Ovládání notebooku - od touchpadu po myš

4. 2. 2009 07:00    Rubrika: Technologie    Autor: Aleš Lalík

U současných notebooků je samozřejmostí přítomnost touchpadu nahrazujícího na cestách počítačovou myš. Kromě něj se můžeme setkat i s dalšími způsoby ovládání pomocí dotykové obrazovky či u některých dražších notebooků také trackpointem. Z ergonomického hlediska je ovšem nejlepší kvalitní externí myš, u níž je také na výběr z několika typů. Pojďme si tedy projít jednotlivé možnosti ovládání nejen notebooků.

Příchod operačních systémů s grafickým rozhraním si vyžádal pro příjemné a pohotové ovládání kromě klávesnice také příchod dalšího ovládacího zařízení, a sice počítačové myši. Tato kombinace je v dnešní době neodmyslitelným prvek téměř každého stolního počítače a notebooku, doplněná případně o další způsob ovládání pomocí dotykové obrazovky. Zatímco klávesnice se z funkčního hlediska příliš nezměnila, počítačová myš prodělala několik vývojových stádií od kuličkové přes optickou až po snímání pomocí laserového paprsku.

Trackball

Zpočátku využívaly notebooky pro ovládání kurzoru trackball neboli kuličku umístěnou pod klávesnicí, kterou mohl uživatel otáčet v libovolném směru. Jednalo se vlastně o běžnou kuličkovou myš, pouze otočenou „vzhůru nohama“. Kulička se dotýká dvou navzájem kolmých válečků, kdy jeden z nich snímá pohyb směrem vpřed/vzad a druhý slouží pro snímání pohybu do strany. Každý váleček je napojený na disk obsahující drobné otvory, kterými prochází světlo a jeho přerušování otáčejícím se diskem generuje na snímači světla elektrické impulzy. Ty jsou pak přenášeny do počítače a určují směr posunu kurzoru po obrazovce.

Největší nevýhodou kromě nízké přesnosti bylo neustálé zanášení celého mechanismu nečistotami. Na kuličce zůstával mastný povlak z uživatelových prstů lepící na sebe prach a následně způsobující zhoršení pohybu válečků, jehož důsledkem bylo neustálé uskakování kurzoru a celkově zhoršené ovládání. Především pro svou nižší spolehlivost se trackbally nedočkaly mezi uživateli přílišné obliby a následně byly nahrazeny touchpadem, který přežil v noteboocích až do dnešních dnů. Nejdéle se z velkých výrobců držel trackballu Dell, jehož optické trackbally byly dotažením této technologie téměř do dokonalosti - ale zůstal u tohoto polohovacího zařízení sám jako maják na moři a byl donucen ke změně také.

Touchpad

Touchpad se poprvé objevil v roce 1988 a jeho duchovním otcem je George E. Gerpheide. Komerčního nasazení se dočkal u firmy Apple, která jej licencovala a následně použila v roce 1994 u svého notebooku PowerBook 500. Během následujících let se začal touchpad mezi notebooky stále více rozšiřovat a postupně nahrazoval zastaralý trackball.

V současnosti existují dva principy, na jejichž základě touchpad pracuje. Původní metodu vynalezl George E. Gerpheide, kdy se touchpad skládá ze série vzájemně kolmých vodičů. Ty jsou uspořádány do dvou vrstev oddělených izolantem a na pohled tak vytváří mřížku. Mezi oběma vrstvami prochází vysokofrekvenční signál generovaný navzájem na sebe kolmými vodiči. Proud procházející mezi jednotlivými uzly vodičů je přímo úměrný jejich kapacitě a pokud jej v některém místě uzemníme dotykem prstu, dojde k okamžité změně elektrické kapacity v dané oblasti, způsobené ztrátou elektrického napětí. Vzniklé stavy vyhodnocuje řídící elektronika umístěná pod spodní vrstvou vodičů. Výchozím bodem při posunu po touchpadu se stává počáteční místo dotyku prstu, od kterého se následně odvíjí směr pohybu kurzoru.

Druhý princip je označován jako „kapacitní výhybka“, založený je na změně kapacity mezi přijímačem a vysílačem signálu. Oba prvky jsou umístěné proti sobě a i v tomto případě vytváří pomyslnou mřížku, skládající se z elektrického signálu s frekvencí pohybující se od 2 do 300 kHz. Umístěním prstu neboli zemnícího bodu dojde v daném místě k odklonu elektrického signálu a znatelnému úbytku kapacity. Tento stav je brán jako počáteční bod a od něj je odvozen následný pohyb určující směr kurzoru. Zpracování této činnosti je opět na ovládací elektronice touchpadu. U obou technologií je tedy nutné přivést na povrch touchpadu zemnící potenciál, proto plocha nereaguje na různé nekovové předměty a nefunkční je například i prst v rukavici.

U touchpadu lze nastavit v ovládacím software několik vlastností , například citlivost touchpadu, velikost aktivní plochy nebo poklepání simulující stisk tlačítka myši. Touchpad je samozřejmě doplněn dvojicí funkčních tlačítek umístěných ve většině případů na jeho spodní straně, ale zejména u některých netbooků se kvůli nedostatku místa nachází po stranách. V ovladačích touchpadu lze nastavit také další vlastnosti, nejpoužívanějšími jsou horizontální a vertikální plochy sloužící k ovládání posuvníků v okně.

Touchpad nemusí být podle zažité konvence pouze obdélníkového tvaru, někteří výrobci jako Panasonic nebo Fujitsu Siemens vybavili své vybrané modely kruhovým touchpadem. Tento tvar by měl údajně umožnit přirozenější používání a jednou z výhod je také „nekonečné posunování“ přejížděním po okraji touchpadu.

Kruhový touchpad notebooku Panasonic

Japonská Toshiba umožnila využít touchpad ke spuštění předdefinovaných funkcí, které jsou po aktivaci vyznačeny svítícími symboly. Kromě toho samozřejmě touchpad i nadále plní svou základní funkci. V poslední době se také začínají stále více objevovat touchpady podporující multi-dotykové ovládání, tzn. použití více prstů zároveň. Tento trend je patrný zejména u netbooků a měl by usnadnit například práci s obrázky, které je možné snadno zvětšovat, otáčet a podobné funkce. V tomto případě je nutná patřičná podpora programů, které musí tyto funkci implementovat.

Touchpad Toshiba s možností spouštění programů

Trackpoint

Alternativou k touchpadu se stal trackpoint, což je v podstatě malý joystick umístěny na klávesnici mezi klávesami G, H a B. Jeho vychylováním do stran docílíme posunu kurzoru, rychlost pohybu kurzoru závisí na použité síle k vychýlení. Samotný trackpoint nezastává funkci tlačítek myši, ty jsou umístěna pod klávesnicí. Trackpoint byl patentovaný firmou IBM a poprvé se proto objevil v noteboocích ThinkPad. Dnes je k vidění prakticky pouze u dražších business notebooků mnoha výrobců nebo u velmi malých zařízení, kde není dostatek místa na osazení touchpadu. Na stejném principu je založen Touchstick společnosti Synaptics.

Dotykové obrazovky

První dotykové obrazovky se objevily dlouho před tablety, u nichž jsou jednou z hlavních vstupních metod. Na trh se dostalo několik typů dotykových obrazovek lišící se technologií snímání dotyku od rezistivních, kapacitních, s měřením povrchové akustické vlny až po infračervené. Každá z těchto technologií má své typické vlastnosti hodící se pro specifický druh použití, ať už se jedná o PDA, veřejný kiosek či speciální zařízení v prašném prostředí továrny. Protože u současných tabletů, MID (Mobile Internet Device) a UMPC (Ultra Mobile PC) se používají v naprosté většině případů rezistivní technologie a EMR digitizér, popíšeme si podrobněji právě tyto dva způsoby dotykového ovládání.

Rezistivní dotyková obrazovka se skládá ze skleněné desky a tenké průhledné plastové vrstvy. Na spodní skleněné desce se nachází průhledná odporová vrstva tvořená rovnoběžnými vodiči, po stranách jsou měřící senzory. Vrchní část tvoří tenká folie s tvrzených povrchem a její elektricky vodivá spodní část je napájena daným napětím. Mezi skleněnou deskou a vrchní folií jsou rozprostřeny ve velkém množství nevodivé části zajišťující jejich vzájemné oddělení, aby nedocházelo k nechtěným dotekům. Při stisku se změří odpor v ose X a Y a na jejich základě se určí přesné místo dotyku. Nevýhodou této technologie je nižší propustnost světla z obrazovky pod dotykovou vrstvou a také menší fyzická odolnost dotykové vrstvy.

Druhou často používanou technologií je EMR digitizér, používaný ve větší míře u tablet PC. Pracuje na principu elektromagnetické rezonance, přičemž tento jev vzniká vyrovnáním kmitočtů dvojice obvodů. V případě tabletů se jedná o vyrovnání frekvencí generátoru harmonického napětí umístěného pod povrchem displeje a obvodu uvnitř dotykového pera (stylusu), jejichž frekvence jsou shodné. Generátor při provozu zároveň vytváří nad povrchem displeje slabé elektromagnetické pole, sloužící zároveň k částečnému napájení součástek dotykového pera. Nevýhodu této technologie je nutnost použití speciálního pera určeného pro dané zařízení, odpadá tak možnost dotykového ovládání prstem.

Externí myši

Touchpad i dotykové obrazovky usnadňují použití notebooků a tablet PC na cestách, ale pro dlouhodobé používání je vhodné použít externí počítačovou myš nabízející (většinou) výrazně lepší ergonomii. Nejdříve byly dostupné myši kuličkové, z nichž v podstatě vychází výše popsaný trackball. Postupně je nahradily mnohem spolehlivější myši s optickým snímačem, které v dnešní době dominují tomuto tržnímu segmentu.

Optické myši využívají jako zdroj světla červenou LED, svítící směrem na povrch pod myší. Obraz osvětleného povrchu je snímán fotodiodami nebo optickým snímačem předávajícím data ke zpracování signálovému procesoru. Ten na základě porovnání po sobě následujících dat vypočítá směr a rychlost pohybu a zašle patřičné údaje přímo do počítače. První optické myši však nebyly zdaleka dokonalé a ke správné činnosti vyžadovaly podložku se speciálním vzorkem. Tohoto neduhu se naštěstí zbavily a dnes fungují bez problému na velkém množství různých povrchů. Nepoužitelné jsou ale na skleněných a lesklých površích, což vyplývá z principu jejich funkce.

Snímací část optické myši

Před několika lety se začaly na trhu objevovat tzv. laserové myši, nahrazující osvětlovací LED mnohem přesnějším laserem. Zbytek prvků zůstal beze změny, takže laser osvětluje povrch pod myší a obraz snímaný zejména optickým snímačem zpracovává signálový procesor. Hlavním přínosem bylo zvýšení rozlišení snímaného povrchu a tudíž zkvalitnění celého procesu počítání pohybu, zejména při jemných posunech. Laserové myši také umožňují lepší práci na lesklých površích a zvládají lépe pohyb na povrchu tvořeném jednolitou barvou. Problémovým povrchem je i v tomto případě sklo.

Snímací část laserové myši

Jedním z ukazatelů kvality optické myši je rozlišení, které je schopné snímací část rozlišit. Udává se v DPI (Dots per Inch), ale je možné setkat se i s pojmem CPI (Counts per Inch). Čím vyšší je tato hodnota, tím více dílčích úseků při pohybu je schopna snímací část rozeznat a o to rychlejší nebo přesnější může být pohyb. Záleží samozřejmě také na dalších faktorech, například důležitá je rovněž obnovovací frekvence zajišťující, aby při rychlých pohybech kurzor „neskákal po obrazovce“.

Výrobci se neustále snaží přijít s něčím revolučním. Zatímco většina společností vylepšuje stávající laserové snímání povrchu, Microsoft představil inovovanou technologii nazvanou BlueTrack. Zdrojem světla se stala modrá LED, jejíž světelná charakteristika je mnohem lepší než u klasické červené LED. Světlo nejdříve prochází přes optickou soustavu čoček, která ho usměrňuje do paprsku širšího než v případě laseru, čímž je zajištěno snímání větší části povrchu. Technologie díky tomu pracuje spolehlivěji na prakticky každém druhu povrchu, nepřítelem však stále zůstávají skleněné plochy a zrcadlový povrch.

Snímací část technologie BlueTrack

Dočkáme se změny?

Klávesnice a myš s největší pravděpodobností zůstanou ještě dlouhé roky hlavními zařízeními pro ovládání počítače. Do budoucna se dá předpokládat směřování ke zcela jinému způsobu ovládání, jednou z možností je používání hlasových příkazů. Další z cest, kterou výrobci prozkoumávají, je ovládání počítače pomocí myšlenek. Jakkoli to může znít jako sci-fi, nejedná se o nic složitého. Fungující ukázkou budiž OCZ Neural Impulse Actuator, pocházející od známého výrobce pamětí. Komplet se skládá z čelenky se speciálními EEG senzory, odesílající snímané signály do zpracovávacího zařízení, které předává příslušné signály do počítače. Tímto způsobem je možné simulovat použití klávesnice i myši.

OCZ Neural Impulse Actuator

Pro masové rozšíření je samozřejmě nutné, aby nová technologie fungovala bez problémů a byla snadno použitelná, protože stávající konkurence v podobě ověřených myší a klávesnic je velmi těžkým soupeřem.

Zdroj: softpedia.com