Игровые манипуляторы. Двухкоординатный джойстик

«Будь проклят тот день, когда я сел за баранку этого пылесоса!» - говорил один из персонажей отечественного киношедевра. Именно это определение - «пылесос с баранкой» мне пришлось услышать в адрес мультимедийного компьютера с игровым штурвалом от одного из противников компьютерных игр. Ну что ж, как известно, все пользователи ПК делятся на противников и сторонников компьютерных игр. Как вы уже, наверное, догадались, настоящая публикация посвящена последним - тем, кто убежден, что история ПК связана с появлением не электронных таблиц или текстовых процессоров, а компьютерных игр, а также игровой периферии в виде джойстиков, геймпадов и рулей. О них и пойдет речь в данной статье.

Следует отметить, что интерфейс игрового порта (Gameport) появился очень давно - около 15 лет назад, вскоре после разработки первых IBM PC. Тогда компьютеры были мало приспособлены для игр и стоили больших денег, поэтому играть предпочитали на более дешевых видеоприставках. И тем не менее с появлением игрового порта началась борьба между видеоиграми и играми для ПК, которая продолжается и по сей день. И, надо заметить, компьютеры отвоевали значительное пространство. Появившись следом за первыми ПК, игровой порт до наших дней практически не претерпел изменений. Правда, он переместился на современные звуковые карты и имеет совмещенный с MIDI разъем.

Существуют и отдельные платы игровых портов, такие как Thrustmaster ACM Game Card, CH Gamecard CG3, PDPI L4 Gameport и др.

Достоинством игрового порта является поддержка как ранней DOS, так и Windows 2000, а к недостаткам следует отнести низкую для современных компьютеров скорость и ограниченные возможности, а также большую загрузку ЦП.

Для подключения джойстика через гейм-порт используется 15-штырьковый разъем. К одному гейм-порту можно подключить два двухкнопочных джойстика или один с четырьмя кнопками или с ручкой газа. При подключении такого джойстика используется часть входов, предназначенных для второго двухкнопочного. Если гейм-порт находится на звуковой плате, то к разъему можно подключать еще и MIDI-совместимые музыкальные инструменты.

Таким образом, современный игровой порт поддерживает следующие аналоговые сигналы: четыре оси (X1, Y1, X2, Y2) и четыре кнопки. Все, что выходит за эти рамки, поддерживается в цифровом виде при помощи специальных нестандартных интерфейсов.

Как уже было отмечено, основными недостатками игрового порта являются малая скорость, высокая загрузка центрального процессора и ограничения по количеству входных сигналов.

Поэтому дальнейшее развитие игровой периферии связано с новым портом - USB, который не имеет всех вышеперечисленных проблем и позволяет использовать все четыре оси плавного регулирования и неограниченное количество кнопок.

Недостатком USB-порта является несовместимость с рядом ОС (DOS, Win3.1, ранние версии Win95, WinNT 4.0). Однако очевидно, что за этим портом будущее. Все модели 2001 года поддерживают USB, и только часть - USB + GamePort. Так что, если у вас нет USB-порта, для установки нового USB-джойстика придется поменять и сам компьютер.

Джойстики

Появление джойстиков датируется началом шестидесятых и обусловлено именно первыми компьютерными играми. Самый первый из них связывают с именами профессора Марвина Мински и студента Массачусетсского технологического института Стефена Рассела, больших поклонников компьютерных игр. По некоторым данным, название joystick существовало и ранее. До изобретения описываемого манипулятора этим термином обозначали самокрутки с марихуаной. Но современные джойстики достигли такой популярности, что о первоначальном значении слова сегодня никто даже не вспоминает.

Первые примитивные цифровые джойстики представляли собой стержень, укрепленный на крестовине, имеющей четыре электрических контакта. Чтобы выбрать одно из четырех направлений, нужно наклонить стержень в соответствующую сторону. При замыкании сразу двух контактов добавляются еще четыре направления (рис. 1).

Подобные джойстики существовали во времена компьютеров Amiga, Commodore 64 и MSX. Очевидно, что обеспечить плавное регулирование такой джойстик не мог и поэтому плохо подходил для авиасимуляторов. С тех пор джойстики изменились до неузнаваемости, и все же их отличительным признаком по-прежнему остается рукоятка определенного дизайна, закрепленная на стационарной платформе и наклоняющаяся во всех направлениях.

Аналоговые и цифровые джойстики

Cледующий этап развития джойстиков ознаменован появлением аналоговых устройств, которые имели в своей основе потенциометры (рис. 2) и могли осуществлять плавное регулирование. Эти устройства посылают в игровой порт аналоговый сигнал, который обрабатывается контроллером игрового порта и ЦП, а затем в цифровом виде используется программными интерфейсами. С тех пор, как джойстики стали обеспечивать плавное регулирование, их начали использовать для авиационных симуляторов.

Со временем джойстики снова стали цифровыми, но уже другого уровня: такой джойстик генерирует сигнал обычно на базе тех же технологий, что и аналоговый, а затем внутри себя оцифровывает этот сигнал и передает его в компьютер уже в цифровой форме. Преимущество этого решения заключается в том, что аналоговый сигнал превращается в цифровой до того, как он попадает в игровой порт (сильно зашумленное в электронном смысле пространство).

Оптические и потенциометрические джойстики

Потенциометры имеют скользящие контакты, которые засоряются пылью и продуктами окисления, что ухудшает контакт и может приводить к проблемам управления. Этих недостатков лишены оптические джойстики, в которых вместо резисторов используются оптические сенсоры, менее подверженные износу. Несмотря на указанные преимущества оптических джойстиков, большинство производителей используют для считывания положения органов управления электрические потенциометры. В качестве примера оптических джойстиков можно привести джойстики серии Sidewinder от Microsoft.

Джойстик как манипулятор для авиасимуляторов

Оси плавного регулирования

Современные джойстики используются прежде всего в авиационных симуляторах и многие функции приобрели благодаря совершенствованию управления летным тренажером. Очевидно, что для полета в первую очередь необходимо плавное перемещение «вверх-вниз» и «вправо-влево». Именно эти функции и обеспечивали первые джойстики, при этом управление скоростью осуществлялось по принципу «есть ход - нет хода». Однако для успешного ведения воздушного боя этого недостаточно. Как «подкрасться и убежать» без гибкого управления скоростью? Так появилась еще одна функция плавного регулирования - контроллер тяги, или тротл . Контроллер тяги обычно располагается в виде специального колеса на корпусе рукоятки - или в виде переключаемого рычажка рядом с рукояткой. Второй способ реализации контроллера тяги позволяет видеть, в каком положении находится «газ», так играть удобнее. Тротл такого исполнения использован, например, в джойстике WingMan Force 3D от компании Logitech (рис. 3).

Однако тротл может быть выполнен и в виде самостоятельного отдельно вынесенного элемента, как, например, на одной из современных моделей Thrustmaster TopGun Afterburner (рис. 4). Идея раздельного исполнения рукоятки и тротла не нова. Известна более старая модель Quick Shot Squadron Commander, которая давно продается на российском рынке.

Таким образом, джойстик, как минимум, должен обеспечивать плавное регулирование по трем осям, при наличии педалей управления количество осей возрастает до четырех! При этом четвертая ось плавного регулирования (так называемый хвостовой руль (rudder), который в классической схеме выполняется в виде педалей), может управляться поворотом рукоятки вокруг своей оси (см. рис. 3). В этом случае в джойстике могут быть реализованы все четыре оси плавного регулирования.

И хотя для тех, кто привык к педалям, такой вариант управления может показаться не совсем удобным, с помощью этого устройства можно овладеть летным мастерством. Иногда на панель джойстика выносится дополнительный рычажок, в результате чего две оси плавного регулирования остаются на рукоятке, а две - выносятся на дополнительный аналоговый рычажок (рис. 5).

Чаще всего присвоение и маркировка осей производятся следующим образом:

• X1 (или Х) - наклон рукоятки вперед/назад (тангаж);
• Y1 (или Y) - наклон рукоятки вправо/влево (крен);
• Х2 (или rZ) - педали или поворот рукоятки вокруг своей оси (хвостовой руль);
• Y2 (или Z) - вперед/назад тротл (тяга).

Функция поворота головы HAT switch

В реальности помимо возможностей управления пилот может осмотреться, с тем чтобы оценить обстановку справа и слева, не разворачивая при этом самолет. Для обеспечения такой возможности служит функция HAT switch 2 (см. рис. 3 , ), позволяющая дискретно менять направление взгляда пилота.

Переключатель видов (HAT switch) выполняет функцию дополнительного джойстика на основном джойстике. Но если основной джойстик поворачивает виртуальный самолет, то HAT-switch только меняет угол зрения. При этом HAT switch имеет только фиксированные положения, то есть смотреть можно в четырех или восьми направлениях. Это связано с тем, что дополнительное плавное позиционирование, наряду с плавным регулированием самим джойстиком, усложнило бы задачу управления. Впервые данная технология была разработана компаниями Thrustmaster и CH Products, и сегодня на рынке предлагается множество моделей, поддерживающих данную функцию от разных производителей. Продукция каждой компании (CH Products и Thrustmaster) имеет свои особенности реализации функции HAT switch. Отсюда и обозначения на джойстиках: ТМ-совместимый и СН-совместимый.

Функция обратной силовой связи Force Feedback

Еще одной функцией, заслуживающей внимания, является так называемая функция обратной силовой связи - Force Feedback.

Первым джойстиком с Force Feedback был джойстик CH Force FX Joystick от компании CH Products.

Если традиционная схема взаимодействия «джойстик - компьютер» является незамкнутой (рис. 6а), то есть сигнал, снимаемый с сенсора, подается в компьютер и таким образом осуществляется управление, то при наличии обратной связи (рис. 6б) система становится интерактивной. Сигнал от джойстика через сенсор направляется в контроллер обратной связи и в компьютер, а компьютер, в свою очередь, передает на контроллер управляющий сигнал, связанный с ходом выполнения игры. Сигнал от контроллера обратной связи передается на специальный электромотор, который связан ременной или другой (более жесткой) передачей с рукояткой джойстика.

Для реализации функции Force Feedback используется специальный API-I-Force, разработчиком которого является компания Immersion (http://www.immersion.com/).

В результате сотрудничества Immersion и Microsoft поддержка API-I-Force (I-Force 2.0) была введена в DirectX 5, наличие данной версии является минимальным условием для работы устройств с обратной силовой связью.

Технология Force Feedback позволяет моделировать разные типы эффектов, например толчки при попадании в самолет вражеского снаряда или отдачу от собственных выстрелов. По характеру дрожания джойстика можно понять: какой противник вас преследует; в вас стреляют из крупнокалиберного пулемета; в самолет попала ракета. Помимо этого может изменяться усилие, с которым играющему приходится перемещать рукоятку джойстика в зависимости от характеристик движения виртуальной машины. Обратная связь может моделировать поломки самолета, самой простой из которых является заклинивание рукоятки при падении машины, но возможны и более сложные эффекты, например, моделирование поведения штурвала в условиях отказа одного из двигателей, тряски при повреждениях, потери винта и т.п.

На сегодняшний день Force Feedback является единственной интерактивной формой взаимодействия играющего с виртуальной машиной. Многие компании, такие как Logitech, Microsoft, Genius, InterAct, сегодня переняли данную технологию и выпускают манипуляторы с обратной связью. Естественно, появилось и большое количество игр с поддержкой технологии Force Feedback. Например такие симуляторы, как ACES: The X-Fighters (издатель Sierra On-Line, разработчик Dynamix), F22 Air Dominance Fighter (издатель Ocean/Infograms, разработчик Digital Image Design), Flight Unlimited II (издатель Eidos, разработчик Looking Glass). В принципе, если игра работает под DirectX 6.0 и выше, то она, как правило, поддерживает и обратную связь.

Типичным примером джойстика с обратной связью является модель SideWinder Force Feedback 2 (рис. 7). Данное устройство можно использовать как для авиа-, так и для автосимуляторов.

Несмотря на наличие большого количества игр, поддерживающих данную технологию, Force Feedback пока не стала отраслевым стандартом для игровых манипуляторов, что, видимо, связано с высокой стоимостью джойстиков с Force Feedback, цена которых 80-150 долл.

Более подробную информацию о ForceFeedback можно найти по адресу http://www.immersion.com/ .

В принципе, технология силовой обратной связи применяется не только в игровых манипуляторах - именно по этому принципу построены системы, которые позволяют «потрогать» виртуальные объекты, прочитать об этом можно в статье «Запах, форма, вкус и цвет через Интернет» (КомпьютерПресс № 3’2001, стр. 50).

Выпуском джойстиков сегодня занимаются очень многие компании, в качестве крупнейших мировых производителей можно назвать ThrustMaster, CH Products, Advanced Gravis, Logitech, Microsoft, ACT Laboratories, которые не только обеспечивают определенную долю рынка, но и привносят все новые идеи в развитие данных устройств.

Найти каталог современных джойстиков можно по адресу http://www.igalax.ru/ или на нашем CD-ROM.

Рули

Как в авиасимуляторах необходим хороший джойстик, так в автомобильных гонках не обойтись без руля и педалей. Сам по себе руль еще не решает проблемы - важны его характеристики. Соответственно и цена руля зависит и от количества функций, и от материала, из которого он изготовлен. В самых простых (обычно из дешевого пластика) управление газом и передачами осуществляются непосредственно на руле. Более дорогие сделаны из резиноподобного пластика или имеют цельнометаллическую основу, обтянутую резиной, и педали. Наиболее дорогие и долговечные педали также выполняются из металла.

Обычно функции управления присваиваются осям плавного регулирования следующим образом:

• X1 - руль вправо-влево;
• Y1 - газ-тормоз или

X1 - руль вправо-влево;

• Y1 - газ;
• X2 - тормоз.

Как и в авиационных тренажерах, в рулях может использоваться Force Feedback. В автомобильных симуляторах эта функция обеспечивает эффект дрожания руля при выезде на неровную дорогу, выход с трассы, моделирование сопротивления руля на различной скорости и т.д.

В дорогих моделях предусмотрена такая функция, как «раздельные педали». Раздельные педали «газ» и «тормоз» не взаимоуравновешивают друг друга (как в дешевых моделях), а действуют раздельно, как в настоящем автомобиле, то есть позволяют, например, моделировать заносы и прочие эффекты. Важным элементом является крепление руля. Если это качественный массивный руль с системой обратной связи, то он передает на стол существенные усилия. Здесь вряд ли можно обойтись системой присосок, большую надежность обеспечат струбцины (рис. 8).

Одним из основных параметров является угол поворота руля - чем он больше, тем лучше. Угол поворота руля колеблется от 100 до 270°. Помимо автомобильных выпускаются и похожие по устройству моторули и штурвалы.

Геймпады

Геймпад, или, как его еще иногда называют, игровой планшет, это манипулятор для управления обеими руками. Левой рукой обычно контролируется движение, а правой - разнообразные действия посредством нажатия кнопок.

По сути, геймпад представляет собой вариацию джойстика, ориентированную на аркадные игры, где надо много бегать, прыгать и т.п. Можно сказать, что в компьютерные игры данное устройство пришло от видеоигр. Эти устройства всем хорошо знакомы по распространенным игровым приставкам Dendy или Sega.

Традиционные недорогие геймпады имеют два примитивных мини-джойстика, функционирующих по принципу крестовин (рис. 1), ряд программируемых кнопок, ползунковый регулятор и переключение режимов работы. Вспомните типичные аркадные игры: подпрыгнул, выстрелил, развернулся, побежал. Для управления такой игрой больше ничего и не нужно.

Впрочем, современные геймпады постоянно совершенствуются и уже могут использоваться для симуляторов. Так что функциональная грань между геймпадом и джойстиком постепенно стирается.

Системы обратной связи тоже иногда используются в геймпадах - в целях создания эффекта отдачи от столкновений и ударов. Примером такого устройства может служить модель - с функцией Vibration Feedback WingMan Rumblepad от фирмы Logitech.

А модель Logitech Wingman Extreme Pad имеет такую функцию, как Sensor (рис. 9); именно благодаря этому режиму данная модель рекомендуется для авиасимуляторов. Самолет может управляться поворотом самого игрового планшета в пространстве, что создает эффект наличия в игровом устройстве гироскопа. Wingman Extreme Pad имеет также функцию HAT Switch и 10 кнопок, две из которых (под указательными пальцами) являются триггерами.

Учитывая, что большинство инструкций для игровых манипуляторов написаны на английском языке, мы приводим некоторые наиболее часто встречающиеся англоязычные термины, их перевод и толкование.

КомпьютерПресс 7"2001

По количеству степеней свободы и, соответственно, плоскостей, в которых возможно изменение положения контролируемого объекта, джойстики подразделяются на:

· одномерные (управление перемещением объекта либо вверх-вниз, либо влево-вправо)

· двухмерные (управление объектом в двух плоскостях)

трёхмерные (управление объектом во всех трёх плоскостях) Джойстики можно разделить на два вида:

дискретные -- сенсоры таких джойстиков могут принимать два значения: «0» или «1», включён/выключен и т. д. При этом каждое нажатие выдает один управляющий импульс и смещает курсор на одну позицию (длительное нажатие приводит к автоповтору команды), диапазон смещения курсора при этом неограничен и определяется только количеством нажатий. Джойстики такого типа считаются устаревшими в ПК, но широко применяюся в простых игровых приставках, мобильных телефонах и прочих устройствах. аналоговые -- у таковых выходной сигнал плавно меняется от нуля до максимума в зависимости от угла отклонения рукоятки: чем больше рукоять отклонена, тем больше уровень сигнала. Диапазон перемещения курсора ограничен ходом ручки джойстика и разрешением применённых сенсоров. После калибровки , подобные джойстики можно применять для указания абсолютной позиции курсора. В свою очередь, аналоговые джойстики делятся на три типа:

o С аналоговым датчиком. Включает в себя Потенциометр_(резистор) и аналогово-цифровой преобразователь . Преимущества: нет особых требований к механике. Недостатки: требователен к качеству питания и АЦП, сам датчик при этом нестаточно долговечен (но в некоторых джойстиках применяются долговечные бесконтактные датчики: магниторезистивные и датчики на эффекте Холла ). Интересно, что в игровом порту АЦП находится в компьютере, а не в джойстике.

o С цифровым датчиком. В таких джойстиках используются энкодеры (оптические датчики наподобие тех, что применяются в компьютерных мышах -- зубчатое колесо, при вращении пересекающее луч от светодиода к фотодиоду). Преимущества: очень чёткий ход, датчик практически вечен. Недостатки: чтобы датчик имел достаточное количество шагов дискретности (примерно 500 шагов на оборот руля, или 150 на движение джойстика от края до края, или 100 на ход педали), нужен или дорогой высокоточный энкодер, или качественный редуктор (мультипликатор ).

o С оптическим датчиком. Такие джойстики действуют аналогично оптической мыши и совмещают высокую точность с высокой надёжностью. Недостаток: применимо только для устройств с небольшим ходом ручки.

Ранее джойстики для ПК подключались к нему через игровой порт , далее полностью произошёл переход к стандартному интерфейсу USB . Долгое время у игровых приставок джойстики подключались через специализированный разъём , специфичный для каждой фирмы-производителя, поэтому джойстик для одной приставки не подходил к другой или же к ПК . В настоящее время джойстики имеют стандартный интерфейс USB, поэтому могут подключаться как к приставке, так к персональному компьютеру.

Геймпад, (джойпад , игровой пульт ) -- тип игрового манипулятора. Представляет собой пульт, который удерживается двумя руками, для управления используются большие пальцы рук (в современных геймпадах также часто используются указательный и средний пальцы). Стандартное исполнение геймпада таково: под левой рукой кнопки направления (вперёд-назад-влево-вправо), под правой -- кнопки действия (прыгнуть, выстрелить).

Во многих современных контроллерах совместно с направляющими кнопками используются аналоговые джойстики. Впервые подобное решение было представлено на контроллере Emerson Arcadia 2001 , но обрело популярность среди игроков только после появления консолей Nintendo 64 , Sony PlayStation и Sega Saturn .

Геймпады обеспечивают взаимодействие между игроком и консолью. Тем не менее, геймпады используются и на персональных компьютерах, хотя пользователи в большинстве случаев предпочитают использовать привычные клавиатуру (обычную или игровую ) и мышь .

· D-pad (от англ. direction -- направление) -- кнопка-крестовина, объединяющая в себе четыре (иногда восемь). Предназначена для управления движением.

· Кнопки действия (action buttons ) -- дают возможность взаимодействовать с объектами игрового мира. Взять, кинуть, зацепиться, выстрелить и т. д.

· Триггеры -- кнопки, располагаемые под указательными пальцами (часто отвечают за стрельбу). На геймпадах появились с увеличением сложности игр, дабы отделить функцию стрельбы от общих действий. Нередко к триггерам привязываются и другие функции, которые удобно отделять от основных функций, привязанных к кнопкам действия.

· Аналоговый стик -- представляет из себя выступающую часть на базе контроллера, от положения которой зависит результат управления. Основная функция -- ориентирование в трёхмерном пространстве. Лишён каких либо дополнительных кнопок. Исключение составляет возможность нажатия на сам стик. Данная функция используется для дополнительных действий, расширяя тем самым функциональность устройства.

Кнопки Start , Select , Mode , Back -- служебные кнопки, обеспечивающие контроль за самим игровым процессом (пауза во время игры, вызов меню опций игры, смена режима работы геймпада). Обратная связь , функция вибрации -- возможность предусмотренная в геймпаде, усиливающая активные события в момент игрового процесса (взрывы, удары и пр.) посредством работы вибромотора.

· Некоторые модели, как например Space Orb , имеют встроенный трекбол .

· В некоторых моделях присутствует высокоточная рулевая ось , упрощающая игру в автосимуляторы .

Изначально, концептуальный геймпад для PlayStation 3 , конструктивно был похож на предшественников: Dual Shock , Dual Analog ; при этом, он сильно отличался от них по форме, напоминая банан или бумеранг. Такой дизайн вызвал множество насмешек, в результате его часто называли «бананмеранг». На конференции E3 , Sony отказалась от подобного визуального исполнения контроллера в пользу формы идентичной моделям Dual Shock , при этом добавив беспроводное подключение к консоли и возможность улавливать изменение положения в пространстве. Однако, функция вибрации, доступная в Dual Shock , была убрана. Сама Sony объясняла это помехами, которые создает вибро-режим, влияющие на работу датчика движения (хотя на самом деле, все объясняется конфликтом между Immersion Corporation -- разработчиком технологии обратной связи и Sony . Компания Immersion подала в суд на Sony и Microsoft , за нарушение патентных прав. Microsoft отказалась от разбирательства, в отличие от Sony , которая решила продолжить тяжбу и проиграла дело). В то же время, Wii Remote , без каких либо проблем сочетает в себе и функцию вибрации, и датчик позиционирования в пространстве. Сама корпорация Immersion выпустила новую версию контроллера с измененной системой вибрации, использующая не два мотора, а один. По словам компании, этот мотор может быть использован в геймпаде для PlayStation 3 . Джойпад назвали Sixaxis . Рычаги «L2» и «R2» в задней части стали почти аналоговыми, степень их нажатия можно регулировать подобно педалям в автомобиле. У аналоговых джойстиков был увеличен максимальный угол отклонения и повышена чувствительность. Так, в новом контроллере точность аналоговых джойстиков увеличена с 8 бит (в DualShock 2) до 10. Недавно в продажу поступили джойстики Dual Shock 3 , они идентичны джойстикам Sixaxis , но имеют больший вес из-за 2 вибромоторов.

Компьютерный руль -- игровой контроллер , имитирующий автомобильный руль . Применяется для игры в компьютерные игры -- автосимуляторы .

Стильный геймпад

Для начала разберёмся в терминологии и выясним, что такое джойстик. Изначально слово означало специальное устройство для управления объектами в играх. Оно представляет собой ручку, способную качаться в нескольких плоскостях. Даже название «joystick» переводится как «палочка радости». А вот геймпад - это в большинстве случаев пульт управления с кнопками. Обычно держится двумя руками, и управление осуществляется большими, а иногда и указательными, и средними пальцами.

Именно так выглядел один из первых контроллеров

В России названия «джойстик» и «геймпад» − синонимы. Если подойти и спросить у любого подростка про джойстик, то он поймёт, что речь идёт именно про геймпад. Геймпад для компьютера мало чем отличается от консольных версий. Он может быть выполнен в аналогичном одному из приставок стилей. Подключение происходит посредством USB.

Играть в игры с джойстиком на ПК в некоторых случаях удобнее. Например, это касается эмуляции старых консольных игр. А кому-то просто нравится, что всё управление находится буквально под рукой.

Виды джойстиков и геймпадов для компьютера

Каждый вид игрового манипулятора рассчитан на определённый тип игр, в которых его наиболее удобно использовать. Их можно разделить на три основные группы:

• джойстик;
• геймпад;
• руль.

Геймпады, в свою очередь, могут быть проводными или беспроводными.

Джойстик для компьютера

Более удобно джойстиком управлять в различных симуляторах. Например, самолётах, вертолётах и другой техники с подобной системой управления. На ручке джойстика для авиасимулятора обычно располагается набор кнопок, который активирует различные функции - наведение на цель, выстрел и т.д. Наклоны джойстика вперёд-назад вызывают смещение объекта на экране в те же стороны. Движение влево-вправо позволит наклониться в нужную сторону.

Геймпад

Геймпад наиболее удобен в различных платформерах, файтингах, «стрелялках». Большой набор кнопок позволяет активировать нужное событие, которых может быть очень много. С помощью различных комбинаций кнопок этот арсенал расширяется практически до бесконечности. Стоит отметить, что геймпад может содержать в себе и джойстики. Это небольшие рычажки, размещённые прямо на устройстве, способные вращаться в двух плоскостях. С их помощью иногда удобно наводится на цель в игре или управлять движением персонажа.

Классический геймпад для Денди

Игровой руль

Это отдельный вид игрового манипулятора, но рассказать о нём всё же стоит. Рулём удобно играть в симуляторы гонок. Представляет собой небольшую панель с размещённой классической баранкой, на которой могут быть расположены различные кнопки и рычаг переключения передач. Руль может поставляться вместе с педалями, которые имитируют нажатие газа и тормоза.

Современные модели рулей обладают функцией обратной отдачи. Например, если в ходе игры произошло столкновение, то руль передаст вибрацию игроку. Это ещё больше погружает в атмосферу игры.

Игровой руль с педалями

Проводной и беспроводной джойстик для ПК

Классический геймпад всегда соединяется проводом с компьютером или консолью. Но в век беспроводных технологий провода уже не так актуальны. Поэтому существуют версии беспроводных геймпадов для ПК. Они оснащаются аккумуляторами и работают на расстоянии до 10 метров. Плюсы и минусы обоих видов очевидны. Проводные ограничивают перемещение кабелем, зато всегда готовы к работе, а беспроводные могут разрядиться в любой момент.

Как правильно выбрать геймпад для ПК

Выбирать игровой джойстик для ПК нужно исходя из нескольких критериев:

• возможность подключения к консолям;
• с проводами или без;
• под конкретную игру на ПК для джойстика;
• количество кнопок;
• обратная связь;
• материал;
• стоимость.

Возможность подключения к разным консолям гарантирует универсальность. То есть, джойстик для ПК можно будет подключить и к приставкам, если они есть у пользователя. Проводные или беспроводные контроллеры определяют удобство использования. Если хочется удобно развалиться на диване перед телевизором на большом расстоянии от него, то беспроводное решение отлично подойдёт.

Количество кнопок и наличие аналоговых стиков определяет количество возможных функций, которые способен выполнять геймпад. Чем больше кнопок - тем больше возможностей для управления. Но вместе с этим и возрастает сложность взаимодействия в экстренных ситуациях на экране.

Обратная связь позволяет более глубоко погрузиться в игру. Получение урона героем в бою, столкновение с препятствиями в гонках и прочие события в игре могут быть переданы посредством виброотдачи игроку. Материал корпуса влияет на тактильные ощущения при использовании. Чем удобнее держать геймпад, тем комфортнее будет игра.

Ну и, наверное, самый главный параметр, на который многие обращают внимание при выборе, - цена. Стоимость геймпадов может варьироваться в довольно большом диапазоне. Тут уже всё зависит от кармана пользователя.

Какой геймпад для ПК лучше - топ лучших вариантов

Разновидностей джойстиков для ПК на рынке присутствует масса. Имеются модели самых разных размеров, расцветок и конфигураций. Рассмотрим небольшой топ лучших моделей.

Logitech GamePad F310

Один из бюджетных вариантов джойстика для ноутбука или ПК. Он прост в исполнении и имеет провод для подключения. Интерфейс, как водится, - USB. Геймпад содержит 10 кнопок. При этом прямо по центру размещены два аналоговых джойстика. Дизайн джойстика чем-то напоминает ранний стиль джойстиков для Sony PlayStation. Купить этот джойстик для ПК можно примерно за 1 200 руб.

Logitech GamePad F310

Defender Game Racer Turbo

Этот джойстик − практически точная копия геймпада от PS2. Собственно, он и совместим с этой консолью. Подключается устройство с помощью кабеля, длина которого составляет 1,5 м. Миниджойстики для более удобного управления присутствуют. Общее количество кнопок - 12. Стоимость геймпада составляет в среднем всего около 500 руб.

Defender Game Racer Turbo

Microsoft Xbox 360 Controller for Windows

Геймпад можно назвать скорее оригинальным для Xbox 360 с совместимостью с ПК. Кнопок для управления имеется 10, а также два миниджойстика. Геймпад оснащён виброотдачей. Существуют две разновидности такого контроллера - проводной, с 3-метровым кабелем, и беспроводной, в названии которого добавляется приставка Wireless. Цена первого находится в пределах 2 000 руб., второго - 2 500 руб.

Microsoft Xbox 360 Controller for Windows

Valve Steam Controller

Довольно функциональный геймпад. Оснащён несколькими датчиками - акселометр, гироскоп, датчик движения и виброотдача. Из миниджойстиков имеется всего один. Зато есть два трекпада. Тип подключения - беспроводной. Питается геймпад от двух батареек типа АА. По заявлению разработчиков, их заряда должно хватить на 40 часов работы. Стоимость устройства составляет в среднем 6 300 руб.

Valve Steam Controller

Logitech Wireless Gamepad F710

Этот джойстик от Logitech практически не отличается внешне от F310. Разница состоит в типе подключения. Как следует из названия, данная модель беспроводная. К тому же имеется виброотдача, которая добавляет вовлечение в сюжет игры. Количество кнопок на устройстве такое же, как и на F310, - 10. Питается геймпад от двух батареек АА. Приобрести джойстик для ПК можно примерно за 2 500−3 000 руб.

Logitech Wireless Gamepad F710

Defender Cobra M5 USB

Это устройство - именно «джойстик». То есть, ручка, способная двигаться в двух плоскостях. Устройство имеет кабель длиной 1,2 м. Количество кнопок на джойстике - 23. Средняя стоимость − около 2 500 руб.

Defender Cobra M5 USB

Как подключить джойстик к ПК

Подключить геймпад к ПК довольно просто - необходимо физически соединить его USB-кабелем. Если это беспроводной вариант - то вставить Bluetooth-адаптер. В большинстве случаев инициализация устройства в системе происходит автоматически. Если же нет, то в комплекте обычно идут драйвера и всё необходимое программное обеспечение.

Программа для настройки джойстика на ПК

Иногда настроить геймпад не получается. Особенно это касается различных китайских моделей от неизвестных брендов. Естественно, что найти драйвера и лицензионное ПО для такого джойстика довольно проблематично. На помощь может прийти программа Xpadder. Она способна переопределить команды джойстика таким образом, чтобы они имитировали нажатия на клавиатуре и мыши. Настройка проста - выбирается тип геймпада, и для каждой клавиши отмечается её реальный аналог на устройстве. С недавних пор программа стала платной, однако, что нам мешает скачать более старую её версию?

Программа Xpadder

Ещё одна аналогичная программа - MotionJoy. Она умеет эмулировать подключение различных игровых контроллеров к ПК. Настройка также довольно проста и понятна. Программа имеет большое количество настроек и опций, что позволяет использовать практически любой джойстик.

Программа MotionJoy

Драйвер для джойстика на ПК

Перед тем как настроить джойстик для ПК, понадобится установить драйвера. Обычно система делает это автоматически. Если же этого не произошло, то в комплекте всегда присутствует диск с ПО. Если его нет, он затерялся, или это китайский «ноунейм», то придётся искать драйвер в интернете.

ВАЖНО !

Скачивать любое программное обеспечение необходимо только с официальных сайтов компаний производителей. Так вы сможете избежать попадания вирусов и нежелательного ПО в ваш компьютер.

Если же драйвер так и не удалось найти, то, возможно, стоит попробовать использовать одну из программ, перечисленных выше, которые могут эмулировать и «подхватить» контроллер, который не определяется в игре или системе.

Как подключить джойстик к ПК от PS3

Стандартный джойстик от 3 Сони можно подключить с помощью USB или через Bluetooth. В первом случае придётся обзавестись кабелем от MiniUSB - USB. Возможно, он у кого-то уже есть, так как такой формат был популярен не так давно. Такие разъёмы использовались в различных фотоаппаратах, MP3 плеерах или внешних жёстких дисках. При подключении через Bluetooth понадобится адаптер. Если это ноутбук, то, скорее всего, он уже имеется встроенный. Что касается программной части, то в настройке джойстика поможет уже упомянутая выше программа MotionJoy.

Контроллер от PS3

Как подключить джойстик к ПК от PS4

Подключить оригинальный контроллер от PS4 можно с помощью специальной утилиты InputMapper. Небольшая бесплатная программа умеет работать как с проводным, так и беспроводным соединением. Интерфейс программы довольно прост. В главном окне настраиваются кнопки геймпада, сохраняется профиль, и можно приступать к игре.

Контроллер от PS4

Как подключить геймпад для ПК от Xbox 360

Это, наверное, самый простой способ подключения контроллера к компьютеру. Операционные системы Windows автоматически установят драйвера для джойстика. Общий алгоритм подключения может выглядеть так:

1. Физическое подключение устройства к ПК.
2. Установка драйвера в автоматическом режиме.
3. Проверить джойстик. Как на ПК это сделать? Просто запустить любую игру или приложение Xbox.

Если драйвера не захотели установиться, то можно посетить официальный сайт компании Microsoft и скачать их там.

Какой геймпад для ПК купить - обзорная таблица

Мы составили небольшую таблицу сравнения цен и характеристик различных контроллеров, имеющихся на данный момент в продаже.

Двухкоординатный джойстик

Небольшой электронный модуль из печатной платы и электромеханического устройства - джойстика. Позволяет реализовать двухкоординатное управление с элементом управления по третьей координате. Модуль имеет простое техническое решение - оператор поворачивает одновременно движки двух переменных резисторов смещая ручку джойстика одним движением. Это позволяет электронике отслеживать отклонение ручки в любом направлении на любую величину.
Для пульта дистанционного управления подвижной колесной или гусеничной платформой двухкоординатный джойстик будет удобным органом управления. Интересно реализовать с помощью джойстика управление перемещением камеры видеонаблюдения, телескопа, направленным микрофоном или направленной Wi-Fi антенной. Двухкоординатный джойстик входит в пульт управления видеоигр класса ранних Нинтендо.
Если удалить колпачок ручки и пружины возврата, то можно использовать двухкоординатный джойстик в петле обратной связи систем автоматического управления как датчик угла поворота механических частей исполнительных механизмов для контроля истинного угла поворота после выполнения команды.

Как устроен джойстик

Ручка закреплена на шарнире и связана с пружинами, возвращающими ручку в центральное положение после отклонения. Внутри два переменных резистора по 10 кОм. В джойстике размещена кнопка. Ее толкатель механически связан с ручкой. При нажатии на ручку контакты кнопки замыкаются. Этот элемент используют для управления перемещением по третьей координате или для других функций. Механическая часть размещена на плате имеющей отверстия. С помощью отверстий двухкоординатный джойстик монтируется в корпусе пульта управления. Электрические лини подключаются к контактам с помощью разъемного соединения.

Обработка данных

Электрическая схема двухкоординатного джойстика.

К контакту +5V подключается напряжение питания. Для разных систем требования к питанию различны. Например. Если реализуется ручное управление светоустановкой с изменением оператором параметров света, то не требуется высокая точность данных снимаемых с джойстика. Требования к точности поддержания напряжения питания снижаются. В случае управления точно ориентируемым объектом требования возрастают. Не обязательно подавать именно 5 В. Величина питания зависит от параметров обрабатывающей электроники. В случае аналоговой схемы без применения микроконтроллеров и АЦП напряжение питания лучше увеличить, принимая во внимание мощность рассеивания резисторов джойстика.
Если электроника строится на основе МК, то питание должно быть очищено от шумов, всплесков и провалов и поддерживаться как можно точнее. Для определения величины напряжения питания следует руководствоваться величиной опорного напряжения АЦП, обрабатывающего сигналы с выходов X и Y. Повышая параметры питания двухкоординатный джойстик можно сделать более чувствительным. В крайних положениях ручки на выходах X и Y потенциалы соответствуют напряжению питания и нулю. Когда ручка отпущена потенциалы выходов соответствуют половине напряжения питания. Зависимость между перемещением и изменением потенциала выхода линейная.
Чаще всего электроника определяющая положение ручки содержит микроконтроллер. Потенциалы на выходах координат подаются на входы АЦП. В случае Arduino их принято называть аналоговыми входами основного модуля Arduino. Дальнейшая обработка данных происходит программным путем. Если АЦП МК обладает разрешающей способностью 10 бит, то это значит, что диапазон значений, выдаваемых АЦП, составляет 0-1023. Перемещение ручки по любой из координат делится на 1024 дискретных элемента. Отпущенное состояние ручки соответствует числу 512.

Подводные камни

При реальном использовании неизбежно столкнемся с множеством подводных камней. Дело в том, что пружины не возвращают ручку точно в центральное положение из-за трения в механических деталях. Это учитывается программно. Для решения этой проблемы в программе следует указать два крайних значения, установив “ворота” и считать, что любое значение, полученное от АЦП в пределах этого диапазона соответсвует положению покоя. Пороговыми константами могут быть числа 504 и 518.
С помощью вольтметра следует проверить, а действительно ли Ваш экземпляр джойстика при крайних отклонениях выдает 0 В и напряжение питания? Возможно наличие мертвых зон. Что это? Дело в том, что механический диапазон перемещения не использует весь электрический диапазон изменения сопротивления. Крайние положения могут соответствовать сопротивлениям 1 кОм и 9 кОм. Следует проверить, какому потенциалу, какому сопротивлению соответствует центральное положение. Наш двухкоординатный джойстик по существу содержит два датчика угла поворота и как всякий датчик требует повышения точности программным путем с помощью алгоритмов вырабатываемых программистом. Здесь нет готовых решений. Это зона творческого поиска, находок и изобретений.

Вариант схемы соединения джойстика и Arduino.

Подключение кнопки джойстика

Контакт кнопки на замыкание подключается к цифровому входу. В цепь контактов может вводиться резистор для обеспечения высокого логического уровня на цифровой линии Arduino когда нажатия нет. Резистор из схемы можно исключить, так как МК содержит собственные внутренние резисторы, выполняющие туже функцию. Их активирование производится программно.

Проверка работы

После компиляции и записи программы в Arduino есть возможность проверить как работает двухкоординатный джойстик до установки его в пульт управления. Откройте программу Serial Monitor и посмотрите, какие числовые данные поступают при манипуляции джойстиком. Какие значение соответствуют различным положениям. Программная часть, принимающая эти данные, преобразует их в команды управления или учитывает как данные обратной связи в зависимости от функции устройства в системе.

Инструкция

Джойстик - удобное и лёгкое в использовании устройство для передачи информации. Видов джойстиков по количеству степеней свободы, принципу считывания показаний и используемым технологиям существует большое количество. Джойстики чаще всего используются для управления движением каких-либо механизмов, управляемых моделей, роботов. Аналоговый джойстик, который мы сегодня рассмотрим, представляет собой ручку, закреплённую на шаровом шарнире с двумя взаимно перпендикулярными осями. При наклоне ручки, ось вращает подвижный контакт потенциометра, благодаря чему изменяется напряжение на его выходе. Также аналоговый джойстик имеет тактовую кнопку, которая срабатывает при вертикальном надавливании на ручку.

Подключим джойстик по приведённой схеме. Аналоговые выходы X и Y джойстика подключим к аналоговым входам A1 и A2 Arduino, выход кнопки SW - к цифровому входу 8. Питание джойстика осуществляется напряжением +5 В.

Для того чтобы наглядно увидеть, как работает джойстик, напишем такой скетч. Объявим пины, зададим им режимы работы. Обратите внимание, в процедуре setup() мы подали на вход switchPin высокий уровень. Этим мы включили встроенный подтягивающий резистор на этом порту. Если его не включить, то, когда кнопка джойстика не нажата, 8-ой порт Arduino будет висеть в воздухе и ловить наводки. Это повлечёт за собой нежелательные хаотичные ложные срабатывания.

В процедуре loop() мы постоянно опрашиваем состояние кнопки и отображаем его с помощью светодиода на выходе 13. Из-за того, что вход switchPin подтянут к питанию, светодиод постоянно горит, а при нажатии кнопки гаснет, а не наоборот.

Далее мы считываем показания двух потенциометров джойстика - выхода осей X и Y. Arduino имеет 10-разрядные АЦП, поэтому значения, снимаемые с джойстика, лежат в диапазоне от 0 до 1023. В среднем положении джойстика, как видно на иллюстрации, снимаются значения в районе 500 - примерно середина диапазона.

Обычно джойстик используют для управления электродвигателями. Но почему бы не использовать его, например, для управления яркостью светодиода? Давайте подключим по приведённой схеме RGB светодиод (или три обычных светодиода) к цифровым портам 9, 10 и 11 Arduino, не забывая, конечно, о резисторах.

Будем менять яркость соответствующих цветов при изменении положения джойстика по осям, как показано на рисунке. Из-за того, что джойстик может быть не точно отцентрирован производителем и иметь середину шкалы не на отметке 512, а от 490 до 525, то светодиод может слегка светиться даже когда джойстик находится в нейтральном положении. Если вы хотите, чтобы он был полностью выключен, то внесите в программу соответствующие поправки.

Ориентируясь на приведённую диаграмму, напишем скетч управления Arduino яркостью RGB светодиода с помощью джойстика.

Сначала объявим соответствие пинов и две переменные - ledOn и prevSw - для работы с кнопкой. В процедуре setup() назначим пинам функции и подключим к пину кнопки подтягивающий резистор командой digitalWrite(swPin, HIGH) .

В цикле loop() определяем нажатие кнопки джойстика. При нажатии на кнопку переключаем режимы работы между режимом "фонарика" и режимом "цветомузыки".

В режиме freeMode() управляем яркостью светодиодов с помощью наклона джойстика в разные стороны: чем сильнее наклон по оси, тем ярче светит соответствующий цвет. Причём преобразование значений берёт на себя функция map(значение, отНижнего, отВерхнего, кНижнему, кВерхнему) . Функция map() переносит измеренные значения (отНижнего, отВерхнего) по осям джойстика в желаемый диапазон яркости (кНижнему, кВерхнему). Можно то же самое сделать обычными арифметическими действиями, но такая запись существенно короче.

В режиме discoMode() три цвета попеременно набирают яркость и гаснут. Чтобы можно было выйти из цикла при нажатии кнопки, каждую итерацию проверяем, не была ли нажата кнопка.