最新消息,鼠标联合发明者英格利希在上个月 26 日去世,享年 91 岁。

 

鼠标可以说是真正意义上为计算机注入了人机交互的灵魂,从第一代鼠标的问世,发展到目前的光学鼠标,鼠标定位更加灵敏精准,功能更加灵活多变,而相应的技术也在更新迭代中发生了翻天覆地的变化。

 

图为英格利西设计的鼠标的第一代原型

 

鼠标发展史

 

可以说,从第一只原始鼠标正式被设计出来开始,鼠标也开始了长达半个多世纪的进化史:

 

1968 年 12 月 9 日,世界上的第一个鼠标诞生于美国斯坦福大学。它的发明者就是道格拉斯·恩格尔巴特以及英格利希。
1980 年代初,出现了第一代的光电鼠标,这类光电鼠标具有比机械鼠标更高的精确度。但是它必须工作在特殊的印有细微格栅的光电鼠标垫上。这种鼠标过高的成本限制了其使用范围。
1981 年,第一只商业化鼠标诞生。(最早于 Mac 广泛应用)
1983 年,罗技发明了第一只光电机械式鼠标,也就是我们今天所说的机械鼠标。这种鼠标结构成为了事实上的行业标准。
1999 年,安捷伦公司(后改组为安华高)发布了 IntelliEye 光电引擎,继而市场上出现了不需要专用鼠标垫的光电鼠标,光电鼠标的普及由此开始。
2003 年,罗技与微软分别推出以蓝牙为通信协议的蓝牙鼠标。
2005 年,罗技与安华高合作推出第一款激光鼠标(无线,可充电, Logitech MX1000)。
2006 年,第一只克服玻璃障碍的有线激光鼠标问世(DEXIN, ML45)。
2006 年,蓝牙激光鼠标问世(Acrox)。
2008 年,微软推出采用 Blue Track 技术的蓝光鼠标,几乎兼容所有接口(Microsoft SideWinder X8)。
2009 年,罗技推出 DarkField 激光追踪技术。此技术基本上仍是采用激光识别,结合运用在实验室的“暗视野(Darkfield)”显微镜技术,让鼠标也能看到透明材质中的小瑕疵、灰尘、微粒等微小物质,并借此提供识别定位信息。
2009 年,苹果公司推出新鼠标 Magic Mouse,采用承袭自 iPhone、iPod Touch、MacBook 的多点触控技术,把所有鼠标按键、滚轮都拿掉,只以一整片多点触摸板,就能提供等同一般鼠标的左、右键,以及 360 度滚轮功能,并能以两指操作更多手势功能。

 

最近这些年,鼠标技术本质没有惊人的变化,但是在性能,体验,外观等方面都在不断地改进,以提供更好的用户体验。

 

鼠标技术迭代史

 

鼠标发展历程很丰富,但是其中技术的迭代更具有代表性。

 

原始鼠标

如果说英格利希设计的原始鼠标只是作为发明而没有被真正大规模量产,那么被淘汰的原因还是在于技术上的“瑕疵”。原始鼠标工作原理是由它底部的小球带动枢轴转动,继而带动变阻器改变阻值来产生位移信号,并将信号传至主机。

 

缺点:

大量的机械组件,随着时间的积累,鼠标会出现非常严重的磨损;

模拟技术,反应灵敏度和定位精度都不理想。

 

纯机械式鼠标

纯机械式鼠标用一个可四向滚动的胶质小球。这个小球在滚动时会带动一对转轴转动(分别为 X 转轴、Y 转轴),在转轴的末端都有一个圆形的译码轮,译码轮上附有金属导电片与电刷直接接触。当转轴转动时,这些金属导电片与电刷就会依次接触,出现“接通”或“断开”两种形态,前者对应二进制数“1”、后者对应二进制数“0”。接下来,这些二进制信号被送交鼠标内部的专用芯片作解析处理并产生对应的坐标变化信号。只要鼠标在平面上移动,小球就会带动转轴转动,进而使译码轮的通断情况发生变化,产生一组组不同的坐标偏移量,反应到屏幕上,就是光标可随着鼠标的移动而移动。

 

 

对比原始鼠标的优势:

可用性方面大有改善,反应灵敏度和精度也有所提升,制造成本低廉。

 

缺点:

采用纯机械结构,定位精度难如人意,加上频频接触的电刷和译码轮磨损得较为厉害,直接影响了机械鼠标的使用寿命。

 

光学机械式鼠标

光机鼠标是在纯机械式鼠标基础上进行改良,通过引入光学技术来提高鼠标的定位精度。与纯机械式鼠标一样,光机鼠标同样拥有一个胶质的小滚球,并连接着 X、Y 转轴,所不同的是光机鼠标不再有圆形的译码轮,代之的是两个带有栅缝的光栅码盘,并且增加了发光二极管和感光芯片。当鼠标在桌面上移动时,滚球会带动 X、Y 转轴的两只光栅码盘转动,而 X、Y 发光二极管发出的光便会照射在光栅码盘上,由于光栅码盘存在栅缝,在恰当时机二极管发射出的光便可透过栅缝直接照射在两颗感光芯片组成的检测头上。如果接收到光信号,感光芯片便会产生“1”信号,若无接收到光信号,则将之定为信号“0”。接下来,这些信号被送入专门的控制芯片内运算生成对应的坐标偏移量,确定光标在屏幕上的位置。

 

 

相比纯机械鼠标优势:

在精度、可靠性、反应灵敏度方面都大大超过原有的纯机械鼠标,并且保持成本低廉的优点。

 

缺点:

底部的小球并不耐脏,在使用一段时间后,两个转轴就会因粘满污垢而影响光线通过,出现诸如移动不灵敏、光标阻滞之类的问题;

为了维持良好的使用性能,光机鼠标要求每隔一段时间必须将滚球和转轴作一次彻底的清洁;

随着使用时间的延长,光机鼠标无法保持原有的良好工作状态,反应灵敏度和定位精度都会有所下降,耐用性不如人意。

 

光电鼠标

光电鼠标一种完全没有机械结构的数字化光电鼠标,没有传统的滚球、转轴等设计,其主要部件为两个发光二极管、感光芯片、控制芯片和一个带有网格的反射板(相当于专用途的鼠标垫)。工作时光电鼠标必须在反射板上移动,X 发光二极管和 Y 发光二极管会分别发射出光线照射在反射板上,接着光线会被反射板反射回去,经过镜头组件传递后照射在感光芯片上。感光芯片将光信号转变为对应的数字信号后将之送到定位芯片中专门处理,进而产生 X-Y 坐标偏移数据。

 

 

相比光学机械式鼠标优势:

将鼠标的精度提高到一个全新的水平,使之可充分满足专业应用的需求。

 

缺点:

依赖反射板,它的位置数据完全依据反射板中的网格信息来生成,倘若反射板有些弄脏或者磨损,光电鼠标便无法判断光标的位置所在;

使用不人性化,它的移动方向必须与反射板上的网格纹理相垂直,用户不可能快速地将光标直接从屏幕的左上角移动到右下角;

造价颇为高昂,在那个年代数百元的价格显得不近情理。

 

光学鼠标

光学鼠标的结构与上述所有产品都有很大的差异,它的底部没有滚轮,也不需要借助反射板来实现定位,其核心部件是发光二极管、微型摄像头、光学引擎和控制芯片。工作时发光二极管发射光线照亮鼠标底部的表面,同时微型摄像头以一定的时间间隔不断进行图像拍摄。鼠标在移动过程中产生的不同图像传送给光学引擎进行数字化处理,最后再由光学引擎中的定位 DSP 芯片对所产生的图像数字矩阵进行分析。由于相邻的两幅图像总会存在相同的特征,通过对比这些特征点的位置变化信息,便可以判断出鼠标的移动方向与距离,这个分析结果最终被转换为坐标偏移量实现光标的定位。

 

 

优势:

既保留了光电鼠标的高精度、无机械结构等优点,又具有高可靠性和耐用性;

使用过程中勿须清洁亦可保持良好的工作状态;

目前没有新技术鼠标来打破光学鼠标的优势。

 

“不断进化”的光学鼠标

在光学鼠标发展的这些年中,虽然本质未曾改变,但是性能同样发生了翻天覆地的变化。光学引擎的不断更新迭代带来更高的精度、更快的速度以及更高的性能。同样,鼠标相关的其它技术进步也不容小觑,纵横滚轮技术成为普通鼠标标配,给我们带来更便捷的操作体验;蓝牙技术的引入让我们享受无拘无束的自由连接;各类外观材质和结构让鼠标在保证性能的同时具有艺术感以及舒适的握感。

 

小结

鼠标作为现代生活、工作中常见的娱乐办公工具你甚至可能都没留心过,我们不妨设想一下,假如没有鼠标,你的工作效率,这个世界的工作效率会降到多少?从原始鼠标、机械鼠标、光电鼠标、光机鼠标再到如今的光学鼠标,鼠标技术跨越半个多世纪的进化,只为让你体验更好的人机交互。这里,我们是不是该感谢一下将鼠标带进我们工作生活的英格利希。