Трекбол

Трекбол — это устройство ввода информации в компьютер, разновидность манипулятора, предназначенная для управления курсором на экране. В отличие от компьютерной мыши, трекбол не требует перемещения корпуса устройства по поверхности; управление осуществляется путём вращения пальцами или кистью шара, встроенного в корпус. Конструктивно трекбол представляет собой стационарное устройство, в верхней или боковой части которого расположен шар, а также одна или несколько кнопок, выполняющих функции, аналогичные кнопкам мыши.

История

Идея управления курсором с помощью вращающегося шара возникла задолго до появления персональных компьютеров. Первые прототипы трекболов были разработаны в середине XX века для военных и радиолокационных систем.

Ранние разработки

Одним из первых известных устройств, использующих принцип трекбола, стал «Rollkugel» (нем. «катящийся шар»), созданный немецким инженером Ральфом Бенджамином в 1946 году для британских ВМС. Устройство применялось для управления курсором на экране радара. В 1952 году канадская компания Ferranti Canada представила трекбол для системы управления ПВО DATAR, где оператор вращал шар диаметром около 16 см для перемещения метки на дисплее.

Развитие в компьютерной индустрии

В 1960-х годах трекболы начали использоваться в исследовательских лабораториях и в авиации. В 1972 году компания Xerox включила трекбол в прототип персонального компьютера Alto, но массового распространения это устройство тогда не получило. Первым коммерчески успешным трекболом для персональных компьютеров считается модель Microsoft BallPoint Mouse, выпущенная в 1992 году для ноутбуков. В 1990-х годах трекболы активно производились такими компаниями, как Logitech, Kensington, Microsoft и другими.

Устройство и принцип работы

Основным элементом трекбола является шар, изготовленный из твёрдого пластика или резины. Шар свободно вращается в гнезде, которое может быть закреплено стационарно или иметь возможность наклона. Внутри корпуса расположены датчики, фиксирующие вращение шара по двум осям (X и Y). Существует два основных типа датчиков:

• Оптический — шар покрыт контрастными метками или имеет текстуру, а внутри корпуса установлены светодиоды и фотодатчики, регистрирующие изменение положения.
• Механический — вращение шара передаётся на ролики или колёсики, которые соединены с энкодерами (преобразователями угла поворота в электрический сигнал).

Современные трекболы, как правило, используют оптические датчики, что обеспечивает более высокую точность и долговечность по сравнению с механическими аналогами. Перемещение курсора на экране пропорционально скорости и направлению вращения шара.

Классификация

Трекболы классифицируются по нескольким признакам.

По расположению шара

• С верхним расположением шара — шар находится в верхней части корпуса, управляется большим или указательным пальцем. Наиболее распространённый тип.
• С боковым расположением шара — шар расположен сбоку, управляется большим пальцем или всей кистью. Часто используется в эргономичных моделях для снижения нагрузки на запястье.
• С центральным расположением шара — шар расположен по центру корпуса, управляется ладонью или несколькими пальцами. Встречается реже, обычно в промышленных или специализированных устройствах.

По способу подключения

• Проводные — подключаются через USB или PS/2.
• Беспроводные — используют Bluetooth или радиоканал (например, 2,4 ГГц).

По назначению

• Офисные и универсальные — стандартные модели для повседневной работы.
• Эргономичные — имеют специальную форму для снижения нагрузки на кисть и запястье.
• Игровые — оснащены дополнительными программируемыми кнопками и высокоточными датчиками.
• Промышленные — защищены от пыли и влаги, предназначены для использования в сложных условиях.

Применение

Трекболы находят применение в различных сферах, где требуется точное управление курсором без перемещения устройства по поверхности.

Профессиональная деятельность

• Графический дизайн и САПР — трекбол позволяет выполнять точные движения курсора, что важно при работе с векторной графикой, чертежами и 3D-моделями.
• Медицина — используется в системах управления медицинским оборудованием (например, в ультразвуковых сканерах и томографах), где требуется стерильность и отсутствие перемещения мыши.
• Авиация и космонавтика — трекболы устанавливаются в кабинах пилотов и на пультах управления космическими аппаратами (например, в российских космических кораблях «Союз» и на МКС).
• Промышленность — применяется в системах управления станками с ЧПУ, робототехнике и на пультах операторов.

Доступность

Трекболы часто рекомендуются людям с ограниченными возможностями или с травмами кисти, так как они не требуют перемещения руки и кисти по столу, что снижает нагрузку на суставы и мышцы. Устройство может быть зафиксировано в одном положении, что удобно для людей с нарушениями моторики.

Игры

Некоторые геймеры используют трекболы для игр, особенно в жанрах стратегий и симуляторов, где требуется высокая точность прицеливания или управления. Однако для динамичных шутеров от первого лица трекболы менее популярны из-за особенностей управления.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Эргономичность — не требует перемещения корпуса, что снижает нагрузку на запястье и плечо.
• Стабильность — устройство неподвижно, что исключает проблемы с недостатком места на рабочем столе.
• Точность — вращение шара позволяет выполнять очень мелкие и точные движения курсора.
• Долговечность — отсутствие подвижных частей (кроме шара) снижает износ, особенно в оптических моделях.
• Работа на любых поверхностях — не требует коврика, может использоваться на неровных или скользких поверхностях.

Недостатки

• Необходимость привыкания — управление трекболом отличается от мыши, и для освоения требуется время.
• Ограниченная скорость — для быстрого перемещения курсора на большое расстояние может потребоваться несколько оборотов шара.
• Загрязнение шара — шар, особенно в механических моделях, может забиваться пылью и грязью, что требует периодической чистки.
• Меньшая распространённость — трекболы менее популярны, чем мыши, что ограничивает выбор моделей и аксессуаров.

Известные модели и производители

На рынке представлено несколько десятков моделей трекболов от различных производителей. Наиболее известные бренды:

• Logitech — выпускает модели с верхним расположением шара (например, Logitech M570, Logitech MX Ergo) и боковым (Logitech TrackMan Marble).
• Kensington — специализируется на трекболах с центральным расположением шара (например, Kensington Expert Mouse, Kensington Orbit).
• Microsoft — в прошлом выпускала модели Microsoft Trackball Explorer и Microsoft BallPoint Mouse, снятые с производства.
• Elecom — японский производитель, предлагающий компактные и эргономичные модели.

Интересные факты

• Первый трекбол, созданный для системы DATAR, весил около 2 кг и имел шар диаметром 16 см.
• В 2000-х годах трекболы были установлены на некоторых моделях ноутбуков (например, IBM ThinkPad) в качестве альтернативы тачпаду.
• В России трекболы используются в системах управления космическими кораблями «Союз» и на МКС, где они доказали свою надёжность в условиях невесомости.
• Несмотря на снижение популярности в потребительском сегменте, трекболы продолжают выпускаться и совершенствоваться для профессиональных и специализированных задач.

Источники

• «The History of the Trackball» — статья на сайте Computer History Museum.
• «Trackball: A Comprehensive Guide» — технический обзор на портале Tom's Hardware.
• «Эргономика компьютерных манипуляторов» — монография, издательство «Наука», 2015.
• «Устройства ввода информации» — учебное пособие, МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2020.
• Официальные сайты производителей Logitech, Kensington, Elecom.