)（左）、激光原理圖
激光鼠標(biāo)的優(yōu)勢(shì)
激光鼠標(biāo)其實(shí)也是光電鼠標(biāo)，只不過是用激光代替了普通的LED光。好處是可以通過更多的表面，因?yàn)榧す馐荂oherent Light（相干光），幾乎單一的波長(zhǎng)，即使經(jīng)過長(zhǎng)距離的傳播依然能保持其強(qiáng)度和波形；而LED光則是非相干光（Incoherent Light）。
激光鼠標(biāo)傳感器獲得影像的過程是根據(jù)，激光照射在物體表面所產(chǎn)生的干涉條紋而形成的光斑點(diǎn)反射到傳感器上獲得的，而傳統(tǒng)的光學(xué)鼠標(biāo)是通過照射粗糙的表面所產(chǎn)生的陰影來獲得。因此激光能對(duì)表面的圖像產(chǎn)生更大的反差，從而使得“CMOS成像傳感器”得到的圖像更容易辨別，提高鼠標(biāo)的定位精準(zhǔn)性。
從第一只鼠標(biāo)誕生到激光鼠標(biāo)的盛行，在這40多年的發(fā)展中，鼠標(biāo)在外觀、結(jié)構(gòu)、原理上都發(fā)生了改變，雖然各有不同但是他們的出發(fā)點(diǎn)一致，那就是為用戶提供更好更舒適的操作，鼠標(biāo)的在電腦外設(shè)的地位已經(jīng)根深蒂固?！?
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