鼠標(biāo)是真正意義上為計(jì)算機(jī)注入了人機(jī)交互的靈魂

鼠標(biāo)聯(lián)合發(fā)明者英格利希在上個(gè)月 26 日去世，享年 91 歲。

鼠標(biāo)可以說是真正意義上為計(jì)算機(jī)注入了人機(jī)交互的靈魂，從第一代鼠標(biāo)的問世，發(fā)展到目前的光學(xué)鼠標(biāo)，鼠標(biāo)定位更加靈敏精準(zhǔn)，功能更加靈活多變，而相應(yīng)的技術(shù)也在更新迭代中發(fā)生了翻天覆地的變化。

圖為英格利西設(shè)計(jì)的鼠標(biāo)的第一代原型

鼠標(biāo)發(fā)展史

可以說，從第一只原始鼠標(biāo)正式被設(shè)計(jì)出來開始，鼠標(biāo)也開始了長(zhǎng)達(dá)半個(gè)多世紀(jì)的進(jìn)化史：

1968年

世界上的第一個(gè)鼠標(biāo)誕生于美國(guó)斯坦福大學(xué)。它的發(fā)明者就是道格拉斯·恩格爾巴特以及英格利希。

1980年

出現(xiàn)了第一代的光電鼠標(biāo)，這類光電鼠標(biāo)具有比機(jī)械鼠標(biāo)更高的精確度。但是它必須工作在特殊的印有細(xì)微格柵的光電鼠標(biāo)墊上。這種鼠標(biāo)過高的成本限制了其使用范圍。

1981年

第一只商業(yè)化鼠標(biāo)誕生。（最早于 Mac 廣泛應(yīng)用）

1983年

羅技發(fā)明了第一只光電機(jī)械式鼠標(biāo)，也就是我們今天所說的機(jī)械鼠標(biāo)。這種鼠標(biāo)結(jié)構(gòu)成為了事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1999年

安捷倫公司（后改組為安華高）發(fā)布了 IntelliEye 光電引擎，繼而市場(chǎng)上出現(xiàn)了不需要專用鼠標(biāo)墊的光電鼠標(biāo)，光電鼠標(biāo)的普及由此開始。

2003年

羅技與微軟分別推出以藍(lán)牙為通信協(xié)議的藍(lán)牙鼠標(biāo)。

2005年

羅技與安華高合作推出第一款激光鼠標(biāo)（無線，可充電, Logitech MX1000）。

2006年

第一只克服玻璃障礙的有線激光鼠標(biāo)問世（DEXIN, ML45）。同年，藍(lán)牙激光鼠標(biāo)問世（Acrox）。

2008年

微軟推出采用 Blue Track 技術(shù)的藍(lán)光鼠標(biāo)，幾乎兼容所有接口（Microsoft SideWinder X8）。

2009年

羅技推出 DarkField 激光追蹤技術(shù)。此技術(shù)基本上仍是采用激光識(shí)別，結(jié)合運(yùn)用在實(shí)驗(yàn)室的“暗視野（Darkfield）”顯微鏡技術(shù)，讓鼠標(biāo)也能看到透明材質(zhì)中的小瑕疵、灰塵、微粒等微小物質(zhì)，并借此提供識(shí)別定位信息。

蘋果公司推出新鼠標(biāo) Magic Mouse，采用承襲自 iPhone、iPod Touch、MacBook 的多點(diǎn)觸控技術(shù)，把所有鼠標(biāo)按鍵、滾輪都拿掉，只以一整片多點(diǎn)觸摸板，就能提供等同一般鼠標(biāo)的左、右鍵，以及 360 度滾輪功能，并能以兩指操作更多手勢(shì)功能。

鼠標(biāo)技術(shù)迭代史

鼠標(biāo)發(fā)展歷程很豐富，但是其中技術(shù)的迭代更具有代表性。

圖源| Reddit

原始鼠標(biāo)

如果說英格利希設(shè)計(jì)的原始鼠標(biāo)只是作為發(fā)明而沒有被真正大規(guī)模量產(chǎn)，那么被淘汰的原因還是在于技術(shù)上的“瑕疵”。原始鼠標(biāo)工作原理是由它底部的小球帶動(dòng)樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)變阻器改變阻值來產(chǎn)生位移信號(hào)，并將信號(hào)傳至主機(jī)。

缺點(diǎn)

大量的機(jī)械組件，隨著時(shí)間的積累，鼠標(biāo)會(huì)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的磨損；

模擬技術(shù)，反應(yīng)靈敏度和定位精度都不理想。

純機(jī)械式鼠標(biāo)

純機(jī)械式鼠標(biāo)用一個(gè)可四向滾動(dòng)的膠質(zhì)小球。這個(gè)小球在滾動(dòng)時(shí)會(huì)帶動(dòng)一對(duì)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)(分別為 X 轉(zhuǎn)軸、Y 轉(zhuǎn)軸)，在轉(zhuǎn)軸的末端都有一個(gè)圓形的譯碼輪，譯碼輪上附有金屬導(dǎo)電片與電刷直接接觸。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)。

優(yōu)勢(shì)

可用性方面大有改善，反應(yīng)靈敏度和精度也有所提升，制造成本低廉。

缺點(diǎn)

采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)，定位精度難如人意，加上頻頻接觸的電刷和譯碼輪磨損得較為厲害，直接影響了機(jī)械鼠標(biāo)的使用壽命。

光學(xué)機(jī)械式鼠標(biāo)

光機(jī)鼠標(biāo)是在純機(jī)械式鼠標(biāo)基礎(chǔ)上進(jìn)行改良，通過引入光學(xué)技術(shù)來提高鼠標(biāo)的定位精度。與純機(jī)械式鼠標(biāo)一樣，光機(jī)鼠標(biāo)同樣擁有一個(gè)膠質(zhì)的小滾球，并連接著 X、Y 轉(zhuǎn)軸，所不同的是光機(jī)鼠標(biāo)不再有圓形的譯碼輪，代之的是兩個(gè)帶有柵縫的光柵碼盤，并且增加了發(fā)光二極管和感光芯片。

當(dāng)鼠標(biāo)在桌面上移動(dòng)時(shí)，滾球會(huì)帶動(dòng) X、Y 轉(zhuǎn)軸的兩只光柵碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)，而 X、Y 發(fā)光二極管發(fā)出的光便會(huì)照射在光柵碼盤上，由于光柵碼盤存在柵縫，在恰當(dāng)時(shí)機(jī)二極管發(fā)射出的光便可透過柵縫直接照射在兩顆感光芯片組成的檢測(cè)頭上。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”。接下來，這些信號(hào)被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。

優(yōu)勢(shì)

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)。

缺點(diǎn)

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；

為了維持良好的使用性能，光機(jī)鼠標(biāo)要求每隔一段時(shí)間必須將滾球和轉(zhuǎn)軸作一次徹底的清潔；

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)一種完全沒有機(jī)械結(jié)構(gòu)的數(shù)字化光電鼠標(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)。

優(yōu)勢(shì)

將鼠標(biāo)的精度提高到一個(gè)全新的水平，使之可充分滿足專業(yè)應(yīng)用的需求。

缺點(diǎn)

依賴反射板，它的位置數(shù)據(jù)完全依據(jù)反射板中的網(wǎng)格信息來生成，倘若反射板有些弄臟或者磨損，光電鼠標(biāo)便無法判斷光標(biāo)的位置所在；

使用不人性化，它的移動(dòng)方向必須與反射板上的網(wǎng)格紋理相垂直，用戶不可能快速地將光標(biāo)直接從屏幕的左上角移動(dòng)到右下角；

造價(jià)頗為高昂，在那個(gè)年代數(shù)百元的價(jià)格顯得不近情理。

光學(xué)鼠標(biāo)

光學(xué)鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)與上述所有產(chǎn)品都有很大的差異，它的底部沒有滾輪，也不需要借助反射板來實(shí)現(xiàn)定位，其核心部件是發(fā)光二極管、微型攝像頭、光學(xué)引擎和控制芯片。工作時(shí)發(fā)光二極管發(fā)射光線照亮鼠標(biāo)底部的表面，同時(shí)微型攝像頭以一定的時(shí)間間隔不斷進(jìn)行圖像拍攝。

鼠標(biāo)在移動(dòng)過程中產(chǎn)生的不同圖像傳送給光學(xué)引擎進(jìn)行數(shù)字化處理，最后再由光學(xué)引擎中的定位 DSP 芯片對(duì)所產(chǎn)生的圖像數(shù)字矩陣進(jìn)行分析。由于相鄰的兩幅圖像總會(huì)存在相同的特征，通過對(duì)比這些特征點(diǎn)的位置變化信息，便可以判斷出鼠標(biāo)的移動(dòng)方向與距離，這個(gè)分析結(jié)果最終被轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)偏移量實(shí)現(xiàn)光標(biāo)的定位。

優(yōu)勢(shì)

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；

使用過程中勿須清潔亦可保持良好的工作狀態(tài)；

目前沒有新技術(shù)鼠標(biāo)來打破光學(xué)鼠標(biāo)的優(yōu)勢(shì)。

在光學(xué)鼠標(biāo)發(fā)展的這些年中，雖然本質(zhì)未曾改變，但是性能同樣發(fā)生了翻天覆地的變化。光學(xué)引擎的不斷更新迭代帶來更高的精度、更快的速度以及更高的性能。

同樣，鼠標(biāo)相關(guān)的其它技術(shù)進(jìn)步也不容小覷，縱橫滾輪技術(shù)成為普通鼠標(biāo)標(biāo)配，給我們帶來更便捷的操作體驗(yàn)；藍(lán)牙技術(shù)的引入讓我們享受無拘無束的自由連接；各類外觀材質(zhì)和結(jié)構(gòu)讓鼠標(biāo)在保證性能的同時(shí)具有藝術(shù)感以及舒適的握感。

寫在最后

鼠標(biāo)作為現(xiàn)代生活、工作中常見的娛樂辦公工具你甚至可能都沒留心過，我們不妨設(shè)想一下，假如沒有鼠標(biāo)，你的工作效率，這個(gè)世界的工作效率會(huì)降到多少？

從原始鼠標(biāo)、機(jī)械鼠標(biāo)、光電鼠標(biāo)、光機(jī)鼠標(biāo)再到如今的光學(xué)鼠標(biāo)，鼠標(biāo)技術(shù)跨越半個(gè)多世紀(jì)的進(jìn)化，只為讓你體驗(yàn)更好的人機(jī)交互。這里，我們是不是該感謝將鼠標(biāo)帶進(jìn)我們工作生活的英格利希。