Como funciona o mouse do computador

Introdução

Os mouses surgiram com o lançamento do Apple Macintosh, em 1984, e desde então ajudaram a redefinir o modo como utilizamos os computadores. Todos os dias na sua vida de usuário de computador, você procura pelo mouse sempre que quer mover o cursor ou ativar algo. Seu mouse sente o seu movimento e seus cliques e envia-os para o computador, para que ele possa responder de forma apropriada.


  

Evolução

É surpreendente como um mouse é simples e eficiente. Também é surpreendente como os mouses demoraram para se transformarem em objetos de uso diário. Considerando que as pessoas apontam para as coisas antes mesmo de aprenderem falar, é incrível que tenha levado tanto tempo para um bom dispositivo apontador ser desenvolvido. Embora tenha sido concebido originalmente na década de 60, várias décadas se passaram antes que o mouse se tornasse popular. No início não havia necessidade de apontar porque os computadores usavam interfaces primitivas, como as máquinas de teletipos e cartões perfurados para entrada de dados. Os primeiros terminais de texto não faziam nada além de simular um teletipo (utilizando a tela para substituir o papel). Muitos anos se passaram ( década de 60 e início dos anos 70) antes que as teclas de seta de direção fossem encontradas na maioria dos terminais. Os editores de texto foram os primeiros a tirar vantagem das teclas de direção, oferecendo às pessoas a primeira forma de apontar para algo. Light pens foram utilizadas por uma variedade de máquinas, por muitos anos, como dispositivo digitalizadoras (tablets), joysticks e outros dispositivos foram muito populares na década de 70. Entretanto, nenhum deles se firmou como dispositivo apontador principal.
Quando o mouse apareceu, juntamente com o computador Macintosh, da Apple, foi um sucesso imediato. Comparado com mesas digitalizadoras, os mouses são muito baratos e ocupam pouco espaço na mesa. No mundo dos PCs, os mouses levaram tempo para se tornarem populares, principalmente pela falta de suporte a esses dispositivos nos sistemas operacionais. Desde que o Windows 3.1 tornou as interfaces gráficas de usuário (GUI) um padrão da indústria, o mouse se transformou rapidamente na interface homem-computador mais utilizada.

Interior de um mouse

O principal objetivo do mouse é traduzir o movimento de sua mão em sinais que o computador possa utilizar. Vamos observar o interior de um mouse com esfera para ver como ele funciona.

Interior de um mouse

1. Uma esfera dentro do mouse toca a mesa e rola quando o mouse se move.

   Parte de baixo da placa lógica do mouse: a parte exposta da esfera toca a mesa

2. Dois roletes dentro do mouse tocam a esfera. Um dos roletes é orientado para detectar o movimento na direção X e outro na direção Y (90º em relação ao primeiro). Quando a esfera gira, um ou ambos os roletes giram também. A imagem seguinte mostra os dois roletes brancos deste mouse:

   Roletes que tocam a esfera e detectam movimentos nas direções X e Y

3. Cada rolete conecta-se a uma haste, e esta haste gira um disco com furos na borda. Quando um rolete gira, a sua haste e o disco giram. A imagem a seguir mostra o disco.

   Disco codificador óptico típico: 36 furos na borda externa

4. No outro lado do disco há um LED infravermelho e um sensor infravermelho. Os furos no disco quebram o feixe de luz que vem do LED, permitindo que o sensor infravermelho veja pulsos de luz. A taxa de pulsação está diretamente relacionada à velocidade do mouse e à distância que ele percorre.

   Detalhes dos codificadores ópticos que rastreiam o movimento do mouse: há um LED infravermelho (transparente) em um dos lados do disco e um sensor infravermelho (vermelho) no outro lado

5. Um chip processador na placa lê os pulsos do sensor infravermelho e transforma-os em dados binários que o computador entende. O chip envia os dados binários para o computador através do fio do mouse.

A parte lógica do mouse é gerenciada por um chip codificador, um pequeno processador que lê os pulsos que vêm dos sensores infravermelhos e transforma-os em bytes (unidades de informação) enviados ao computador. Você também pode ver os dois botões que detectam os cliques (em cada lado do conector de fios).

Neste sistema opto-mecânico, o disco move-se mecanicamente e um sistema óptico conta os pulsos de luz. Neste mouse, a esfera tem 21 mm de diâmetro, e o rolete 7 mm. O disco codificador tem 36 furos. Assim, se o mouse move-se 25,4 mm (1 polegada), o chip codificador detecta 41 pulsos de luz.
Você deve ter notado que cada disco codificador tem dois LEDs e dois sensores infravermelhos, um em cada lado do disco. Dessa forma, existem quatro pares de LED/sensores dentro de um mouse. Este sistema permite que o processador detecte a direção da rotação do disco. Há um pedaço de plástico com um pequeno furo localizado precisamente entre o disco codificador e cada sensor infravermelho. É possível vê-lo nesta foto:

Detalhes de um dos codificadores óticos que rastreiam o movimento do mouse: observe o pedaço de plástico entre o sensor infravermelho (vermelho) e o disco codificador

O pedaço de plástico tem uma "janela" através da qual o sensor infravermelho pode "enxergar". A "janela" em um dos lados do disco está localizada ligeiramente acima que a do outro - na metade da altura de um dos furos no disco codificador, para ser exato. A diferença faz com que os dois sensores infravermelho vêem pulsos de luz em tempos ligeiramente diferentes. Algumas vezes acontece de um dos sensores "verem" um pulso de luz e o outro não. Esse processo ocorre alternadamente entre os sensores. Este site (em inglês) explica como a direção é determinada.

 

nterface de dados

A maioria dos mouses no mercado atualmente utiliza uma porta USB para conectar-se ao computador. USB é um padrão de indústria para conexão de todos os tipos de periféricos ao computador, incluindo impressoras, câmeras digitais, teclados e mouses. Veja Como funcionam as portas USB para mais informações sobre esta tecnologia. Alguns mouses mais antigos, ainda utilizados atualmente, têm um conector do tipo PS/2, como mostrado aqui:

Conector PS/2 típico

Mouse óptico

Desenvolvido pela Agilent Technologies e lançado no final de 1999, o mouse óptico utiliza uma câmara minúscula para captar milhares de pontos a cada segundo. Capaz de trabalhar em quase toda superfície sem um mouse pad, os mouses ópticos utilizam uma pequena luz vermelha emitida por um LED (do inglês, light emitting diodes, ou diodo emissor de luz) para atingir a superfície do sensor CMOS (Complementary Metal Oxid Semiconductor). Além dos LEDs, uma inovação recente são os mouses baseados no raio laser, que detectam mais detalhes na superfície comparados aos que utilizam LED. O resultado é a possibilidade de utilizar o mouse ótico baseado em raio laser em mais superfícies do que os mouses baseados na tecnologia LED.
Veja como o sensor e outras partes do mouse óptico funcionam:

• o sensor CMOS envia cada imagem para o processador digital de sinais (DSP) para análise;
• o processador digital de sinais (DSP) detecta padrões em uma imagem e examina como os padrões se moveram desde a imagem anterior;
• baseado na mudança de padrões sobre uma seqüência de imagens, o DSP determina a distância percorrida pelo mouse e envia as coordenadas correspondentes para o computador;
• o computador move o cursor na tela baseado nas coordenadas recebidas pelo mouse. Isto acontece centenas de vezes a cada segundo, fazendo com que o cursor se mova suavemente.

Nesta imagem é possível ver o sensor na parte inferior do mouse

Mouses ópticos têm mais benefícios que os com esfera:

• a ausência de partes móveis significa menos desgaste e menor chance de falha;
• a sujeira não penetra no interior do mouse e não interfere nos sensores de rastreamento;
• o aumento da resolução proporciona uma resposta mais suave;
• eles não exigem uma superfície especial, como um mouse pad.

A Apple transformou seu mouse óptico em uma moderna obra de arte

Voltando à prancheta de desenhoOutro tipo de mouse óptico tem sido utilizado por mais de uma década. A tecnologia original do mouse ótico lançava um raio de luz sobre um mouse pad altamente reflexivo que era refletido para um sensor. O mouse pad possuía uma grade de linhas escuras. Cada vez que o mouse era movido, o raio de luz era interrompido pela grade. Sempre que a luz era interrompida, o sensor enviava um sinal para o computador e o cursor se movia na distância correspondente. Este tipo de mouse ótico era difícil de ser utilizado, exigindo que fosse segurado no ângulo correto para assegurar que o feixe de luz e o sensor ficassem alinhados. Além disso, os danos ou a perda do mouse pad inutilizavam o mouse, exigindo a compra de um novo mouse pad.

Precisão

Inúmeros fatores afetam a precisão de um mouse óptico. Um dos mais importantes aspectos é a resolução. Resolução é o número de pontos por polegadas que o sensor óptico e as lentes focais "vêem" quando o mouse é movido. A resolução é expressa em pontos por polegada (dpi). Quanto maior a resolução, mais sensível o mouse e é menos você precisa movê-lo para obter uma resposta. A maioria dos mouses tem uma resolução de 400 ou 800 pontos por polegada. Entretanto, os mouses projetados para jogos eletrônicos podem oferecer resoluções de até 1600 pontos por polegada. Alguns mouses de jogos permitem diminuir a resolução com o mouse em funcionamento, fazendo-o ficar menos sensível em situações que você necessita de movimentos mais lentos.
Historicamente, os mouses com fio têm sido mais precisos que os sem fio. Contudo, esta situação está mudando com o aperfeiçoamento das tecnologias sem fio e sensores óticos. Outros fatores que afetam a qualidade são:

• tamanho do sensor óptico - geralmente, quanto maior melhor, desde que os outros componentes do mouse possam gerenciar um sensor óptico de tamanho maior. As faixas de tamanho variam de 16 x 16 pontos até 30 x 30 pontos;
• taxa de atualização - refere-se à freqüência com que o sensor exibe imagens quando você movimenta o mouse. De modo geral, quanto mais rápido melhor, desde que os outros componentes do mouse possam processá-las. Essas taxas vão de 1500 a 6 mil amostras por segundo;
• taxa de processamento de imagem - é a combinação do tamanho do sensor óptico e a taxa de atualização. Novamente, quanto mais rápido melhor. As taxas variam de 0,486 a 5,8 megapixels por segundo;
• velocidade máxima - é a velocidade máxima com que você pode movimentar o mouse e obter rastreamento preciso. Quanto mais rápido melhor. Esse número varia de 16 a 40 polegadas por segundo.

Mouses sem fio

A maioria dos mouses sem fio utiliza tecnologia de radiofreqüência (RF) para transmitir informação para o seu computador. Sendo baseados em rádio, os dispositivos RF requerem dois componentes principais, um transmissor e um receptor. Veja como funciona:

• o transmissor fica no mouse. Ele envia um sinal eletromagnético (rádio) que codifica a informação sobre os movimentos do mouse e os botões em que você clica;
• o receptor, que está conectado no seu computador, aceita o sinal, decodifica-o e passa-o para o software gerenciador do mouse e para o sistema operacional do seu computador;
• o receptor pode ser um dispositivo separado que é conectado ao seu computador: um cartão especial que você coloca em um dos slots de expansão ou um componente que já vem acoplado na placa de circuitos integrados do seu micro.

Imagem cedida por Logitech MX900 e base para recarga

Muitos dispositivos eletrônicos utilizam radiofreqüência para se comunicar. Isso inclui telefones celulares, redes sem fio e controles remotos de portão. Para se comunicar sem conflitos, diferentes tipos de dispositivos possuem diferentes freqüências associadas. Os telefones celulares mais novos utilizam uma freqüência de 900 megahertz, os controles remotos de portão operam a uma freqüência de 40 megahertz e as redes sem fio 802.11b/g operam a 2,4 gigahertz. Megahertz (MHz) significa "um milhão de ciclos por segundo", então "900 megahertz" significa que existem 900 milhões de ondas eletromagnéticas por segundo. Gigahertz (GHz) significa "um bilhão de ciclos por segundo". Para saber mais sobre radiofreqüência (RF) e freqüências, veja Como funcionam as ondas de rádio.
Benefícios
Ao contrário da tecnologia de raios infravermelhos, que é utilizada para comunicações de curta distância, como em controles remotos de televisão, os dispositivos RF não necessitam de uma linha clara de visão entre o transmissor (mouse) e o receptor. Assim como outros tipos de dispositivos que utilizam ondas de rádio para se comunicar, um sinal de mouse sem fio pode passar por barreiras tais como uma mesa ou o seu monitor.
A tecnologia RF fornece benefícios adicionais para mouses sem fio:

• transmissores RF exigem pouca energia e podem funcionar com baterias ou pilhas;
• componentes RF são baratos;
• componentes RF são leves.

Assim como a maioria dos mouses do mercado, os mouses sem fio utilizam tecnologia óptica em vez do antigo sistema de esfera. Esse padrão melhora a precisão e permite a utilização do dispositivo em praticamente qualquer superfície, uma característica importante, pois você não fica "amarrado" ao seu computador. Pareamento e segurançaPara que o transmissor do mouse possa comunicar-se com o seu receptor, eles devem ser pareados. Isto significa que ambos os dispositivos estão operando na mesma freqüência, no mesmo canal e utilizando um código comum de identificação. Um canal é simplesmente uma freqüência e código específicos. O objetivo do pareamento é filtrar interferências de outras fontes e dispositivos RF.
Os métodos de pareamento variam dependendo do fabricante do mouse. Alguns dispositivos vêm pré-configurados. Outros utilizam métodos como a seqüência de pareamento que ocorre automaticamente quando você pressiona botões específicos ou quando posiciona um botão no receptor e/ou mouse.
Para proteger a informação, a maioria dos mouses sem fio inclui um esquema de encriptação (criptografia) para codificar os dados em um formato ilegível. Alguns dispositivos também utilizam o salto de freqüência conhecido como "frequency hopping", que faz com que o mouse e o receptor automaticamente mudem as freqüências, utilizando um padrão pré-determinado. Este processo fornece proteção adicional contra interferências e espionagem.

Mouse bluetooth

Uma das tecnologias de RF que os mouses sem fio utilizam é a Bluetooth. Essa tecnologia faz a conexão sem fio de periféricos, tais como impressoras, fones de ouvido, teclados e mouses a dispositivos dotados com o padrão, tais como computadores e PDAs. Por permitir a conexão de vários periféricos Bluetooth ao mesmo tempo, ele também é conhecido como rede de área pessoal (PAN). Dispositivos Bluetooth funcionam a uma distância de cerca de 10 metros. O Bluetooth opera na faixa de 2,4 GHz (Gigahertz), utilizando a tecnologia de RF (Radiofreqüência). Ela impede interferências entre periféricos Bbluetooth por meio de uma técnica chamada espalhamento especial com salto em freqüência - FHSS )spread-spectrum frequency hopping). Dispositivos WiFi, como redes sem fio 802.11b/g, também operam na faixa de 2.4 GHz, assim como alguns telefones sem fio e fornos de microondas. A versão 1.2 da tecnologia fornece salto em freqüência hopping adaptável (AFH), uma tecnologia de freqüência-hopping avançada, projetada para evitar interferências com outras comunicações em 2,4 GHz. Bluetooth 2.0 -  Esta versão, criada em novembro de 2004, é compatível com as anteriores. Seu principal avanço é a taxa de transmissão de dados, que agora chega 3 Mbit/s (Megabits por segundo). Com isso, o padrão é até três vezes mais rápido que o anterior. Além disso, também consome menos energia, simplifica a conexão de múltiplos dispositivos e melhora a correção de erros de transmissão. Bluetooth 2.1 - Liberada em agosto de 2007 pelo Bluetooth SIG, consórcio de empresas que padroniza a tecnologia, a versão 2.1 é compatível com as anteriores. Os avanços: resposta melhorada - oferece mais informações durante a fase de pareamento, como o nome do dispositivo, lista de serviços etc. redução de consumo - mudanças na maneira como o dispositivo opera quando está em espera fazem com que o rendimento da bateria aumente em até 10 vezes. encriptação mais forte - permite que a chave de criptografia seja renovada, garantindo mais segurança para conexões que duram muito tempo. pareamento simples seguro - facilita o processo de pareamento (conexão) entre dois dispositivos.


Qual é a origem do nome Bluetooth?Harald Bluetooth foi rei da Dinamarca no final dos anos 900. Ele comandou a unificação de seu país e parte da Noruega, introduzindo o cristianismo na Dinamarca. Ele deixou um grande monumento, a "Jelling rune stone" (uma enorme pedra com caracteres medievais esculpidos), em memória de seus pais. Ele foi morto em 986, durante uma batalha com o filho, Svend Forkbeard. A escolha desse nome para o padrão indica a importância de empresas da região do Báltico (Dinamarca, Suécia, Noruega e Finlândia) para a indústria de comunicações, ainda que esse nome pouco explique sobre o modo como a tecnologia funciona.    

Mouses RF

Outro tipo comum de mouse sem fio é um dispositivo que opera a 27 MHz e tem um alcance de cerca de 2 metros. Recentemente, os mouses RF de 2,4 GHz vêm liderando o mercado, com a vantagem de um alcance de cerca de 10 metros maior e transmissões mais rápidas, com menos interferência. Vários mouses RF em uma sala podem resultar em conversa cruzada, em que o receptor inadvertidamente pega as transmissões do mouse errado. O pareamento e canais múltiplos ajudam a evitar este problema. Normalmente o receptor RF é conectado a uma porta USB e não aceita outros periféricos que não seja o mouse (e talvez um teclado, se ele foi vendido junto com o mouse). Alguns modelos portáteis projetados para serem utilizados em notebooks vêm com um receptor compacto que pode ser armazenado dentro do mouse quando não está sendo utilizado.

Dicas sobre mouseQuando utilizar um mouse e um teclado RF, compre-os juntos. O pareamento e a tecnologia de transmissão são únicas para cada fabricante e dispositivo. Se você comprá-los separadamente, precisará conectar um receptor para cada um dos dispositivos no seu PC.      

Novidades sobre o mouse

Assim como muitos acessórios relacionados a computadores, os mouses são combinados com outros implementos e tecnologias para criar dispositivos melhores e multifuncionais. Exemplos incluem mouses multimídia, combinação de mouses e controles remotos, mouses de jogos, mouses biométricos, mouses com botão de rolagem que inclina e mouses baseados em movimentos. Para aprender mais sobre inovações em tecnologias de mouse, começaremos com os mouses multimídia e combinação de mouses e controles remotos.

Trabalhando juntosAlguns teclados e mouses são projetados para trabalhar juntos, para fornecer mais opções de entrada de dados. O Logitech Desktop LX700 sem fio, por exemplo, vem com um teclado com ”scrool”, “pan” e “zoom”. O mouse possui as mesmas características, então você pode escolher qual deles executará estas funções.

Mouse multimídia e combinação de mouses e controles remotosEstes tipos de mouses são utilizados com sistemas multimídia, como os computadores com Windows XP Media Center Edition. Alguns combinam características de um mouse com botões adicionais (tais como executar, pausar, adiantar, voltar e ajuste de volume) para controle de mídia. Outros parecem um controle remoto de televisão/media player, com características de mouse adicionadas. Os controles remotos geralmente utilizam sensores infravermelhos, mas alguns utilizam uma combinação de tecnologias de raios infravermelhos e RF (rádio freqüência) para alcances maiores. Mouses para jogos
Os mouses para jogos têm alta precisão. Os mouses óticos, projetados para serem utilizados com PCs e controladores de jogos, incluem as seguintes características:

• botões múltiplos para flexibilidade e funções adicionais, como o ajuste da resolução, com o mouse em funcionamento, que são as taxas de pontos por polegada (dpi);
• conectividade sem fio e um sensor óptico;
• resposta a movimentos e comunicação bidirecional.

Mouses baseados em movimentos
Outra inovação em tecnologia de mouse é o controle baseado em movimentos. Com esta característica, você controla o ponteiro do mouse movimentando-o no ar.
A tecnologia patenteada por um fabricante, Gyration (em inglês), incorpora giroscópios em miniatura para rastrear o movimento do mouse conforme você o movimenta no ar. Ele utiliza um conversor eletromagnético e sensores para detectar rotação nos dois eixos ao mesmo tempo. O mouse funciona de acordo com o princípio do Efeito Coriolis, que é a aparente transformação de um objeto se movendo em relação a outro objeto girando. O dispositivo e seu respectivo software convertem os movimentos do mouse em movimentos na tela do computador. Os mouses também incluem um sensor ótico para ser utilizado em um computador de mesa.

Mouses biométricos

Os mouses biométricos adicionam segurança ao seu sistema de computador, permitindo que somente usuários autorizados o controlem e acessem o computador. A proteção é realizada por meio de um leitor de impressão digital no receptor do mouse. Esta característica aumenta a segurança e acrescenta conveniência, pois você pode utilizar a sua impressão digital em vez de senhas para efetuar um login seguro.

Imagem cedida pela Microsoft Corporation O mouse sem fio IntelliMouse Explorer com leitor de impressão digital é um mouse biométrico

Para utilizar a função biométrica, um software que vem junto com o mouse registra as impressões digitais e armazena a informação correspondente sobre os usuários autorizados. Alguns programas também permitem a encriptação e desencriptação de arquivos. Para mais informações sobre a tecnologia biométrica de impressão digital, veja Como funcionam os leitores de impressões digitais.

Botão de rolagem com inclinação

Uma inovação no mouse é o botão de rolagem com inclinação, que vem possibilitando a rolagem na tela, horizontalmente (esquerda/direita) e verticalmente (acima e abaixo). A capacidade de rolar em ambos os modos é conveniente quando estamos vendo documentos largos, como um site ou uma planilha eletrônica. Para navegar horizontal e verticalmente, o botão de rolagem é posicionada em uma combinação de um fulcro (ou pivô) e uma alavanca. Este é o projeto utilizado pelo mouse sem fio Logitech Click! Plus.

Imagem cedida por Logitech Mouse sem fio Logitech Click! Plus

Outro método para rolagem vertical e horizontal é um painel de rolagem sensível a toque, que responde ao deslizamento horizontal e vertical do dedo, como o utilizado pelo mouse sem fio Logitech V500 para notebook.


Imagem cedida por Logitech
Mouse sem fio Logitech V500 para notebook