Miten tietokonehiiri toimii? – Santander Global Tech

Vaikka yksinkertainen konsepti, tietokonehiiri on erittäin nerokas. Lue lisää tämän hiljattain 50-vuotisjuhliaan viettäneen laitteen ominaisuuksista ja kehityksestä.

Meillä kaikilla on joskus ollut hiiri kädessämme, ja sen käytön opetteleminen kesti epäilemättä vain muutaman sekunnin ilman ohjekirjaa, YouTube-oppaita tai ketään opastamassa meitä. Sen yksinkertainen rakenne tekee siitä yhden kaikkien aikojen käyttäjäystävällisimmistä teknisistä laitteista.

Tänä päivänä on vaikea kuvitella pöytätietokonetta ilman hiirtä sen vieressä, mutta jos palaamme 1980-luvulle, jolloin tietokoneet näyttivät vain tekstiä (jos olit onnekas!), ajatus hiirestä oli vähintäänkin eksoottinen.

Sisältö

• Jälleen yksi Jobsin visionäärisistä ideoista
• Hiiren pilkkominen
• Palloista lasereihin
• Mitä tärkeimpiä edistysaskeleita nykymalleissa on otettu?
• Malleja jokaiseen makuun
• Mitä hiirille tapahtuu tulevaisuudessa?

Toinen Jobsin visionäärisistä ideoista 👀

Ensimmäisen patentin tietokoneen hiirelle, sellaisena kuin tunnemme sen nykyään, rekisteröi Douglas Engelbart (1925-2013) vuonna 1967. Hän oli aikakautensa Steve Jobs ja puolusti ajatusta, jonka mukaan tietokoneet voisivat muuttaa ihmisten elämää, mutta niiden käytön olisi vain oltava helpompaa. Hän oli edelläkävijä muun muassa tekstinkäsittelyohjelmissa, ikkunasovelluksissa ja jopa videoneuvottelujärjestelmissä.

Xerox sitoutui tietokoneen hiireen osana hankettaan luoda intuitiivinen graafinen käyttöliittymä. Sen alkuperäinen kuvaus oli: ”X,Y-asennon osoitin näyttöjärjestelmää varten.”

Vaikka hän ei keksinyt hiirtä, Steve Jobs oli vastuussa hiiren suosiosta tietokoneen käyttäjien keskuudessa.

Kun Steve Jobs törmäsi hiiren prototyyppiin vieraillessaan Xeroxin tiloissa vuonna 1979, hän näki tämän laitteen mahdollisuudet. Alkuperäinen muotoilu ei kuitenkaan vakuuttanut häntä: siinä oli kolme painiketta, sitä oli vaikea käsitellä eikä se liukunut sulavasti. Lisäksi se maksoi huimat 300 dollaria. Siksi hän päätti suunnitella sen uudelleen niin, että siinä oli yksi painike, mahdollisuus työskennellä millä tahansa pinnalla ja edullisempi 15 dollarin hinta. Tuloksena syntynyt laite, jota nyt kutsuttiin ulkonäkönsä vuoksi hiireksi, otettiin vakiovarusteeksi Lisa-tietokoneeseen vuonna 1983 ja myöhemmin Macintoshiin vuonna 1984. Loppu on historiaa.

Hiiren paloittelu 🔧

Oppiessamme hiukan tämän laitteen synnystä on nyt aika katsoa, miten hiiri kykenee tunnistamaan käden liikkeen ja lähettämään sen tietokoneelle.

Engelbartin mallissa tämä prosessi oli paljon intuitiivisempi, sillä se perustui kahteen metallipyörään (toinen vaaka- ja toinen pystysuora), jotka kääntyivät, kun laitetta liikutettiin. Pyörät oli yhdistetty potentiometreihin, jotka pystyivät rekisteröimään liikkeen etäisyyden ja nopeuden. Nämä tiedot liikkeestä X- ja Y-akseleita pitkin lähetettiin tietokoneeseen kaapelin ja tavallisen RS-232-liittimen kautta, jota käytettiin tiedonsiirtoon sarjassa (eli yksi tietosarja toisensa jälkeen).

Steve Jobsin mallissa kaksi pyörää korvattiin muovipallolla, joka pystyi pyörimään kaikkiin suuntiin paljon pehmeämmin. Tämä pallo oli yläosastaan yhteydessä kahteen potentiometreillä varustettuun rullaan, jotka keräsivät tietoa X- ja Y-akselien suuntaisesta siirtymästä ja lähettivät sen kaapelin kautta. Ajan myötä liitin kehittyi pyöreäksi portiksi, joka tunnetaan nimellä PS/2.

Tämä tietokonehiiren malli, jossa on rullapallo, pysyi käytössä yli 15 vuotta, ja siitä tehtiin matkan varrella lukuisia muunnelmia: kahdella tai kolmella painikkeella varustettuja, ergonomisia, pallon päällä olevia ja jopa hieman omituisia malleja, jotka eivät olleet varsinaisesti miellyttäviä, kuten ensimmäisen iMac-tietokoneen hiiri.

Mekaaniset hiiret oli varustettu pyörillä tai rullapalloilla, joiden avulla liike välitettiin tietokoneeseen.

Tänä aikana myös kuuluisa vierityspyörä alkoi saada suosiota. Se mahdollisti liikkeet yksinkertaisella rengassormen eleellä, joka siihen asti oli ollut käyttämättömänä käden lepäillessä hiiren päällä.

Lähes kahden vuosikymmenen jälkeen tuli kuitenkin aika päivittää tämä tekniikka. Nämä mallit eivät olleet läheskään täydellisiä: pallo keräsi pölyä ja likaa kaikkialle, missä se kulki, ja päätyi lopulta jumiutumaan, eikä se liukunut yhtä hyvin kaikentyyppisillä pinnoilla, mikä johti hiirimattojen yleistymiseen.

Palloista lasereihin ⏳

Nyt mennäänpä eteenpäin vuoteen 1999: digitaalinen valokuvaus oli yleistymässä, ja kuvien taltioimiseen tarvittavista komponenteista tulivat sen verran halpoja, että jotkin ideat, joita Xeroxin edustajat olivat aikoinaan kehitelleet, olivat nykyään toteutettavissa. 1980-luvulla jotkut sen insinööreistä ajattelivat, että hiiren fyysisen mekanismin korvaaminen valonsäteen avulla toimivalla mekanismilla tekisi hiirestä paljon tarkemman; näin luotiin ensimmäinen optinen tietokonehiiri.

Rullapallo korvattiin aukolla, johon sijoitettiin kaksi komponenttia. Ensinnäkin hiiren alla olevan pienen alueen valaisemiseen käytettiin valodiodia (LED), jonka väri oli yleensä punainen, koska se oli edullisempi. Toinen komponentti, valovastaanotin, kuvasi heijastuksen säännöllisin väliajoin. Yksinkertaisesti sanottuna on ikään kuin minikamera ottaisi satoja valokuvia sekunnissa pinnasta, jolla hiiri kulkee.

Hiiren siruihin istutettu algoritmi käsitteli nämä kuvat ja muutti ne siirtymätiedoiksi, jotka lähetettiin tietokoneelle. Jos esimerkiksi kuvan keskellä oli tumma pilkku ja seuraavassa kuvassa pilkku sijaitsi hieman ylempänä, se tarkoitti, että hiiri oli liikkunut alaspäin.

Yllättäen voisi sanoa, että optiset hiiret ovat kuin pienoiskameroita.

Hiiren laatu riippui siruun istutetun algoritmin monimutkaisuudesta, sekunnissa käsiteltyjen kuvien määrästä ja ennen kaikkea otetun kuvan tarkkuudesta. Itse asiassa hiiren resoluutiota ei mitata megapikseleinä vaan DPI:nä (dots per inch). Jos silloisessa tyypillisessä hiiressä oli 400 DPI, se tarkoitti, että jokaista liikuttamaamme tuumaa (2,54 cm) kohden kursori liikkui 400 pikseliä.

Hiirtä valittaessa on tärkeää tietää hiiren resoluutio, joka mitataan pisteinä tuumaa kohden (DPI).

Pikku hiljaa PS/2-portti alettiin korvata uudella systeemillä, eli USB:llä, josta tulisi lopulta vakioläpivientiliitin, jonka kautta hiiren ja tietokoneen välillä siirretään kaikentyyppisiä tietoja. Pian alkoi ilmestyä hiiriä, joissa oli 14 painiketta, ohjelmoitavia painikkeita ja erivärisiä valoja…

Ja mitä tärkeimpiä edistysaskeleita nykymalleissa on tapahtunut? 🤔

• Valon tyyppi. LED on nyt korvattu paljon tehokkaammalla ja tarkemmalla laservalolla, jonka ansiosta hiiri toimii laajemmilla pinnoilla, olivatpa ne kuinka sileitä tahansa. On olemassa sellaisia, jotka toimivat jopa lasilla! Tämä on johtanut myös siihen, että DPI:n määrä on parantunut huomattavasti, joissakin malleissa jopa 16 000 DPI:tä, vaikka käytännössä 1000 tai 2000 DPI:tä on enemmän kuin tarpeeksi.

• Liitäntätyyppi. Nyt on melko yleistä löytää langattomia hiiriä, joita on paljon mukavampi käsitellä ja kuljettaa. Varhaiset mallit siirsivät tietoja tietokoneeseen WiFi-sirun avulla, mutta nykyään on yleisempää löytää hiiriä, joissa on Bluetooth-siru, joka kuluttaa paljon vähemmän virtaa. Tavalliset hiiret saavat tietysti virran tietokoneesta kaapelin kautta. Langattomien mallien tapauksessa tämä virta on syötettävä paristojen avulla. Jotta kulutus pysyisi alhaisena, on ryhdyttävä tiettyihin toimenpiteisiin:
  • Välttää sitä, että laser säteilee jatkuvasti valoa (se syttyy vain silloin, kun se havaitsee liikettä)
  • Antaa hiiren siirtyä ”lepotilaan”, kun hiirtä ei ole liikutettu muutamaan minuuttiin, minkä jälkeen se on ”herätettävä” esimerkiksi painamalla jotakin painiketta.

Malleja jokaiseen makuun 😎

Hiirtä valittaessa on tärkeää ottaa huomioon herkkyyden (eli DPI:n) ja liitäntätyypin lisäksi myös ergonomia. Nykyään on olemassa malleja käytännössä jokaiseen makuun: isoja, keskikokoisia, pieniä ja jopa mikrohiiriä, pitkiä, pyöreitä, hieman kallellaan olevia, täysin pystysuoria…

Aivan kuten patjaakin, parasta on kokeilla niitä etukäteen varmistaaksesi, että ne sopivat sinulle, sillä aiot viettää suuren osan elämästäsi hiirtä käyttäen. Jos hiirtä pidellessäsi ja liikutellessasi käytät pakkoasentoa, on todennäköisempää, että päädyt satuttamaan kätesi tai ranteesi ja kärsit jopa vakavista vammoista tulevaisuudessa, joten sinun ei kannata tehdä päätöstä hiiren valinnasta kevyesti.

Vääränlainen asento hiirtä käyttäessäsi voi johtaa karpaalitunneli-oireyhtymään, josta kärsii melkein 5 %:a ihmisistä.

Toisissa malleissa, kuten Applen Magic Mouse -hiiressä, pyörä ja ylemmät painikkeet on korvattu kosketusherkällä pinnalla, jolloin tuloksena on eräänlainen hiiren ja kosketusalustan välinen mutaatio.

Entä mitä hiirille tapahtuu tulevaisuudessa? 🔮

Valitettavasti meillä ei ole vastausta tähän kysymykseen, mutta voimme sanoa, että niiden valtakausi syöttölaitteiden maailmassa on ollut uhattuna useaan otteeseen. Ensin tulivat kosketusnäytöt (jotka ovat nykyään kaikkien kannettavien tietokoneiden perusominaisuus) ja sitten kosketusnäytöt, jollaisia käytetään tableteissa. Nyt olemme keskellä puhekäyttöliittymien ja virtuaalitodellisuuslaitteiden buumia.

Fakta on kuitenkin se, että hiiri säilyttää edelleen läsnäolonsa, ja menee epäilemättä vielä monta vuotta, ennen kuin emme enää näe niitä työpöydillämme.