Computermaus

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Unterseite einer optischen Funk-Maus

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IBM PS/2 Mouse 1987

Funktionsdarstellung einer optomechanischen Maus

Die Maus ist eines der wichtigsten Eingabegeräte bei modernen Computern und hat die Entwicklung einer grafischen Benutzungsoberfläche (auch GUI - Graphical User Interface) erst ermöglicht. Ein kleines, ergonomisch geformtes, kastenartiges Gebilde aus Kunststoff (seltener Metall oder Holz) wird dabei von Hand auf dem Tisch oder auf einer speziellen Unterlage geführt, wobei sich auf dem Bildschirm entsprechend der Bewegung der Maus ein sogenannter Mauszeiger bewegt. Durch Betätigung der Tasten oder zusätzlicher Elemente der Maus kann der Nutzer verschiedene Interaktionen durchführen. Die Einführung der Computermaus kann als ein entscheidender Durchbruch in der Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit von Computern angesehen werden.

Geschichte

Die erste Computermaus wurde 1963/1964 von Douglas C. Engelbart und William English am Stanford Research Institute (SRI) entwickelt und im Dezember 1968 auf der Herbsttagung der American Federation of Information Processing Societies (AFIPS) der Öffentlichkeit präsentiert. Das Gerät, welches damals noch nicht Maus, sondern „X-Y-Positions-Anzeiger für ein Bildschirmsystem“ genannt wurde, fand wenig Beachtung, da es noch keine grafischen Benutzeroberflächen gab und die Leute, die mit Computern zu tun hatten, hauptsächlich an Texteingabe interessiert und daran gewöhnt waren. Der durchschlagende Erfolg der Erfindung stellte sich erst ein, nachdem das Patent abgelaufen war.

Die Weiterentwicklung der Maus erfolgte in den 1970er Jahren am Palo Alto Research Center (PARC) der Firma Xerox. Dort wurde die Maus 1973 zum ersten Mal beim Xerox Alto eingesetzt. Ebenfalls hierbei wurde auch erstmals eine grafische Benutzungsoberfläche vorgestellt.

Zum ersten Mal kommerziell verwendet wurde die Maus im Rechner Xerox Star im Jahre 1981, doch dem System war kein wirtschaftlicher Erfolg gegeben. Der Computerhersteller Apple lizenzierte diese Technik und entwickelte 1983 den Rechner Lisa, der allerdings ebenfalls keinen Markterfolg hatte. Erst das Nachfolgemodell, der Macintosh, war und ist sehr erfolgreich.

Bauformen

Lange Zeit waren optomechanische Mäuse üblich. Neuere Mäuse ersetzen die Kugelmechanik durch einen optischen Sensor. Man nennt sie Optische Maus. Als Nachfolger der optischen Maus hat die Firma Logitech die erste Lasermaus vorgestellt.

Die früher üblichen Zwei-Tasten-Mäuse wurden von Drei-Tasten-Mäusen bzw. Zwei-Tasten-Mäusen mit Rollrad (Wheel-Maus) abgelöst. Die Xerox-Modelle waren allerdings von Anfang an mit Drei-Tasten-Maus ausgestattet.

Das mitunter lästige Kabel, welches die Bewegungsfreiheit einschränkt, führte zur Entwicklung drahtloser Mäuse. Diese haben eine eigene Stromversorgung und übertragen die Bewegungsdaten über Infrarot oder Funk (beispielsweise Bluetooth) an eine Empfangsstation, die wie eine gewöhnliche Maus an den Computer angeschlossen ist. Ein Nachteil ist dabei der regelmäßige Verbrauch von Batterien, deren zusätzliches Gewicht und die im Vergleich zu kabelgebundenen Mäusen langsamere Reaktionszeit.

Technik

Funktionsprinzip

Der Anwender bewegt die Maus auf dem Schreibtisch und bewegt damit entsprechende Markierung (Mauszeiger/Cursor) auf dem Bildschirm, um Anweisungen an den Rechner zu übermitteln. Zumeist wird diese grafische Markierung als kleiner Pfeil dargestellt.

Die Maus ist mit Tasten ausgestattet, welche auf Tastendruck („Mausklick“) eine registrierbare Aktivität und die dabei aktuellen Bildschirmkoordinaten übermittelt (Event, Ereignis). Diese Interaktion kann dadurch von einem Computerprogramm verarbeitet und ausgewertet werden. Beispielsweise kann ein Anwender auf ein Dateisymbol zeigen und es mit einem Tastendruck aktivieren und auswählen. Das Programm registriert dieses und hebt dieses Dateisymbol grafisch hervor. In einem Textverarbeitungsprogramm kann ein Anwender den Mauszeiger in dem Text bewegen und mit einem Tastendruck eine Schreibmarke (Cursor) platzieren. Wenn dieser zu tippen beginnt, wird der Text auch an diese Stelle eingefügt. Die gegenüber einer durch Befehlszeilen gesteuerten Benutzerführung erweiterten, interaktiven Möglichkeiten haben unter anderem die Entwicklung von objektorientierter Programmierung vorangetrieben.

Sensorik

Lange Zeit waren optomechanische Mäuse üblich, bei denen die Mausbewegungen über eine Rollkugel, zwei Lochscheiben und zugehörige Lichtschranken in elektrische Signale umgewandelt werden. Die ersten Mäuse funktionierten jedoch rein mechanisch.

Die Rollbewegung der Kugel wird über zwei Walzen an zwei gelochte Segmentscheiben übermittelt, aus deren Drehrichtung und Geschwindigkeit über kleine Lichtschranken in der Elektronik der Maus die Koordinatenrichtung errechnet wird. In der allerersten Generation der Computermäuse wurden statt der Lichtschrankentechnik noch Schleifkontakte zur Koordinatenermittlung verwendet, welche jedoch starkem Verschleiß unterlagen.

Neuere Mäuse ersetzen die Kugelmechanik durch einen optischen Sensor, der die Oberfläche, auf der die Maus bewegt wird, mit einer Kamera abtastet. Man nennt sie daher auch Optische Maus. Die Kamera macht permanent Bilder der Oberfläche, während ein Mikroprozessor die Bilder miteinander vergleicht (siehe Faltung, Schnelle Fourier-Transformation) und daran erkennt, in welche Richtung die Maus bewegt wird. Da abgesehen von den Tasten keine mechanisch bewegten Teile mehr vorhanden sind, versprechen solche Mäuse sehr langlebig und robust zu sein. Ausfallerscheinungen durch verschmutzte Kugeln gibt es nicht mehr. Außerdem funktionieren diese Mäuse auf fast allen Unterlagen. Nur Flächen, die eine sehr geringe oder keine Struktur aufweisen, z. B. Spiegel, Glas und auch viele lackierte Flächen, sind prinzipbedingt ungeeignet. Die hohe Präzision optischer Mäuse macht sich besonders in grafischen Anwendungen und in Spielen positiv bemerkbar.

Da optische Mäuse Schwierigkeiten bei der Ermittlung der Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit auf unstrukturierten Oberflächen aufweisen, hat der Hersteller Logitech als Nachfolger mit dem Modell „Logitech MX1000 Laser“ 2004 die erste Lasermaus vorgestellt. Im Gegensatz zur optischen Maus wird hier ein Laser zur Abtastung der Oberfläche eingesetzt. Lasermäuse kommen daher zwar auch auf glatten Oberflächen zurecht, aber ebenfalls nicht auf Glasplatten. Die Laserdiode verbraucht zudem weniger Energie als der Sensor einer optischen Maus, wodurch längere Betriebszeiten bei kabellosen Mäusen möglich sind.

Beispielsweise verarbeitet der optische Sensor ADNS-2610 von Agilent 1512 Bilder pro Sekunde, hat eine Auflösung von 18*18 Pixeln, und jedes Pixel kann 64 unterschiedliche Graustufen abfragen.

Schnittstellen

Da die Maus recht spät Einzug in die privat und geschäftlich genutzten Computersysteme auf dem Schreibtisch gehalten hat (in größerem Umfang etwa in den späten 1980er Jahren für IBM-PC-kompatible Rechner), musste eine der vorhandenen Schnittstellen für den Anschluss dieses Gerätes gefunden werden. Anfangs wurden Mäuse für IBM-kompatiblen Computer am seriellen Port über einen 9/25-poligen Sub-D-Stecker angeschlossen. Diese war ursprünglich für die Datenfernübertragung entwickelt worden. Da die Maus aber ein einfaches und in der Datenübertragung langsames Gerät ist, das nur für Koordinateninformation und Status der Tasten Daten übermittelt und außerdem seinen Strom über die Schnittstelle erhalten konnte, war diese Schnittstelle eine recht langlebige Notlösung.

Bei den Apple-Macintosh-Rechnern wurde bereits bei ihrer Einführung ein eigener (proprietärer) Anschluss für die Maus bereitgestellt, da eine Bedienung ohne diese nicht möglich war. Zunächst war dies ein 9-poliger Sub-D-Stecker (Ur-Macintosh, Macintosh 512 und Macintosh Plus). Beim Macintosh II wurde 1987 dieser durch den wesentlich universelleren ADB (Apple Desktop Bus) ersetzt. Der ADB diente auch für die Tastatur und stromsparende Kleingeräte. Er fand bis zum Power Macintosh G3 1998 seine Verwendung.

Bei IBM-kompatiblen Rechnern setzte sich mit dem breiten Aufkommen der mausgesteuerten Betriebssysteme mit dem PS/2-Anschluss eine explizite Schnittstelle nur für die Maus durch.

Die Übertragungsprotokolle und die Pinbelegungen von Tastatur und Maus sind identisch. Es handelt sich um ein synchrones, serielles Protokoll, welches speziell für Computer-Tastaturen entwickelt wurde. Es arbeitet mit einer 5 Volt Spannungsversorgung. Auch wenn die Pinbelegung für die grundsätzliche Kommunikation von Tastatur und Maus identisch ist, sind die Anschlüsse eindeutig zugeordnet. Eine Maus arbeitet normalerweise nicht am Tastaturport, auch wenn der Stecker passt: Teilweise haben weitere Pins eine Sonderbelegung, beispielsweise bei der Tastatur zum Ausschalten des Computers.

Heutzutage ist neben dem PS/2-Anschluss immer häufiger der universell einsetzbare USB-Anschluss für Mäuse und langsame Peripherie jeder Art für IBM-kompatible Rechner wie auch für Apple-Macintosh-Rechner gebräuchlich. Ein Vorteil von USB ist, dass mehrere Geräte, wie zum Beispiel Maus und Tastatur, über den selben Anschluss am Computer betrieben werden können.

Interaktion

Jede gängige grafische Benutzeroberfläche, die zur Zeit für Endanwender existiert, wird in erster Linie mit der Maus bedient. Die übliche Anzahl der Maustasten und weiterer Elemente zur Interaktion (Scrollrad) hat sich im Laufe der Zeit gewandelt.

Eine Taste: Die ursprüngliche Macintosh-Benutzeroberfläche war auf eine einfache Bedienung ausgelegt, in der der Anwender das komplette Gerät mit einer Maustaste bedienen konnte. Auch heute noch werden Apple-Mäuse mit einer Taste ausgeliefert, wobei die gesamte Oberfläche der Maus als Taste arbeitet. Zusätzliche kontextbezogene Programmfunktionen werden mit Hilfe von Spezialtasten auf der Tastatur (Modifiers) parallel zum Mausklick ausgelöst. Das aktuelle Betriebssystem Mac OS X unterstützt Mehrtastenmäuse. In den meisten Apple-Programmen wird die zweite Taste für das Kontextmenü eingesetzt. Bei Ein-Tasten-Mäusen wird dieses über Ctrl-Mausklick aufgerufen.

Zwei Tasten (Microsoft Windows, IBM OS/2, Atari TOS, AmigaOS): Alle Geräte, die mit diesen Herstellern in Verbindung zu sehen sind, wurden zunächst mit zwei Tasten ausgestattet. Dabei diente die eine (meist die linke) für die Auswahl, während die zweite (rechte) Taste eine Sonderfunktion auslöst. Insbesondere das sogenannte Kontextmenü, welches mit Windows 95 erstmals in großem Umfang eingeführt wurde und eine Auswahl an Modifikationen für das konkret aktivierte Objekt bietet, wird über diese zweite Taste aktiviert. Bei Atari-TOS hatte die zweite Taste zunächst keine weitere Funktion und hatte je nach Programm eine andere Bedeutung. Beim AmigaOS wurde die rechte Maustaste für die Menüleiste benutzt.

Drei Tasten (X Window System, RISC OS): Bei den Betriebssystemen aus der Workstationwelt (sowie beim Xerox Alto) wurden drei Maustasten genutzt. Der Zweck dieser dritten Tasten ist für verschiedene Programme uneinheitlich. Bei RISC OS wird mit der mittleren Maustaste das Kontext-Menü aufgerufen, im X Window System dient sie zum Einfügen des zuvor mit der linken Maustaste markierten Textes.

Vier oder mehr Tasten: Die zusätzlichen Tasten können meistens vom Benutzer mit Funktionen wie Doppelklick, Tastenkombinationen oder dem Start eines Programms belegt werden.

Ende der 1990er Jahre hat sich insbesondere das so genannte Scrollrad bei Computermäusen etabliert. Es befindet sich bei den meisten heutigen Computermäusen zwischen den beiden Maustasten und dient zum Auf- und Abscrollen des Fensterinhalts. Darüber hinaus wird das Scrollrad mitunter auch zur Einstellung von grafisch simulierten Schiebereglern eingesetzt. Viele Mäuse verknüpfen das Scrollrad mit der Funktion einer dritten Taste, so dass ein Druck auf das Rad das entsprechende Signal an den Computer gibt. Bei einigen Mäusen kann das Scrollrad zusätzlich nach links oder rechts bewegt werden, um auch ein horizontales Scrollen des Fensterinhalts per Maus zu ermöglichen. Im Juli 2005 stellte Apple nach fast drei Jahrzehnten konsequenter 1-Tasten-Maus-Philosophie erstmalig eine USB-Mehrtastenmaus mit der Produktbezeichnung Mighty Mouse vor, welche mit den Betriebssystemen Windows XP und Mac OS X gleichsam kompatibel ist und neben drei zusätzlichen, programmierbaren Tasten eine neuartige 360-Grad-Scrollkugel bietet, die freies vertikales wie auch horizontales (nur Mac OS X) Scrollen ermöglicht.

Mausaktionen

Durch Bewegen der Maus kann der Mauszeiger an eine gewünschte Stelle bewegt werden, und durch Betätigen einer Maustaste kann der Benutzer Aktionen auslösen. Man unterscheidet die drei ursprünglichen Mausaktionen:

1. Klick

Ein Mausklick bezeichnet das Drücken und sofortige Loslassen der Maustaste ohne dazwischen die Maus zu bewegen.

2. Doppelklick

Ein Doppelklick ist das zweimalige Drücken der Maustaste kurz hintereinander. Wieder bleibt die Maus dabei ruhig.

3. Ziehen

Ziehen bedeutet, dass die Maustaste heruntergedrückt wird und dort gehalten wird, während die Maus bewegt wird. Erst am Ende dieses Ziehvorgangs wird die Taste losgelassen.

Weitere Mausaktionen sind:

4. Rechtsklick, das ist der Klick der rechten Maustaste

5. Zeigen, bezeichnet das Stellen des Mauszeigers an eine bestimmte Stelle ohne eine Taste zu betätigen

Je nach Programm und Zustand im Programm kann eine Mausaktion unterschiedliches bewirken: Ein Klick kann z. B. die Einfügemarke in einem Text bewegen, eine Menü öffnen oder beim Klick auf eine Schaltfläche eine Programmfunktion auslösen. Ein Doppelklick kann ein Programm starten oder ein Wort in einem Text markieren usw.

Variationen und Alternativen zur Maus

Ein der Maus verwandtes Zeigegerät ist der Trackball, bei dem die bei mechanischen und optomechanischen Mäusen eingesetzte Kugel nicht auf der Unterseite angebracht ist, sondern auf der Oberseite und durch die Finger bzw. den Daumen bewegt wird. Neben der Maus haben sich auch einige, teilweise ältere Eingabemedien etabliert, die jedoch ihr spezielles Nischendasein fristen. In transportablen Rechnern (Notebook, Laptop) kommen beispielsweise die platzsparenderen Touchpads, Trackpoints, in älteren Geräten auch Trackballs zum Einsatz. Im professionellem Grafik-Design werden oftmals auch Grafiktabletts eingesetzt. Bei Behinderungen können Mehrfachsensoren zum Einsatz kommen.

Probleme bei der Verwendung einer Maus

Gesundheitliche Probleme

Der andauernde Gebrauch einer Computermaus, insbesondere bei Fehlhaltungen, kann Schmerzen im Handgelenk (Sehnenscheidenentzündung) oder das Karpaltunnelsyndrom auslösen. Ebenso können Schmerzen an den längere Zeit unnatürlich gestreckten Fingern auftreten, bekannt als sogenannter "Mausfinger". An Computerarbeitsplätzen kann RSI (Repetitive Strain Injury - Verletzung durch wiederholte Beanspruchung) als Berufskrankheit auftreten. Vorbeugend gegen solche Beschwerden kann die abwechsende Verwendung unterschiedlicher Eingabegeräte Maus oder Trackball, ergonomisch gestalteter Tastaturen bis hin zur Sprachsteuerung sein.

Ergonomische Form einer Maus

Aktuelle, ergonomisch geformte Mäuse haben häufig das Problem, dass sie lediglich für die Nutzung von Rechtshändern konstruiert wurden. Linkshänder können solche Mäuse in der Regel überhaupt nicht oder nur unter extremer Fehlhaltung benutzen. Da es von den meisten ergonomisch geformten Mäusen keine Linkshändervariante gibt, lernen viele Linkshänder ihre Maus auch mit der rechten Hand zu verwenden.

Mauszubehör

Mauspad

Siehe Hauptartikel: Mauspad

Das Mauspad ist wohl das bekannteste Mauszubehör, das von den meisten Computernutzern eingesetzt wird. Es besteht häufig aus Stoff oder Plastik und bietet eine glatte Oberfläche, über die die Maus bewegt werden kann. Vor allem Kugelmäuse lassen sich oft nur in Verbindung mit Mauspads einsetzen, da der Mausball auf die hohe Reibung eines Mauspads angewiesen ist, um sich problemlos zu drehen. Mittlerweile bietet die Industrie auch spezielle Mauspads für Computerspieler an, die besonders wenig Reibung erzeugen sollen, um eine präzise Bewegung zu ermöglichen. Diese Mauspads bestehen dann häufig aus Hartplastik, speziellen Kunststofffasern oder Glas und sind häufig nur für die Verwendung von optischen bzw Lasermäusen konzipiert.

Glidetapes

Glidetapes, auch Speedtapes genannt, sind dünne Streifen aus reibungsarmen Plastik oder Teflon, die auf die Mausfüße geklebt werden können. Zum einen sorgen diese dafür, dass die Mausfüße bei der Bewegung nicht so stark belastet werden, zum anderen lässt sich die Maus durch die geringere Reibung leichter über das Mauspad bewegen. Glidetapes sind hauptsächlich bei Computerspielern in Verwendung.

Kabelhalter

Kabelhalter haben die Aufgabe dafür zu sorgen, dass das Kabel einer Kabelmaus bei der Bewegung nicht störend im Weg liegt. Einige Kabelhalter sind bereits ins Mauspad integriert, andere müssen beispielsweise am Tisch befestigt werden. Als primitivste Form des Kabelhalters hat sich Klebeband bewährt.

Handballenauflage

Eine Handballenauflage ist ein kleines gepolstertes Kissen oder Pad. Die Füllung kann aus Gel (Silikon, Neopren) oder aus natürlichen Materialien bestehen. Es sorgt dafür, dass das Handgelenk bei der Arbeit nicht abknickt, was die Belastung der Hand und so die Ermüdung beim Arbeiten mindern soll.

Literatur

Bardini, T. (2000): Bootstrapping: Douglas Engelbart, Coevolution, and the Origins of Personal Computing. Stanford, CA: Stanford University Press. ISBN 0804738718
Friedewald, M. (1999): Der Computer als Werkzeug und Medium: Die geistigen und technischen Wurzeln des Personal Computers. Berlin und Diepholz: GNT-Verlag (Aachener Beiträge zur Wissenschafts- und Technikgeschichte des 20. Jahrhunderts, 3). ISBN 3928186477
EN ISO 9241-9:2000. Anforderungen an Eingabemittel - ausgenommen Tastaturen.

Siehe auch

Weblinks

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